[發(fā)明專利]一種用于模擬陸地鉆機(jī)井架及底座的起升下放操作的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510035383.0
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN104766523B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范士洪;王德余;彭重;劉小東;孟軍偉;李豐;牛永超;張靜;李啟堂;宋允
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油技術(shù)開發(fā)公司
• 主分類號(hào): G09B25/02
• 分類號(hào): G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于模擬陸地鉆機(jī)井架及底座的起升下放操作的方法，其中包括用于模擬陸地鉆機(jī)的模擬裝置，所述模擬裝置包括鉆機(jī)模型、司鉆操作臺(tái)、教師操作臺(tái)、以及三通道環(huán)幕投影顯示系統(tǒng)，其中司鉆操作臺(tái)中包括參數(shù)計(jì)算機(jī)，其中該參數(shù)計(jì)算機(jī)作為分布式的上位機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與控制，主控計(jì)算機(jī)和圖形計(jì)算機(jī)完成系統(tǒng)主程序的執(zhí)行和環(huán)幕圖形的處理和顯示，所述方法包括井架/底座的起升/下放四個(gè)子方法，其中；

司鉆操作臺(tái)包括機(jī)箱、內(nèi)部控制板和參數(shù)計(jì)算機(jī)，所述的機(jī)箱的正面設(shè)有司鉆操作臺(tái)正面控制面板，機(jī)箱的一個(gè)側(cè)面設(shè)有司鉆操作臺(tái)側(cè)面控制面板，機(jī)箱的另一個(gè)側(cè)面設(shè)有頂驅(qū)機(jī)械控制面板以及緩沖液缸的控制面板；其中在司鉆操作臺(tái)正面控制面板上設(shè)置有電源按鈕、開機(jī)按鈕、氣喇叭開關(guān)、防碰釋放按鈕、懸重緩沖閥、鉆壓緩沖閥、吊鉗扭矩阻尼器、立管壓力阻尼器、撈剎滾筒離合、輸入軸慣剎控制開關(guān)、換檔控制開關(guān)、貓頭控制開關(guān)、風(fēng)動(dòng)旋扣控制開關(guān)、滾筒高低速開關(guān)、油缸選擇開關(guān)、底座液壓開關(guān)、駐車制動(dòng)開關(guān)以及緊急制動(dòng)開關(guān)；還包括顯示表組，其中所述顯示表組包括氣源壓力表、冷卻水壓表、絞車油壓表、轉(zhuǎn)盤油壓表、轉(zhuǎn)盤扭矩表、泵壓表、大鉗扭矩表、左鉗扭矩表、右鉗扭矩表、安全鉗壓力表、貓頭壓力表、鉆井扭矩表、轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)盤電流表、鎖檔壓力表以及過卷壓力表；司鉆操作臺(tái)側(cè)面控制面板上設(shè)置指配開關(guān)、發(fā)電機(jī)急停按鈕、整流急停按鈕、測試急停按鈕、PLC/旁路開關(guān)、電磁渦流剎車開關(guān)、轉(zhuǎn)盤正反轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、絞車正反轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、1號(hào)泥漿泵開關(guān)、2號(hào)泥漿泵開關(guān)、3號(hào)泥漿泵開關(guān)、低壓報(bào)警器開關(guān)；

司鉆操作臺(tái)的內(nèi)部控制板包括司鉆操作臺(tái)第一可編程控制器PLC1和第二可編程控制器PLC2，上述可編程控制器與參數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議進(jìn)行通信，其中第一可編程控制器PLC1的CPU模塊通過A/D模塊分別與電源按鈕、開機(jī)按鈕、氣喇叭開關(guān)、防碰釋放按鈕、懸重緩沖閥、鉆壓緩沖閥、吊鉗扭矩阻尼器、立管壓力阻尼器、撈剎滾筒離合、輸入軸慣剎控制開關(guān)、換檔控制開關(guān)、貓頭控制開關(guān)、風(fēng)動(dòng)旋扣控制開關(guān)、滾筒高低速開關(guān)、油缸選擇開關(guān)、底座液壓開關(guān)、駐車制動(dòng)開關(guān)以及緊急制動(dòng)開關(guān)連接，通過PLC的開關(guān)量輸入端口分別與指配開關(guān)、發(fā)電機(jī)急停按鈕、整流急停按鈕、測試急停按鈕、PLC/旁路開關(guān)、電磁渦流剎車開關(guān)、轉(zhuǎn)盤正反轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、絞車正反轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、1號(hào)泥漿泵開關(guān)、2號(hào)泥漿泵開關(guān)、3號(hào)泥漿泵開關(guān)、低壓報(bào)警器開關(guān)進(jìn)行連接；通過PLC采集司鉆操作臺(tái)上的各個(gè)開關(guān)，旋鈕狀態(tài)以模擬絞車的升降控制，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速控制，泥漿泵的調(diào)速控制；同時(shí)采集絞車離合器位置、絞車檔位、轉(zhuǎn)盤離合器位置、轉(zhuǎn)盤檔位、泵調(diào)節(jié)器位置、柴油機(jī)功率調(diào)節(jié)器位置；監(jiān)測懸重、鉆壓、鉆機(jī)氣源壓力、泥漿密度、泥漿粘度以及泥漿失水參數(shù)，通過PLC的控制使得司鉆操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)對井架/底座的起升控制、對鉆盤的轉(zhuǎn)速控制以及對泥漿泵的調(diào)速控制；

