CN106370338B - 钻杆动力大钳智能扭矩仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钻杆动力大钳智能扭矩仪。该钻杆动力大钳智能扭矩仪包括扭矩值显示单元、扭矩值监控单元和扭矩卸荷单元，扭矩值显示单元包括数显仪表、第一压力传感器、第二压力传感器和第一数据传输器，第一压力传感器、第二压力传感器和第一数据传输器分别与数显仪表相连接；扭矩值监控单元包括后台计算机和第二数据传输器，第二数据传输器与后台计算机相连接，第一数据传输器和第二数据传输器之间相互发射和接收数据信息；扭矩卸荷单元包括电磁溢流阀，数显仪表项电磁溢流阀发出卸荷指令，控制电磁溢流阀卸荷。本发明能够实现对钻具扭矩的控制，防止扭矩值过大造成钻具丝扣的损坏，实现了自动化的扭矩监控。

Description

钻杆动力大钳智能扭矩仪

技术领域

本发明涉及石油钻井作业中应用设备，特别涉及钻杆扭矩仪。

背景技术

在石油钻井作业中，钻具上卸扣作业过程用于设置、控制、监控、记录各种钻具的上扣扭矩值是一个非常重要的工作环节，其目的是保护钻具丝扣，扭矩值过大会涨裂丝扣、或产生过大应力；扭矩值过小会造成连接强度不够等问题。

目前，人工控制扭矩值，人工监测、记录和调控扭矩，对操作人员的要求高，必须具备一定的经验和熟练程度才能胜任，自动化程度低，产生的故障率高；延长钻具的使用寿命，防止因钻具丝扣损坏而出现安全事故，提高控制扭矩的自动化程度是一项需要迫切解决的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，根据本发明的一个方面，提供了钻杆动力大钳智能扭矩仪，包括扭矩值显示单元、扭矩值监控单元和扭矩卸荷单元。

扭矩值显示单元包括数显仪表、第一压力传感器、第二压力传感器和第一数据传输器，第一压力传感器、第二压力传感器和第一数据传输器分别与数显仪表相连接。

扭矩值监控单元包括后台计算机和第二数据传输器，第二数据传输器与后台计算机相连接，第一数据传输器和第二数据传输器之间进行数据信息传输。

卸荷单元包括电磁溢流阀，数显仪表向电磁溢流阀发出卸荷指令，控制电磁溢流阀卸荷。

扭矩值显示单元将计算机中所设置的与钻具规格相对应的扭矩值进行储存，确定其钻具的规格的最佳扭矩值，第一压力传感器和第二压力传感器将钻具的扭矩值进行进行感应并将感应信号传输给数显仪表，当动力钳紧扣时输出扭矩值达到设定值时，第一压力传感器发出扭矩信号至数显仪表，数显仪表发出卸荷指令给电磁溢流阀，电磁溢流阀卸荷。

本发明的钻杆动力大钳扭矩仪，作为钻杆动力钳的附件，也是钻杆力钳的一种辅助装置，用于设置相应钻具的上扣最佳扭矩值，并控制该钻具的上扣扭矩值；并对该设置扭矩输出过程进行远程监控，同时对钻具型号，作业时间，扭矩值等进行记录，便于查询。本扭矩仪明确了钻杆动力大钳的操作和后台监控等工作程序，确保钻井作业中钻具上扣的安全。

在一些实施例中，扭矩值显示单元安装于钻杆动力大钳上，扭矩值显示单元外部设有保护罩，第一压力传感器、第二压力传感器与数显仪表单向相连接，第一压力传感器和第二压力传感器将扭矩数据发送给数显仪表显示和储存。其有益效果是，钻杆动力大钳上扣时，采用高档旋扣时，第二压力传感器发出信号给数显仪表，确认当前为高档旋扣；电磁溢流阀不允许卸荷；切换成抵挡紧扣时，第二压力传感器无传输信号，确认为当前为低档紧扣；当达到设定的扭矩时，第一压力传感器发出扭矩信号给数显仪表，数显仪表项电磁溢流阀发出卸荷指令。

