[發(fā)明專利]頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備及其控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610352729.4
• 申請日: 2016-05-25
• 公開（公告）號: CN105840093B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左光群;陳廷軍;侯富田
• 申請（專利權(quán)）人: 三一重型能源裝備有限公司
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02;E21B44/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油開采技術(shù)，具體涉及一種頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備是一種可以直接從井架空間上部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，并沿井架內(nèi)專用導(dǎo)軌向下送進，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進，循環(huán)鉆井液、接單根、上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作的鉆井機械設(shè)備。

為了控制頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備進行工作，如圖1所示，在地面上設(shè)置有電控房和液壓源，在電控房內(nèi)設(shè)置有遠程控制器，位于井架底座的司鉆房內(nèi)設(shè)置有司鉆房控制器，位于井架上的頂驅(qū)本體上設(shè)置有頂驅(qū)控制器；實際上，遠程控制器用于控制整個頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備進行鉆井作業(yè)，操作人員在電控房內(nèi)通過遠程控制器進行操控，司鉆房控制器僅用于在司鉆房與電控房之間收發(fā)指令，頂驅(qū)控制器僅用于在頂驅(qū)本體與電控房之間收發(fā)指令。頂驅(qū)本體與電控房之間的指令通過電纜傳輸，而在頂驅(qū)本體移動過程中，電纜需要跟隨頂驅(qū)移動；由于工作環(huán)境惡劣，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備工作效率下降。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種用于頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的控制系統(tǒng)，利用該控制系統(tǒng)可以降低頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的故障率，提升工作效率。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出一種頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備。

作為第一方面，本發(fā)明提出一種用于頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的控制系統(tǒng)；該控制系統(tǒng)包括遠程控制器、司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器、三根一級總線及至少兩根二級總線，所述遠程控制器與司鉆房控制器之間、遠程控制器與頂驅(qū)控制器之間、司鉆房控制器與頂驅(qū)控制器之間分別通過一級總線連接；所述遠程控制器與司鉆房控制器之間、遠程控制器與頂驅(qū)控制器之間還分別通過二級總線連接；

在第一工況下，所述司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器分別通過一級總線直接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；在第二工況下，所述司鉆房控制器通過一級總線直接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)，所述頂驅(qū)控制器經(jīng)過司鉆房控制器間接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；在第三工況下，所述頂驅(qū)控制器通過一級總線直接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)，所述司鉆房控制器經(jīng)過頂驅(qū)控制器間接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；在第四工況下，二級總線代替一級總線傳輸數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述頂驅(qū)控制器用于控制頂驅(qū)本體。

優(yōu)選地，所述司鉆房控制器用于控制司鉆操作臺信號的邏輯控制。

優(yōu)選地，所述遠程控制器、司鉆房控制器和頂驅(qū)控制器均設(shè)置有輸入輸出端口。

優(yōu)選地，所述遠程控制器、司鉆房控制器和頂驅(qū)控制器均配置有人機交互設(shè)備，所述遠程控制器、司鉆房控制器和頂驅(qū)控制器通過輸入輸出端口與人機交互設(shè)備連接。

優(yōu)選地，所述司鉆房控制器與頂驅(qū)控制器之間還通過一根二級總線連接。

作為第二方面，本發(fā)明提出一種頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備，該頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備包括井架、司鉆房、頂驅(qū)本體、電控房及上述任意一項的控制系統(tǒng)，所述頂驅(qū)本體設(shè)置于井架上，所述頂驅(qū)控制器設(shè)置在頂驅(qū)本體上，所述司鉆房控制器設(shè)置在司鉆房內(nèi)，所述遠程控制器設(shè)置在電控房內(nèi)。

本發(fā)明提出的控制系統(tǒng)包括遠程控制器、司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器、三根一級總線和及三根二級總線，每兩個控制器之間不僅通過一根一級總線連接，還通過一根二級總線連接，并且三個控制器之間連接形成環(huán)路。該控制系統(tǒng)的工作原理如下：正常情況下，司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器分別通過一級總線直接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；當(dāng)司鉆房控制器與遠程控制器之間的一級總線出現(xiàn)故障時，司鉆房控制器就經(jīng)過頂驅(qū)控制器間接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；當(dāng)頂驅(qū)控制器與遠程控制器之間的一級總線出現(xiàn)故障時，頂驅(qū)控制器就經(jīng)過司鉆房控制器間接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；當(dāng)兩根或三根一級總線出現(xiàn)故障時，相應(yīng)位置的二級總線代替一級總線進行數(shù)據(jù)傳輸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該控制系統(tǒng)可以在部分線路出現(xiàn)故障時仍然能夠保持正常工作，降低線路故障對正常工作的影響，提高頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的生產(chǎn)效率。

另外，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，頂驅(qū)控制器對頂驅(qū)本體具有獨立控制能力，且司鉆房控制器對司鉆房內(nèi)的設(shè)備具有獨立控制能力，可以減少與遠程控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明第一實施例提供的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為圖1所示的控制系統(tǒng)在第一工況下的工作原理框圖；

圖3為圖1所示的控制系統(tǒng)在第二工況下的工作原理框圖；

圖4為圖1所示的控制系統(tǒng)在第三工況下的工作原理框圖；

圖5為圖1所示的控制系統(tǒng)在第四工況下的工作原理框圖之一；