[發(fā)明專利]一種鉆機智能防溜鉆控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910431523.4
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN111980661A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了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(jiān)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(tǒng)；PLC可編程邏輯控制器包括CPU處理器和開關量輸出模塊。本發(fā)明靠量化關鍵參數(shù)來實現(xiàn)溜鉆的智能化判斷和對絞車及時有效自動剎車，保障鉆井安全生產。從設備本質安全方面講，通過智能程序自動控制絞車剎車系統(tǒng)，能夠消除復雜情況下人為操作的不利影響，很大程度的提升絞車工作安全系數(shù)。

技術領域

本發(fā)明涉及石油鉆井領域的鉆機設備控制方法，尤其是一種鉆機智能防溜鉆控制方法。

背景技術

在工程生產實際中，鉆機絞車系統(tǒng)處于高度非線性工作狀態(tài)，剎車系統(tǒng)復雜，剎車形式多樣。這種情況下純人工控制絞車系統(tǒng)工作時，由于人的反應意識存在局限性，往往會因為人為操作失誤或控制剎車方式不合理而出現(xiàn)各種安全生產問題。

剎車失靈和人為操作失誤造成的溜鉆現(xiàn)象，在鉆井生產過程中比較常見。溜鉆發(fā)生原因有以下方面：（1）剎車失靈造成溜鉆。液壓盤式剎車的主要剎車部件由安全鉗和工作鉗組成，安全鉗為常閉制動鉗，工作鉗為常開制動鉗。正常生產工況中，司鉆通過液力盤剎系統(tǒng)，控制工作鉗的打開或關閉來控制滾筒的運動或停止。緊急情況下，司鉆通過“緊急制動”按鈕，控制安全鉗和工作鉗同時關閉來實現(xiàn)剎車。（2）人為操作失誤或判斷不及時造成溜鉆。大多數(shù)溜鉆都是人為操作失誤造成，夜班司鉆扶剎把溜鉆的概率高于白班，司鉆疲勞操作導致溜鉆的概率高于正常倒替操作，而凌晨為溜鉆發(fā)生的高峰期。人為操作失誤導致溜鉆，通常是因為拉剎工作鉗不及時，由于人自身反應意識的滯后性和失誤概率的絕對性。在純人工控制的情況下，無法實現(xiàn)設備本質安全。

國內外目前的鉆機剎車無法做到整個鉆井周期的全工況智能防溜鉆控制?，F(xiàn)有的剎車自動控制項點有：（1）防碰天車；（2）下防砸；（3）自動送鉆系統(tǒng)鉆進工況送鉆控制。鉆井行業(yè)針對頂天車和砸轉盤兩種極端情況，設計了過卷防碰、防碰天車繩兩種機械式上防碰控制裝置，另外專門設計了電子防碰裝置控制上防碰、下防砸。上述裝置的防碰、防砸設計，僅僅控制大鉤運行的上、下臨界點，完全沒有大鉤行程區(qū)間內的防溜鉆控制。鉆井生產中，大鉤行程區(qū)間內的溜鉆多發(fā)而且危害極高。例如，接單根的過程中，鉆具已經(jīng)坐上吊卡，這時一旦發(fā)生溜鉆，大鉤和水龍頭必然下壓方鉆桿，這種情況輕則損壞鉆具及方鉆桿，重則大鉤、水龍頭脫落造成重大生命財產事故。

目前存在沒有數(shù)字量化各項防溜鉆控制參數(shù)、溜鉆人工判斷控制剎車的延遲性不可避免、均沒有實現(xiàn)剎車的自動化智能化控制等問題。

發(fā)明內容

為解決這一問題，本發(fā)明的目的是提供一種鉆機智能防溜鉆控制方法。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，針對控制絞車運動狀態(tài)的智能控制系統(tǒng)，量化絞車運動狀態(tài)，通過參數(shù)量化、程序控制、機構響應的方式，實現(xiàn)了鉆井生產過程中絞車工作狀態(tài)的智能剎車控制，具備了鉆井全部工況溜鉆判定和剎車響應功能。

為了解決以上技術問題，本發(fā)明是通過采用以下技術方案方式實現(xiàn)的：

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(jiān)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(tǒng)；PLC可編程邏輯控制器包括CPU處理器和開關量輸出模塊，其中：

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，低懸重模式為自動識別，且可與上述三種手動選定的模式自動穿插跳轉。

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(shù)超限時，發(fā)出聲光報警并且對控制大鉤位置的絞車剎車。

低懸重模式：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(shù)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(shù)超限時，發(fā)出聲光報警并且絞車剎車。