在一些实施例中，显仪表与第一数据传输器通过数据线相连接，第一数据传输器与数显仪表之间通过数据线相互传输数据。

在一些实施例中，后台计算机与第二数据传输器通过数据线相连接。

第一数据传输器和第二数据传输器进行数据发射和传输，用于实现后台计算机和数显仪表之间数据的传输，便于对扭矩值得监测。

在一些实施例中，电磁溢流阀与数显仪表有线连接。便于数显仪表及时的将卸荷指令传输给电磁溢流阀，进行卸荷操作。

综上所述扭矩仪，数显仪表、第一传感器和第二传感器，安装于钻杆动力钳上，第一数据传输器安装于数显仪表上，数显仪表显示、存储、接收和发送数据，并控制电磁溢流阀卸荷；后台计算机、第二数据传输器放置于偏房或司钻房内；下载设置数据和接收数据，并实时监控；电磁溢流阀安装于液压站上或直接代替钻杆动力钳上扣溢流阀，与数显仪表有线连接。

钻杆动力大钳智能扭矩仪调控扭矩的方法，调控扭矩的方法采用如下步骤：

步骤S1：设置参数：在后台计算机上核对并设置所用钻具的扭矩值，并通过第二数据传输器将扭矩数据传输到数显仪表内；

数显仪表通过第一数据传输器接收上述数据，进行设置选择并确认当前对应钻具规格；

步骤S2：扭矩控制，钻杆动力大钳上扣时，采用高档旋扣时，第二压力传感器发出信号，确认当前为高档旋扣，电磁溢流阀不进行卸荷；

切换至低档紧扣时，第二压力传感器无输出信号，确认当前为低档紧扣，当达到设定扭矩时，第一压力传感器发出扭矩信号，数显仪表向电磁溢流阀发出卸荷指令，电磁溢流阀卸荷；

步骤S3：数显仪表显示并记录当前钻具的扭矩最大值，并同时显示并记录扭矩曲线；

步骤S4：数显仪表实时将扭矩数值及扭矩曲线无线上传至后台计算机，后台计算机对扭矩进行实时监控，保存数据便于查找和分析。

上述电磁溢流阀需提供DC24V电源。

以上方法步骤实现了对钻具扭矩的控制，防止扭矩值过大造成钻具丝扣的损坏，实现了自动化监控扭矩。

附图说明

图1为本发明一实施方式的钻杆动力大钳智能扭矩仪示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的钻杆动力大钳智能扭矩仪，该钻杆动力大钳智能扭矩仪包括扭矩值显示单元1、扭矩值监控单元2和扭矩卸荷单元3。

扭矩值显示单元1包括数显仪表11、第一压力传感器13、第二压力传感器14和第一数据传输器12，第一压力传感器13、第二压力传感器14和第一数据传输器12分别与数显仪表11相连接。

扭矩值监控单元2包括后台计算机21和第二数据传输器22，第二数据传输器22与后台计算机21相连接，第一数据传输器12和第二数据传输器22之间相互发射和接收数据信息。

扭矩卸荷单元3包括电磁溢流阀31，数显仪表11项电磁溢流阀31发出卸荷指令，控制电磁溢流阀31卸荷。

扭矩值显示单元1将计算机中所设置的与钻具相对应的扭矩值进行储存，确定其钻具的规格和扭矩值，第一压力传感器13和第二压力传感器14将钻具的扭矩值进行进行感应并将感应信号传输给数显仪表11，当动力钳紧扣上输出扭矩值的设定值时，第一压力传感器13发出扭矩信号至数显仪表11，数显仪表11发出卸荷指令给电磁溢流阀31，电磁溢流阀31卸荷。

本发明的钻杆动力大钳扭矩仪，作为钻杆动力钳的附件，也是钻杆动力钳的一种辅助装置，用于设置相应钻具的上扣扭矩值，并控制该钻具的上扣扭矩值；并对该设置扭矩输出过程进行远程监控，同时对钻具型号，作业时间，扭矩值等进行记录，便于查询。本扭矩仪明确了钻具的操作和后台监控等工作程序，确保钻井作业中钻具上扣的安全。