其中頂驅(qū)機(jī)械控制面板上設(shè)置有急停按鈕、吊環(huán)中位按鈕、復(fù)位/靜音按鈕、吊環(huán)回轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、內(nèi)防噴器開關(guān)、液壓泵開關(guān)、鎖緊銷開關(guān)、背鉗選擇開關(guān)、吊環(huán)傾斜選擇開關(guān)、剎車選擇開關(guān)、輔助操作開關(guān)、風(fēng)機(jī)選擇開關(guān)、電機(jī)選擇開關(guān)、操作選擇開關(guān)、旋轉(zhuǎn)方向選擇開關(guān)；緩沖液缸的控制面板上設(shè)置有左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸伸出/縮回控制手柄；其中司鉆操作臺(tái)的內(nèi)部控制板的第二可編程控制器PLC2的CPU模塊通過A/D模塊分別與急停按鈕、吊環(huán)中位按鈕、復(fù)位/靜音按鈕連接，通過PLC的開關(guān)量輸入端口分別與吊環(huán)回轉(zhuǎn)選擇開關(guān)、內(nèi)防噴器開關(guān)、液壓泵開關(guān)、鎖緊銷開關(guān)、背鉗選擇開關(guān)、吊環(huán)傾斜選擇開關(guān)、剎車選擇開關(guān)、輔助操作開關(guān)、風(fēng)機(jī)選擇開關(guān)、電機(jī)選擇開關(guān)、操作選擇開關(guān)、旋轉(zhuǎn)方向選擇開關(guān)進(jìn)行連接以實(shí)現(xiàn)對頂驅(qū)進(jìn)行控制；

其中緩沖液缸的控制面板上設(shè)置有左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸伸出/縮回控制手柄；其中司鉆操作臺(tái)的內(nèi)部控制板的第二可編程控制器PLC2的CPU模塊通過A/D模塊分別與左右液缸選擇手柄、液缸壓力選擇手柄以及液缸伸出/縮回控制手柄連接以對緩沖液缸進(jìn)行控制；

參數(shù)計(jì)算機(jī)作為分布式的上位機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與控制，主控計(jì)算機(jī)和圖形計(jì)算機(jī)完成系統(tǒng)主程序的執(zhí)行和環(huán)幕圖形的處理和顯示，各臺(tái)計(jì)算機(jī)通過TCP/IP協(xié)議互聯(lián)；司鉆操作臺(tái)和鉆機(jī)模型之間的前端數(shù)據(jù)采集及控制由SIEMENS S7-200 PLC完成，并連接構(gòu)成西門子PPI網(wǎng)絡(luò)；PLC與參數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議；其中該參數(shù)計(jì)算機(jī)具有完成從PLC獲取前端硬件信息后，將信息發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)的通信模塊，其中通信模塊還將主控計(jì)算機(jī)發(fā)送過來的信息通過PLC傳輸給前端硬件加以顯示；

鉆機(jī)模型包括井架模擬器和底座模擬器，井架模擬器包括井架和井架核心控制機(jī)，其中井架為前開口型井架，由主體、人字架及附件組成，附件主要有二層臺(tái)、死繩穩(wěn)定器、籠梯，井架主體由左上段、右上段、左中上段、右中上段、左下段和右下段及背橫梁、斜拉桿、連接架組成一個(gè)前開口型鋼架結(jié)構(gòu)，主體的調(diào)整固定是由兩個(gè)卡銷完成，人字架是由左、右前腿，左、右后腿及橫梁組成的門形結(jié)構(gòu)，用來起放和支靠井架，起升裝置由起升大繩、高支架、低支架和游車大鉤支架組成，井架采用人字架起升方式，依靠鉆臺(tái)面絞車的動(dòng)力，通過快繩、大鉤拉動(dòng)起升大繩，實(shí)現(xiàn)井架起升，井架起升時(shí)為了能夠使井架平穩(wěn)的靠放在人字架上，同時(shí)下放井架時(shí)又能使井架重心前移，從而依靠井架本身自重下落，在人字架上設(shè)有緩沖裝置，通過緩沖裝置的伸縮來實(shí)現(xiàn)；

