[發明專利]一種防止頂驅吊環前傾碰撞猴臺或后傾碰撞頂驅導軌的監控方法

在審

• 申請號: 202011167652.6
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN114476944A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 趙剛;趙潤琦;司向麗;朱禮軍;邊勇;付祥永;洪慶軍;夏玉龍;孫志剛
• 申請（專利權）人: 濮陽市百福瑞德石油科技有限公司
• 主分類號: B66C13/16
• 分類號: B66C13/16;B66C13/18;B66C15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種防止頂驅吊環前傾碰撞猴臺或后傾碰撞頂驅導軌的監控方法，首先確定頂驅吊環前傾可能碰撞猴臺或后傾可能碰撞頂驅導軌的預警區間與危險區間，設定頂驅吊環從初始角度至前傾或后傾一次可能碰撞猴臺或的頂驅導軌臨界度角；根據采集的大鉤位置信號，計算頂驅吊環相對于井架猴臺所處的區間位置與位移速度；根據采集的頂驅吊環懸浮信號和采集的頂驅吊環前傾或后傾信號頻次以及信號持續時間，計算頂驅吊環的前傾或后傾時間；將獲得的頂驅吊環的前傾或后傾時間與設定的防碰時間相比較，以此判斷頂驅吊環的前傾或后傾角度是否在安全可控范圍內，如果頂驅吊環的前傾或后傾時間超出了設定的防碰時間，則發出報警并通過執行機構鎖定游車或發出強制信號迫使吊環懸浮回歸。

技術領域

本發明涉及石油鉆井工程安全控制技術，尤其是涉及一種防止頂驅吊環碰撞猴臺的監測控制方法。

背景技術

隨著石油鉆井技術的不斷發展，頂驅在國內外鉆井中的應用越來越廣泛，其機械吊環和旋轉頭的特有作用，使作業效率大大提高。但同時在特殊作業時也導致機械吊環前傾后未能及時懸浮歸位而引發吊環碰撞猴臺的事故。為防止此類事故發生，我們前期提出了一種《石油鉆機頂驅防撞猴臺控制裝置》(專利申請號：202021118497.4)，包括信號采集單元、PLC控制單元以及報警信號輸出或/和執行單元。主要是通過信號采集單元采集大鉤位置信號、頂驅吊環前傾信號以及頂驅吊環懸浮信號，這些信號接入PLC控制單元，然后根據游車大鉤所處的防護區間位置，判斷頂驅吊環是否應該前傾，吊環前傾后是否有懸浮。如果在防護區間有前傾而無懸浮，則PLC控制單元輸出報警信號同時輸出控制信號給執行單元，執行單元連鎖絞車剎車機構鎖定游車。

但在實際鉆井作業中，有些特殊作業只有在猴臺防碰的保護區間才能實施。比如接立柱時，司鉆必須將頂驅吊環前傾至合適的角度，井架工才能實施抹鉛油放濾子的作業。由于井架工在二十多米高的二層臺作業，司鉆或是在司控房通過視頻監視器觀察機械吊環的前傾角度，或是仰頭觀察井架工的發出的手勢指令，這增加了司鉆操作頂驅吊環的風險。吊環前傾角度過小，井架工夠不著無法作業；吊環前傾角度過大，發生吊環碰撞猴臺事故。因此，如何控制好吊環前傾的角度甚為關鍵。為解決這一技術難題，有的在頂驅吊環上安裝傾角傳感器，來采集頂驅吊環前傾的角度。但由于頂驅吊環需旋轉作業，有線傳感器無法使用，而無線傳感器信號的收發有延時，且電池需經常充電更換，因此也不能適應現場需要。

發明內容

本發明針對現有技術不足，提出一種防止頂驅吊環前傾碰撞猴臺以及后傾碰撞頂驅導軌的監測控制方法，通過計算頂驅吊環的前傾或后傾角度時間，以此判斷頂驅吊環的前傾角度或后傾角度是否在安全可控范圍內。

所述前傾或后傾角度時間是頂驅吊環從垂直向下的初始0角度開始，前傾至某一角度或后傾至某一角度所用的累計時間；因為頂驅吊環的前傾角度時間與前傾角度以及頂驅吊環的后傾角度時間與后傾角度之間為一一對應關系，因此，通過計算頂驅吊環的前傾角度時間或后傾角度時間，可以對應得出頂驅吊環的前傾角度或后傾角度。

本發明采用的技術方案：

一種防止頂驅吊環前傾碰撞猴臺的監控方法，其過程包括：

1)確定頂驅吊環可能碰撞猴臺的預警區間與危險區間，以及頂驅吊環從初始0角度至前傾一次可能碰撞猴臺的臨界度角所需的持續時間，并將該時間設定為防碰時間；

2)根據采集的大鉤位置信號，計算頂驅吊環相對于井架猴臺所處的區間位置與位移速度；

3)載重狀態下，根據采集的頂驅吊環懸浮信號、頂驅吊環前傾信號頻次以及各次前傾信號持續時間，實時計算頂驅吊環的前傾角度時間；

4)將實時獲得的頂驅吊環的前傾角度時間與設定的防碰時間相比較，以此判斷頂驅吊環的前傾角度是否在安全可控范圍內，如果頂驅吊環的前傾角度時間超出了設定值，則發出報警并通過執行機構鎖定游車或發出強制信號迫使吊環懸浮回歸。

一種防止頂驅吊環后傾碰撞頂驅導軌的監控方法，其過程包括：