扭矩值显示单元1安装于钻具上，扭矩值显示单元1外部设有保护罩，第一压力传感器13、第二压力传感器14与数显仪表11单向相连接，第一压力传感器13和第二压力传感器14将扭矩数据发送给数显仪表11显示和储存。钻具上扣时，采用高档旋扣时，第二压力传感器14发出信号给数显仪表11，确认当前为高档旋扣；电磁溢流阀31不允许卸荷；切换成抵挡紧扣时，第二压力传感器14无传输信号，确认为当前为低档紧扣；当达到设定的扭矩时，第一压力传感器13发出扭矩信号给数显仪表11，数显仪表11项电磁溢流阀31发出卸荷指令。

显仪表与第一数据传输器12通过数据线相连接，第一数据传输器12与数显仪表11之间通过数据线相互传输数据。

台计算机与第二数据传输器22通过数据线相连接。

第一数据传输器12和第二数据传输器22进行数据发射和传输，用于实现后台计算机21和数显仪表11之间数据的传输，便于对扭矩值得监测。

电磁溢流阀31与数据仪表有线连接。便于数显仪表11及时的将卸荷指令传输给电磁溢流阀31，进行卸荷操作。

综上所述扭矩仪，数显仪表11、第一传感器和第二传感器，安装于钻杆动力钳上，第一数据传输器12安装于数显仪表11上，数显仪表11显示、存储、接收和发送数据，并控制电磁溢流阀31卸荷；后台计算机21、第二数据传输器22放置于偏房或司钻房内；下载设置数据和接收数据，并实时监控；电磁溢流阀31安装于液压站上或直接代替钻杆动力钳上扣溢流阀，与数显仪表11有线连接。

钻杆动力大钳智能扭矩仪调控扭矩的方法，调控扭矩的方法采用如下步骤：

步骤S1：设置参数：在后台计算机21上核对并设置所用钻具的扭矩值，并通过第二数据传输器22将数据下载传输到数显仪表11内；

数显仪表11通过第一数据传输器12接收上述数据，进行设置选择并确认当前对应钻具规格；

步骤S2：扭矩控制：钻杆动力大钳上扣时，采用高档旋扣时，第二压力传感器14发出信号，确认当前为高档旋扣，电磁溢流阀31不进行卸荷；

切换至低档紧扣时，第二压力传感器14无输出信号，确认当前为低档紧扣，当达到设定扭矩时，第一压力传感器13发出扭矩信号，数显仪表11项电磁溢流阀31发出卸荷指令，电磁溢流阀31卸荷；

步骤S3：数显仪表11显示并记录当前钻具的最大值，并同时显示并记录扭矩曲线；

步骤S4：数显仪表11实时扭矩数值及扭矩曲线无线上传至计算机，进行实时监控，保存数据便于查找和分析。

上述电磁溢流阀31需提供DC24V电源。

基本流程为：在后台计算机21已预设各种规格钻具钻杆、加重钻杆、钻铤的上扣扭矩值；通过重新设置若需调整和确认所用钻具的最佳上扣扭矩值，下载至钻杆动力钳的数显仪表11中；钻工从仪表中选择实时所下钻具的规格，即就确定了实时钻具的上扣扭矩值；钻工直接操作钻杆动力钳对钻具进行上扣作业，当动力钳上扣输出扭矩至设定值时，压力传感器发出信号，电磁溢流阀31自动卸荷；数显仪表11记录当前钻具上扣的扭矩的最大值，并实时显示扭矩曲线图；数显仪表11实时将当前钻具的上扣扭矩参数无线传输后台计算机21上，进行实时监控。一个工作循环完成后进入下一个工作循环；若需更换钻具规格，直接在数显仪表11重新选择确认；数显仪表11所记录的每一扣的扭矩值，按该井钻井开始时设置的时间顺序录入，直至该井完井为止。若使用动力钳的高档进行上扣作业时，无扭矩记录。

