[發明專利]一種鉆機智能防溜鉆控制方法

在審

• 申請號: 201910431523.4
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN111980661A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 麻地輝;曲剛;曲仕茂;秦光輝;宋華;薛娟;胡高群;于志強;周輝;蓋微;李東升;丁珊珊;李毅銳
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B44/02
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

1.一種鉆機智能防溜鉆控制方法，包括對大鉤、大繩、絞車進行實時監控的絕對值編碼器、死繩拉力傳感器、PLC可編程邏輯控制器、觸摸屏顯示器、聲光報警器、絞車剎車系統；PLC可編程邏輯控制器包括CPU處理器和開關量輸出模塊，其特征在于：

大鉤工作模式分為鉆進模式、起鉆模式、下鉆模式和低懸重模式四種，鉆進模式、起鉆模式和下鉆模式為手動選定；

設定大鉤位置上臨界點、大鉤位置下臨界點、大鉤鉤速及加速度、鉆具懸重增大量、鉆具懸重減少量，檢測以上參數超限時，發出聲光報警并且對控制大鉤位置的絞車剎車；

鉆進模式：低懸重模式、鉆進模式兩個控制程序模式通過設定懸重門限值G實現兩種控制程序間自動轉換；低懸重模式下，在死繩拉力傳感器檢測到鉆具懸重達到G后，防溜鉆控制程序由低懸重模式跳入鉆進模塊；打完單根上提鉆具的過程有大鉤位置上臨界點、大鉤鉤速及加速度、鉆具懸重增大量到預警門限g1三個參數進行溜鉆判定；設定鉆具懸重增大量報警門限g1+f1，f1為緩沖量，一旦司鉆沒有發現預警而一味上提鉆具，懸重達到報警門限g1+f1，發出聲光報警并且絞車剎車；

下鉆模式：下鉆鉆具懸重高于轉換門限值G時防溜鉆控制程序自動跳轉換為下鉆模式；下放鉆具過程中通過大鉤位置下臨界點、大鉤鉤速及加速度、鉆具懸重減小量預警門限ga三個參數進行溜鉆判定；設定鉆具懸重報警門限ga+Δg，Δg為緩沖量，當鉆具懸重減小量的達到預警門限ga+Δg，發出聲光報警并且絞車剎車；ga+Δg比鉆進工況接單根程序中的g1+f1值要大，以確保下鉆工況的正常連續；

起鉆模式：起鉆鉆具懸重高于G值時，直接跳轉為起鉆模塊；上提鉆具過程中通過上臨界點、大鉤鉤速及加速度、鉆具懸重增大量的預警門限fa三個參數進行溜鉆判定；設定鉆具懸重增大到報警門限fa+Δf，Δf為緩沖量；當鉆具懸重達到報警門限fa+Δf，報警器報警并剎車響應；fa+Δf比鉆進工況接單根程序中的g1+f1值要大，以確保起鉆工況的正常連續。

2.根據權利要求1所述的一種鉆機智能防溜鉆控制方法，其特征在于：所述大鉤工作模式還包括低懸重模式，所述低懸重模式為自動識別，且與所述鉆進模式、起鉆模式、下鉆模式自動穿插跳轉。

3.根據權利要求2所述的一種鉆機智能防溜鉆控制方法，其特征在于：所述低懸重模式包括空游車、接卸單根、接卸立柱、完井甩鉆具工況；溜鉆判定參數為大鉤位置超限、鉤速及加速度，當大鉤位置超限、大鉤鉤速及加速度任何一參數超限時，發出聲光報警并且絞車剎車。

4.根據權利要求3所述的一種鉆機智能防溜鉆控制方法，其特征在于：所述鉆具懸重通過死繩拉力傳感器獲得；通過絕對值編碼器記錄的絞車滾筒總轉數以及PLC內部CPU計算出的鋼絲繩各層位轉過的總圈數來確定大鉤位置；通過絕對值編碼器記錄的絞車滾筒瞬時轉速以及CPU計算出的鋼絲繩所在繩層兩個數據來計算鉤速及加速度。

5.根據權利要求4所述的一種鉆機智能防溜鉆控制方法，其特征在于：將死繩拉力傳感器、絞車上的絕對值編碼器采集的數據傳輸到PLC的模擬量信號輸入模塊，經過內部CPU模塊數據處理和邏輯判斷后，控制指令從開關量輸出模塊發出，同時傳達到信號傳輸顯示模塊和指令響應模塊，發出聲光報警并控制絞車剎車。

6.根據權利要求1-2任一所述的一種鉆機智能防溜鉆控制方法，其特征在于：所述鉆具懸重通過死繩拉力傳感器獲得；通過絕對值編碼器記錄的絞車滾筒總轉數以及PLC內部CPU計算出的鋼絲繩各層位轉過的總圈數來確定大鉤位置；通過絕對值編碼器記錄的絞車滾筒瞬時轉速以及CPU計算出的鋼絲繩所在繩層兩個數據來計算鉤速及加速度。