CN111596605A - 一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统 - Google Patents

一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统 Download PDF

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CN111596605A CN201910127503.8A CN201910127503A CN111596605A CN 111596605 A CN111596605 A CN 111596605A CN 201910127503 A CN201910127503 A CN 201910127503A CN 111596605 A CN111596605 A CN 111596605A
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王新峰
蔡文军
王爱国
王斌斌
张金龙
李进付
高煜
付广萌
曲刚
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Sinopec Oilfield Service Corp
Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
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Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公布一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统，包括信号采集传输模块、信号处理控制模块、信号传输显示模块、指令响应模块四个模块，其中信号处理控制模块包括整套可编程逻辑控制器PLC，用于处理输入的多路传感器采集的数据、与信号传输显示模块通讯和发出执行元件工作指令；信号传输显示模块包括触摸屏显示器、声光报警器；指令响应模块包括绞车气路控制阀件，用于执行PLC运行指令，控制绞车液压盘刹和绞车高低速离合；信号采集传输模块包括绞车编码器和大绳死绳端拉力传感器。采用本发明的系统能够消除复杂情况下，人为操作的不利影响，提高大钩负荷的安全系数，保障钻井作业安全。

Description

一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统
技术领域
本发明涉及石油钻机装备、信号采集与控制领域，尤其涉及石油钻机设备信号采集与控制系统。
背景技术
石油钻机起升系统工作过程中事故发生的可能性随时存在，是威胁钻井作业安全的重要隐患。与之相关的钻机大钩负荷是钻机起升系统中非常重要的参数之一，钻井钻具起升、下放、处理井下复杂事故多项工作都直接依赖于大钩负荷状态的控制。钻井作业过程中，一旦大钩负荷超过钻具或井架承载能力，将直接造成钻具断裂、井架倒塌重大安全事故。
目前，国内针对钻机大钩负荷状态监测已经比较完善，通常包括信号采集传输模块、信号处理控制模块、信号传输显示模块组成。而针对大钩负荷状态的控制保护方面未进行深入研究，使得现有系统对大钩负荷超限保护具有一定的局限性。因此，需要对钻机大钩负荷状态的监测和控制进行系统研究，通过系统参数量化、程序控制及机构响应的方式，实现了钻井生产过程中大钩负荷状态的智能控制，从根本上消除复杂情况下，人为操作的不利影响，提高大钩负荷的安全系数，保障钻井作业安全。
发明内容
本发明的目的是针对现有钻井作业过程中，大钩负荷状态监测和控制中存在的问题，提供一种能够对钻机大钩负荷状态进行监测和控制的钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统，以消除复杂情况下，人为操作的不利影响，提高大钩负荷的安全系数，保障钻井作业安全。
本发明的技术方案为：
一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统，包括信号采集传输模块、信号处理控制模块、信号传输显示模块；所述的信号处理控制模块包括整套可编程逻辑控制器PLC，用于处理输入的多路传感器采集的数据、与信号传输显示模块通讯和发出执行元件工作指令；所述的信号传输显示模块包括触摸屏显示器、声光报警器，用于显示PLC数据处理结果；还包括指令响应模块，该指令响应模块包括绞车气路控制阀件，用于执行PLC运行指令，控制绞车液压盘刹和绞车高低速离合；所述信号采集传输模块包括绞车编码器和大绳死绳端拉力传感器，绞车编码器采集绞车转速信号，通过数据线上传到信号处理控制模块，大绳死绳端拉力传感器采集大绳拉力信号。
上述方案进一步包括：
所述指令响应模块的绞车气路控制阀件包括绞车气路电磁阀及气控阀、快速泄压阀。
所述绞车编码器安装在绞车低速轴上；大绳死绳端拉力传感器安装在大绳死绳端。
信号传输显示模块设置在司钻控制房内。
本发明系统由信号采集传输模块、信号处理控制模块、信号传输显示模块、指令响应模块四个模块组成，用于钻井生产过程中大钩负荷状态的智能控制，具有的有益效果是：一是专门对大钩负荷状态进行实时监测和分析，可以全面反映大钩负荷的运行状态；另一方面，量化大钩负荷超限状态，通过系统参数量化、程序控制及机构响应的方式，实现了钻井生产过程中大钩负荷状态的智能控制，能够消除复杂情况下，人为操作的不利影响，提高大钩负荷的安全系数，保障钻井作业安全。
附图说明
图1本发明的钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统的结构示意图；
图2本发明的钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统的工作流程图。
其中：1为司钻控制房，2为信号处理控制模块，3为信号传输显示模块，4为绞车编码器，5为绞车，6为大绳死绳端拉力传感器，7为井架。
具体实施方式
下面结合说明书附图对该钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统进行详细说明。
实施例1
一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统，包括信号采集传输模块、信号处理控制模块2、信号传输显示模块3；所述的信号处理控制模2块包括整套可编程逻辑控制器PLC，用于处理输入的多路传感器采集的数据、与信号传输显示模块3通讯和发出执行元件工作指令；所述的信号传输显示模块3包括触摸屏显示器、声光报警器，用于显示PLC数据处理结果；还包括指令响应模块，该指令响应模块包括绞车气路控制阀件，用于执行PLC运行指令，控制绞车液压盘刹和绞车高低速离合；所述信号采集传输模块包括绞车编码器4和大绳死绳端拉力传感器6，绞车编码器4采集绞车转速信号，通过数据线上传到信号处理控制模块2，大绳死绳端拉力传感器6采集大绳拉力信号。
上述实施例进一步包括：
所述指令响应模块的绞车气路控制阀件包括绞车气路电磁阀及气控阀、快速泄压阀。
所述绞车编码器4安装在绞车低速轴上；大绳死绳端拉力传感器6安装在大绳死绳端。
信号传输显示模块3设置在司钻控制房1内。
典型实施例
图1为一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统示意图。从图中可以看出该系统主要由信号采集传输模块、信号处理控制模块2、信号传输显示模块3和指令响应模块四个部分组成。
信号采集传输模块由绞车编码器4和大绳死绳端拉力传感器6组成。绞车编码器4安装在绞车4低速轴上。大绳死绳端拉力传感器6安装在大绳死绳端。绞车编码器4采集的数据通过数据线上传到信号处理控制模块2。
信号处理控制模块2由PLC和防爆控制柜组成，作为数据处理中心，主要是接收传感器的信号输入、与信号传输显示模块3通讯、控制执行模块动作。
信号传输显示模块3在司钻控制房1内，由触摸屏显示器、声光报警器组成，用于显示PLC数据处理结果和进行声光报警。
指令响应模块绞车气路电磁阀及气控阀、快速泄压阀之类的气路控制阀件，用于执行PLC运行指令，控制绞车液压盘刹和绞车高低速离合。
具体运行如下；
首先，数据采集部分的绞车编码器4、大绳死绳端拉力传感器6将采集到的数据输入到信号处理控制模块2的PLC进行数据处理，处理后的数据实时显示在信号传输显示模块3上。
其次，现场钻井工程师根据钻具性能、井架检测数据，设定大钩负荷报警值和保护值。当系统监测到大钩负荷超过设定的报警值时，声光报警器立即启动，提示操作人员提高注意。如果大钩负荷变化过大或瞬间超过了保护值，系统将自动控制绞车刹车，防止发生事故。