扭矩仪操作：

1：后台计算计操作：在司钻房或偏房内

1对所用钻具钻杆、加重钻杆、钻铤规格的上扣扭矩进行修改确定并保存，并下载至数显仪表11上，该操作由钻井技术员进行；

2在钻井过程中或随井深的增加或因钻具原因需适当调整修改相应钻具规格扭矩参数；也需确定并保存、下载至数显仪表11上；

3若无需后台实时监控，在参数设置并确认、下载完成后，可关闭计算机；

2：数显仪表11的操作：在动力钳上，由钻工直接操作

1数显仪表11接收后台下载参数后，在数显仪表11上不能作修改；只能直接选择应用；

2按数显仪表11上“设置”键，选择当前所用钻具规格，按“确认”键即确认当前钻具规格及对应上扣扭矩；

3当使用不同钻具规格时，应进行重新选择并确认；

数计记录：

1数显仪表11记录从钻井开始至完井整个时间内所有钻具的上扣扭矩值及扭矩曲线图；并按时间顺序形成完成记录格式；每个上扣所记录的内容有：序号、钻具规格、上扣扭矩、上扣时间段等；

2所记录的数计存储在数显仪表11内，可由数据线导出，导出格式为Excel；

3具有记录数计查找功能，按字段查找，如时间段等；

4数显仪表11内存储的数计，存入为只读，不可以修改；数计不可以直接删除，可设置密码删除。

Claims (2)

1.一种钻杆动力大钳智能扭矩仪调控扭矩的方法，其特征在于，利用钻杆动力大钳智能扭矩仪执行，所述钻杆动力大钳智能扭矩仪包括扭矩值显示单元（1）、扭矩值监控单元（2）和扭矩卸荷单元（3），所述扭矩值显示单元（1）包括数显仪表（11）、第一压力传感器（13）、第二压力传感器（14）和第一数据传输器（12），所述第一压力传感器（13）、第二压力传感器（14）和第一数据传输器（12）分别与数显仪表（11）相连接；所述扭矩值监控单元（2）包括后台计算机（21）和第二数据传输器（22），所述第二数据传输器（22）与后台计算机（21）相连接，所述第一数据传输器（12）和第二数据传输器（22）之间进行数据信息传输；

所述扭矩卸荷单元（3）包括电磁溢流阀（31），所述数显仪表（11）向电磁溢流阀（31）发出卸荷指令，控制电磁溢流阀（31）卸荷；

所述扭矩值显示单元（1）安装于钻杆动力大钳上，所述扭矩值显示单元（1）外部设有保护罩，所述第一压力传感器（13）、第二压力传感器（14）与数显仪表（11）单向相连接，第一压力传感器（13）和第二压力传感器（14）将扭矩数据发送给所述数显仪表（11）显示和储存；

所述数显仪表（11）与第一数据传输器（12）通过数据线相连接，所述第一数据传输器（12）与数显仪表（11）之间通过数据线相互传输数据；所述后台计算机（21）与第二数据传输器（22）通过数据线相连接；所述电磁溢流阀（31）与所述数显仪表（11）有线连接；

调控扭矩的方法采用如下步骤：

设置参数：在后台计算机（21）上核对并设置所用钻具的扭矩值，并通过第二数据传输器（22）将扭矩数据传输到数显仪表（11）内；

数显仪表（11）通过第一数据传输器（12）接收后台计算机（21）上述数据，进行设置选择并确认当前对应钻具规格；

扭矩控制：钻杆动力大钳上扣时，采用高档旋扣时，第二压力传感器（14）发出信号，确认当前为高档旋扣，电磁溢流阀（31）不进行卸荷；

切换至低档紧扣时，第二压力传感器（14）无输出信号，确认当前为低档紧扣，当达到设定扭矩时，第一压力传感器（13）发出扭矩信号，数显仪表（11）向电磁溢流阀（31）发出卸荷指令，电磁溢流阀（31）卸荷；

数显仪表（11）显示并记录当前钻具的扭矩最大值，并同时显示并记录扭矩曲线；

数显仪表（11）实时将扭矩数值及扭矩曲线上传至后台计算机（21），后台计算机（21）对扭矩值进行实时监控，保存数据便于查找和分析。

2.根据权利要求1所述的钻杆动力大钳智能扭矩仪调控扭矩的方法，其特征在于，所述电磁溢流阀（31）需提供DC24V电源。

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