[發(fā)明專利]自動化鉆機集成安全保護(hù)系統(tǒng)及控制邏輯

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811548453.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109356563B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬偉;劉華潔;劉洪亮;楊義;李勇;陳健;張鴻燕;趙萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化四機石油機械有限公司;中石化石油機械股份有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

自動化鉆機集成安全保護(hù)系統(tǒng)及控制邏輯包括：控制器和若干控制系統(tǒng)，控制器用于接收司鉆房內(nèi)發(fā)出的控制指令，控制各個控制系統(tǒng)的輸入和輸出并切斷動力源，所述的控制系統(tǒng)包括：絞車控制系統(tǒng)、頂驅(qū)控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、液壓站系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、鉆臺面檢測急停系統(tǒng)、二層臺檢測系統(tǒng)、貓道控制系統(tǒng)、鐵鉆工控制系統(tǒng)、自動排管控制系統(tǒng)、緩沖機械手系統(tǒng)和吊卡卡瓦系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)；各個控制系統(tǒng)分別控制各單元信號的輸入和輸出。司鉆房通過系統(tǒng)總急停、發(fā)電機系統(tǒng)急停、區(qū)域急停系統(tǒng)實現(xiàn)對整個鉆機分區(qū)、分系統(tǒng)停車。本發(fā)明可實現(xiàn)設(shè)備作業(yè)和交接過程的安全性；也可以實現(xiàn)設(shè)備作業(yè)過程的緊急保護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到石油鉆井設(shè)備自動化集成安全保護(hù)領(lǐng)域。

本發(fā)明涉及到鉆機保護(hù)系統(tǒng)的控制邏輯。

背景技術(shù)

鉆井現(xiàn)場設(shè)備的安全性和作業(yè)的安全性一直被油田和設(shè)備制造廠家作為重中之重。隨著自動化鉆井裝備日益發(fā)展，設(shè)備在現(xiàn)場的作業(yè)方式也發(fā)生了變化，對設(shè)備安全性提出了更高的要求。針對自動化鉆機配備的自動排管機械手、自動化貓道、鐵鉆工和扶正手等自動化裝備，如何保證在自動化流程下設(shè)備的安全性以及如何保證作業(yè)或維修情況下人員的安全性就變得至關(guān)重要。為此，結(jié)合自動化鉆機作業(yè)特點，利用鉆機集成控制系統(tǒng)的控制性能，在鉆機關(guān)鍵部位安裝檢測和緊急操作裝置，通過與原有集成控制系統(tǒng)的融合，形成對自動化鉆機設(shè)備和操作有效的安全報警和停機裝置，大大提高了自動化設(shè)備的安全性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一套自動化鉆機集成安全保護(hù)系統(tǒng)及控制邏輯，其目的之一為：通過對各自動化工具位置和狀態(tài)的檢測形成區(qū)域防碰撞系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備作業(yè)和交接過程的安全性；其目的之二為：在鉆臺面和二層臺的位置設(shè)置檢測報警和急停裝置，形成誤闖入和急停系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備作業(yè)過程的緊急保護(hù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

本發(fā)明包括：控制器和若干控制系統(tǒng)，控制器用于接收司鉆房內(nèi)發(fā)出的控制指令，控制各個控制系統(tǒng)的輸入和輸出并切斷動力源，所述的控制系統(tǒng)包括：絞車控制系統(tǒng)、頂驅(qū)控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、液壓站系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、鉆臺面檢測急停系統(tǒng)、二層臺檢測系統(tǒng)、貓道控制系統(tǒng)、鐵鉆工控制系統(tǒng)、自動排管控制系統(tǒng)、緩沖機械手系統(tǒng)和吊卡卡瓦系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)；各個控制系統(tǒng)分別控制各單元信號的輸入和輸出。

絞車控制系統(tǒng)控制絞車的啟動、停止和提升下放速度調(diào)節(jié)；

頂驅(qū)控制系統(tǒng)控制頂驅(qū)主電機的啟動、停止和正反轉(zhuǎn)速度、扭矩調(diào)節(jié)，以及輔助管子處理功能的控制實現(xiàn)；

儀表系統(tǒng)對鉆機中各參數(shù)進(jìn)行測量和顯示；

液壓站系統(tǒng)為各系統(tǒng)提供液壓動力源；

發(fā)電機系統(tǒng)用于發(fā)電，并實現(xiàn)電力的供應(yīng)的切斷以及多臺發(fā)電機的并網(wǎng)和解列；

鉆臺面檢測系統(tǒng)用于實現(xiàn)對人員誤闖入工作危險區(qū)域的自動檢測，并設(shè)置急停操作按鈕，可實現(xiàn)手動操作急停；

二層臺檢測系統(tǒng)在二層臺區(qū)域設(shè)置檢測傳感器，實現(xiàn)在此區(qū)域內(nèi)設(shè)備干涉狀態(tài)的自動檢測；

貓道控制系統(tǒng)實現(xiàn)對貓道向鉆臺面送鉆桿和從鉆臺面向下卸鉆桿的手動和自動控制；

鐵鉆工控制系統(tǒng)實現(xiàn)鉆桿連接中的旋扣、上扣和鉆桿拆卸中的卸扣、旋扣功能；

自動排管控制系統(tǒng)實現(xiàn)鉆桿立柱從井口到達(dá)的二層臺區(qū)域和地面立根區(qū)域的自動擺放以及從二層臺區(qū)域和地面立根區(qū)域的自動抓取鉆桿立柱的功能；

緩沖機械手系統(tǒng)實現(xiàn)吊卡在卡主鉆桿后，游車上升階段的扶鉆桿功能，以及游車下放甩鉆桿時的頂鉆桿功能；

吊卡卡瓦系統(tǒng)實現(xiàn)吊卡系統(tǒng)的關(guān)閉、打開以及吊卡角度翻轉(zhuǎn)功能，卡瓦的關(guān)閉、打開以及關(guān)閉后檢測反饋聯(lián)鎖功能。