[發(fā)明專利]鉆井頂驅(qū)與井架二層臺(tái)防碰保護(hù)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610151102.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN105672870B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海營(yíng);張建闊;于佰秋;劉俊海;李聯(lián)中;李克寧;毛江;張福軍;單保民;韓博;王彬;趙豐;張科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李克寧
• 主分類號(hào): E21B3/02
• 分類號(hào): E21B3/02;E21B15/00;E21B19/00;E21B44/00
• 代理公司: 東營(yíng)雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司37107
• 代理人: 羅文遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油鉆井設(shè)備，特別涉及一種鉆井頂驅(qū)與井架二層臺(tái)防碰保護(hù)裝置。

背景技術(shù)

頂驅(qū)是當(dāng)今石油鉆井的前沿技術(shù)與裝備，能夠完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，循環(huán)鉆井液、接單根、上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作，現(xiàn)在各種類型的鉆機(jī)越來越多的配備頂驅(qū)，各種頂驅(qū)主體結(jié)構(gòu)和工作原理是一致的，頂驅(qū)的功能雖然很強(qiáng)大，但在鉆井施工中存在一個(gè)很大的安全隱患是：頂驅(qū)在起下鉆時(shí)需要不停地重復(fù)吊環(huán)前傾、后傾、懸浮（中位）過程，同時(shí)也要重復(fù)上提到二層臺(tái)之上和下方到井口的上下運(yùn)動(dòng)過程，這是一種必須的施工程序；正常的操作是不管吊環(huán)前傾還是后傾必須再按一下懸浮或中位按鈕，在吊環(huán)保持垂直狀態(tài)時(shí)才能使頂驅(qū)上、下行，目的是避免吊環(huán)在傾斜狀態(tài)時(shí)頂驅(qū)上、下運(yùn)動(dòng)造成掛、碰二層臺(tái)。頂驅(qū)自身的各種操作和頂驅(qū)上下運(yùn)動(dòng)之間是完全獨(dú)立的兩個(gè)控制系統(tǒng)，沒有任何連鎖保護(hù)，但在正常的鉆井施工中兩者在吊環(huán)狀態(tài)方面是互相緊密聯(lián)系的，二層臺(tái)處的前后空間小和頂驅(qū)本體之間只有幾十公分的間距，吊環(huán)傾斜角度稍大就可能碰到二層臺(tái)，正常接立柱或起鉆時(shí)的角度必然超過最大允許角度，這種情況在正常的施工工藝中是經(jīng)常遇到的，在各個(gè)使用頂驅(qū)的井隊(duì)已是多次發(fā)生兩者碰撞事故，總體出現(xiàn)的頻率是比較高的。這種問題一旦發(fā)生會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果，頂驅(qū)和二層臺(tái)直接受損、二層臺(tái)上的操作人員受到傷害；二層臺(tái)的位置大約是26米高左右，不但問題難以處理還可能有高空落物威脅在井口工作人員，還會(huì)間接影響鉆井施工各個(gè)方面。這種嚴(yán)重安全隱患發(fā)生概率較高，光靠操作人員人為防護(hù)可靠性太差，造成人員壓力大，精神緊張。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種鉆井頂驅(qū)與井架二層臺(tái)防碰保護(hù)裝置，提高設(shè)備的安全性，減少或杜絕這個(gè)問題的發(fā)生，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

