[發明專利]一種司鉆控制裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 201210313095.3
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102797452A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 劉輝榮;付如愿;易偉民;尚敬;胡家喜;劉海濤;韓志成;王煉;劉浩平;鄭暉;王成東
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

1.一種司鉆控制裝置，用于控制石油鉆機變頻器，其特征在于，包括：

正壓防爆模塊，用于將進入所述司鉆控制裝置中的油汽分離，以及實時探測并控制顯示所述司鉆控制裝置的內外壓力差，并輸出給鉆井操作裝置；

數據采集模塊，用于采集所述鉆井操作過程中的數字和/或模擬信號；

手輪調速器信號接收模塊，用于接收所述鉆井上的手輪調速器的信號并輸出給數據采集模塊；

腳踏調速器信號接收模塊，用于接收所述鉆井上的腳踏調速器的信號并輸出給數據采集模塊；

冗余通信模塊，用于對從所述數據采集模塊接收到的所述數字和/或模擬信號進行冗余處理并且進行冗余通信，以及通過現場總線（profibus-dp）協議對石油鉆機變頻器內信號進行實時采集和現實輸出；

顯示模塊，用于實時接收所述冗余通信模塊冗余處理后的各類信號并顯示；

電源及浪涌保護模塊，與所述正壓防爆模塊、所述冗余通信模塊、所述數據采集模塊、所述顯示模塊、所述手輪調速器信號接收模塊和所述腳踏調速器信號接收模塊連接，用于提供工作電源，抑制所述司鉆控制裝置外部所產生的浪涌；

承載所述正壓防爆模塊、所述冗余通信模塊、所述數據采集模塊、所述顯示模塊、所述電源及浪涌保護模塊、所述手輪調速器信號接收模塊和所述腳踏調速器信號接收模塊的防爆殼體，所述防爆殼體正面板上設置有儀表顯示面板和操作按鈕，用于顯示鉆井內的各項安全系數和進行操作控制。

2.根據權利要求1所述的司鉆控制裝置，其特征在于，還包括：橡膠密封墊圈，所述橡膠密封墊圈分別設置于儀表顯示面板、操作按鈕、裝置門與所述防爆殼體正面板的連接處。

3.根據權利要求1所述的司鉆控制裝置，其特征在于，所述正壓防爆模塊包括：

防爆氣體入口，用于引入鉆井平臺1兆帕（Mpa）的氣體；

油氣分離裝置，用于分離由防爆氣體入口進入的氣體中的可燃油，并且調節顯示內部氣體的壓力大小；

泊液出口，用于將油氣分離裝置分離出的油液導出所述司鉆控制裝置；

壓力開關，用于實時探測所述司鉆控制裝置的內外壓力差并控制所述儀表顯示面板上的失壓指示燈顯示壓差。

4.根據權利要求1所述的司鉆控制裝置，其特征在于，所述電源及浪涌保護系統包括：

微型斷路器，用于為所述司鉆控制裝置提供過載、過壓和/或短路保護；

電涌保護器，用于抑制所述司鉆控制裝置外部所產生的浪涌；

變壓器，用于將交流（AC）220伏（V）電壓轉換為直流（DC）24V電壓，通過電源保護器向所述正壓防爆模塊、所述冗余通信模塊、所述數據采集模塊及所述顯示模塊提供工作電源；

電源板，用于輸出DC10V電壓，為手輪調速器信號接收模塊及腳踏調速器信號接收模塊提供電源。

5.根據權利要求1所述的司鉆控制裝置，其特征在于，所述數據采集模塊包括：

數字量輸入模塊，用于采集停機信號、系統檢修信號、普通/絞車模式信號；

模擬量輸入模塊，用于采集所述手輪調速器信號接收模塊和所述腳踏調速器信號接收模塊中的信號。

6.根據權利要求1所述的司鉆控制裝置，其特征在于，所述顯示模塊包括：

數字量輸出模塊，用于輸出經所述冗余通信模塊進行冗余處理后的數字量信號到所述儀表顯示面板進行顯示；

模擬量輸出模塊，用于輸出經所述冗余通信模塊進行冗余處理后的模擬量信號到所述儀表顯示面板進行顯示。

7.一種司鉆控制系統，其特征在于，包括：

權利要求1-6中的任意一項所述的司鉆控制裝置；

與所述石油鉆機變頻器相連的1號/2號電機，用于為所述司鉆控制系統提供工作動力；

當鉆井深度未超過預設深度時，

與所述1號電機相連的絞車，用于依據所述司鉆控制裝置中顯示的各項安全系數控制與所述絞車上的絞線連接的鉆頭做升降運動；

與所述2號電機相連的泵，用于在升降鉆頭時向鉆孔中循環壓送、輸出泥漿；

與所述司鉆控制裝置連接的調速手輪，用于在所述鉆頭做升降運動的情況下，依據所述司鉆控制裝置中顯示的各項安全系數通過手輪調節鉆頭的運行速度；

與所述司鉆控制裝置連接的腳踏調速器，用于在所述鉆頭做升降運動的情況下，依據所述司鉆控制裝置中顯示的各項安全系數通過腳踏的方式調節鉆頭的鉆采速度。