Claims (4)

1.一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统，包括信号采集传输模块、信号处理控制模块（2）、信号传输显示模块（3）；所述的信号处理控制模（2）块包括整套可编程逻辑控制器PLC，用于处理输入的多路传感器采集的数据、与信号传输显示模块3通讯和发出执行元件工作指令；所述的信号传输显示模块（3）包括触摸屏显示器、声光报警器，用于显示PLC数据处理结果；其特征在于还包括指令响应模块，该指令响应模块包括绞车气路控制阀件，用于执行PLC运行指令，控制绞车液压盘刹和绞车高低速离合；所述信号采集传输模块包括绞车编码器（4）和大绳死绳端拉力传感器（6）；绞车编码器（4）采集绞车转速信号，通过数据线上传到信号处理控制模块（2）；大绳死绳端拉力传感器（6）采集大绳拉力信号。
2.根据权利要求1所述的一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统，其特征是：所述指令响应模块的绞车气路控制阀件包括绞车气路电磁阀及气控阀、快速泄压阀。
3.根据权利要求1或2所述的一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统，其特征是：所述绞车编码器（4）安装在绞车低速轴上；大绳死绳端拉力传感器（6）安装在大绳死绳端。
4.根据权利要求3所述的一种钻机大钩负荷状态监测及控制保护系统，其特征是： 信号传输显示模块（3）设置在司钻控制房（1）内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113356757A (zh) * 2021-07-08 2021-09-07 山东科瑞油气装备有限公司 一种车载钻修机监测保护系统

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