本發(fā)明提到的一種鉆井頂驅(qū)與井架二層臺(tái)防碰保護(hù)裝置，包括頂驅(qū)（1）、導(dǎo)軌（2）、二層臺(tái)（3）、鉆臺(tái)（4）、頂驅(qū)吊環(huán)（5）、井架（6）、天車（7）、絞車（8）、滾筒儀表軸（9），所述的鉆臺(tái)（4）上固定有井架（6），井架（6）的頂部安裝有天車（7），且井架（6）內(nèi)安裝有導(dǎo)軌（2），鉆臺(tái)（4）的上方設(shè)有二層臺(tái)（3），所述二層臺(tái)（3）固定在井架（6）的中部，鋼絲繩的一端連接頂驅(qū)（1），另一端繞過天車（7）連接到絞車（8），所述的頂驅(qū)（1）的下部安裝有頂驅(qū)吊環(huán)（5），頂驅(qū)吊環(huán)（5）可以實(shí)現(xiàn)前傾、后傾、懸浮動(dòng)作，其特征是：所述的頂驅(qū)吊環(huán)（5）的前傾位置和后傾位置處分別安裝有吊環(huán)位置檢測(cè)開關(guān)，在中間懸浮位置處設(shè)有吊環(huán)懸浮檢測(cè)開關(guān)，來判斷頂驅(qū)吊環(huán)的位置狀態(tài)；在所述的絞車（8）上安裝編碼器，當(dāng)絞車上的滾筒旋轉(zhuǎn)一周，編碼器可輸出多個(gè)脈沖記錄；中央控制器按編碼器記錄脈沖數(shù)指示出頂驅(qū)（1）在井架中的高度；通過在中央控制器內(nèi)把頂驅(qū)吊環(huán)的位置和頂驅(qū)（1）的高度進(jìn)行處理比較，實(shí)現(xiàn)二層臺(tái)（3）位置的防碰撞。

上述的在中央控制器內(nèi)把頂驅(qū)吊環(huán)的位置信號(hào)和頂驅(qū)（1）的高度信號(hào)，二者進(jìn)行處理比較，如果檢測(cè)到頂驅(qū)吊環(huán)處于傾斜狀態(tài)，一旦頂驅(qū)高度在設(shè)定的井架的二層臺(tái)高度范圍內(nèi)，中央控制器就給絞車一個(gè)剎車控制信號(hào)，讓絞車自動(dòng)剎車，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，防止人為失誤吊環(huán)碰撞井架二層臺(tái)；在井架的其他高度頂驅(qū)吊環(huán)可以處于任意狀態(tài)，這樣不影響設(shè)備正常操作和鉆井的正常施工；另外，頂驅(qū)在起鉆時(shí)頂驅(qū)接近二層臺(tái)時(shí)速度較快時(shí)，設(shè)定提前一段距離進(jìn)行預(yù)警，提醒司鉆減速。

上述的中央控制器采用西門子PLC-200高速處理器，所述的頂驅(qū)吊環(huán)（5）的前傾位置處安裝有前傾吊環(huán)位置檢測(cè)開關(guān)（5.1），后傾位置處安裝有后傾吊環(huán)位置檢測(cè)開關(guān)（5.2），中間懸浮位置處設(shè)有吊環(huán)懸浮檢測(cè)開關(guān)（5.3）；中央控制器的輸入端連接有鍵盤，并連接吊環(huán)位置檢測(cè)開關(guān)和吊環(huán)懸浮檢測(cè)開關(guān)及編碼器，輸出端連接顯示器，并控制剎車輸出和報(bào)警輸出。

上述的頂驅(qū)吊環(huán)（5）的前傾位置不超過30度，后傾位置不超過50度；所述的頂驅(qū)吊環(huán)（5）在經(jīng)過二層臺(tái)時(shí)，其前傾位置不超過15度。

本發(fā)明提到的鉆井頂驅(qū)與井架二層臺(tái)防碰保護(hù)裝置的使用方法，包括以下步驟：

（1）頂驅(qū)高度的檢測(cè)：在絞車上安裝編碼器，當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)一周，編碼器可輸出多個(gè)脈沖記錄，另外將絞車滾筒直徑，鉆井繩直徑，滾筒起始匝數(shù)，天車滑輪數(shù)以及繩系原始數(shù)據(jù)輸入到控制器中；

（2）頂驅(qū)吊環(huán)的前傾位置和后傾位置檢測(cè)：頂驅(qū)吊環(huán)（5）的前傾位置和后傾位置處分別安裝有吊環(huán)位置檢測(cè)開關(guān)，在中間懸浮位置處設(shè)有吊環(huán)懸浮檢測(cè)開關(guān)，檢測(cè)的信號(hào)輸入到中央控制器中保持；另外，通過鍵盤修改設(shè)定的高度數(shù)值和輸入計(jì)算高度所需的各種參數(shù)；