井架的起升方法包括如下步驟：按開始按鈕，開始操作，操作絞車，緩慢繃緊起升大繩，提升井架0.2m，然后進(jìn)行首次檢查，下方井架至坐穩(wěn)于支架上，再次提升井架0.2m，二次檢查，下放井架坐穩(wěn)于支架上，正式起升井架，起升井架于地面呈60度角，操作液壓緩沖油缸，伸出0.48m，起升至井架與地面呈80度角，操作液壓緩沖油缸收回，使井架依靠自重緩慢靠穩(wěn)于人字架上，井架立直后，打U型卡，按結(jié)束按鈕，完成本次作業(yè)；

底座起升方法包括如下步驟：按開始按鈕，開始操作，起升底座人字架，在底座人字架下端打入銷軸，拆掉上座與基座之間的銷軸，起升底座，至上座離基座0.2m，進(jìn)行安全檢查，然后下放上座，至坐穩(wěn)于基座上，然后正式起升底座，在起升底座過程中，操作液壓緩沖油缸伸出0.6m，當(dāng)上座與地面呈80度角的時(shí)候，操作液壓緩沖油缸縮回，使上座依靠自重緩慢坐穩(wěn)于底座人字架上，在上座與底座人字架上打入銷軸，按結(jié)束按鈕，完成本次作業(yè)；

底座下放方法包括如下步驟：按開始按鈕，開始操作，拆掉上座與底座人字架上端的銷軸，利用緩沖油缸，將上座推離垂直位置，上座依靠自身重力不斷下降，控制下降速度，使上座坐穩(wěn)在基座上，在上座與基座間穿入銷軸，拆掉底座人字架下端銷軸，利用絞車緩慢下放底座人字架到初始位置，按結(jié)束按鈕，完成本次作業(yè)；

井架下放方法包括如下步驟：按開始按鈕，開始操作，拆掉人字架與井架之間的U型卡，利用緩沖油缸，將井架推離垂直位置，井架利用自身重力不斷下降，當(dāng)井架下降至0.5m時(shí)，剎車停留5分鐘，緩慢下放至井架坐穩(wěn)于支架上，按結(jié)束按鈕，完成本次作業(yè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：底座模擬器包括底座和底座核心控制機(jī)，其中底座主要由底座主體、起升裝置、液壓緩沖裝置組成，底座采用平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理，從而實(shí)現(xiàn)了高臺(tái)面設(shè)備的低位安裝，采用絞車動(dòng)力，利用游車大鉤使底座從低位整體起升到工作位置，底座主體分為上、中、下三層：上層為鉆臺(tái)面部分，用來安裝鉆臺(tái)面的設(shè)備，通過銷子連接組成，下層為底座基座部分，由左前基座與左后基座、右前基座與右后基座分別用銷子連接成左、右兩個(gè)部分，左、右兩個(gè)部分之間的連接構(gòu)件有連接梁、連接架和斜撐，中間層為支撐部分，位于上、下層之間，起支撐鉆臺(tái)面和起放底座作用，分別由人字架前腿、人字架后腿、前立柱、后立柱、斜立柱組成，用銷子與上、下層連接，人字架由前腿及后腿兩部分組成，起升大繩的一端固定在人字架后腿上，人字架在整個(gè)底座起升的過程中起到支撐的作用，起升大繩兩端裝有套環(huán)，另有參與起升的一組滑輪固定在人字架后腿上，所述鉆機(jī)模型還包括防護(hù)裝置組，其中防護(hù)裝置組包括實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)井架天車防碰功能的鉆機(jī)井架天車防碰裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)井架過度起升功能的防鉆機(jī)井架過度起升裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)井架過度下放功能的防鉆機(jī)井架過度下放裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)底座過度起升功能的防鉆機(jī)底座過度起升裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)底座過度下放功能的防鉆機(jī)底座過度下放裝置、實(shí)現(xiàn)防鉆機(jī)大鉤過度下放功能的防鉆機(jī)大鉤過度下放裝置。