CN114059941A - 钻修井作业系统的操作方法、控制装置及油井作业系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种钻修井作业系统的操作方法、控制装置及油井作业系统。该操作方法，当获取到起钻命令时，按照起钻方法起钻，当获取到下钻命令时，按照下钻方法下钻；起钻方法包括：吊卡抓取钻杆，大钩上移，卡瓦配合大钩动作并实现坐卡，铁钻工启动并运动至卸扣位；铁钻工进行卸扣作业，铁钻工的臂架缩回到位，防喷盒运动到防喷位；防喷盒进行防喷作业，防喷盒的臂架缩回到位，钻台面机械手运动至井口抓取钻杆；大钩移动配合钻台面机械手送钻杆到立根盒，二层台机械手伸出并抓取钻杆；吊卡打开到位，二层台机械手送钻杆到指梁。该作业方法通过优化起钻和下钻过程，能够提高起下钻作业的作业效率，还能避免设备之间发生碰撞，可靠性高，实用性强。

Description

钻修井作业系统的操作方法、控制装置及油井作业系统

技术领域

本发明涉及钻修井技术领域，具体而言，涉及一种钻修井作业系统的操作方法及油井作业系统。

背景技术

在钻修井作业中，需要进行起下钻作业，而起下钻过程中，参与设备多，例如，需要顶驱、大钩、二层台机械手、钻台面机械手、缓冲臂、铁钻台、卡瓦和猫道等设备的参与，作业流程繁琐，往往通过多名操作人员对各设备进行作业，作业效率低。

发明内容

本发明旨在一定程度上改善钻修井作业系统作业效率较低的问题。

为至少在一定程度上解决或改善上述问题，本发明第一方面提供一种钻修井作业系统的操作方法，该钻修井作业系统的操作方法，当获取到起钻命令时，按照起钻方法起钻，当获取到下钻命令时，按照下钻方法下钻；

所述起钻方法包括：

步骤S110，吊卡抓取钻杆，大钩上移，卡瓦配合所述大钩动作并实现坐卡，铁钻工启动并运动至卸扣位；

步骤S120，所述铁钻工进行卸扣作业，所述铁钻工的臂架缩回到位，防喷盒运动到防喷位；

步骤S130，所述防喷盒进行防喷作业，所述防喷盒的臂架缩回到位，钻台面机械手运动至井口抓取钻杆；

步骤S140，所述大钩移动配合所述钻台面机械手送钻杆到立根盒，二层台机械手伸出并抓取钻杆；

步骤S150，所述吊卡打开到位，所述二层台机械手送钻杆到指梁；

所述下钻方法包括：

步骤S210，所述大钩上移至二层台，所述二层台机械手抓取钻杆并运动至待机位，丝扣涂抹装置同步进行涂抹作业；

步骤S220，所述二层台机械手送钻杆至所述吊卡，所述吊卡关闭，所述二层台机械手释放钻杆并回移至所述指梁处，所述钻台面机械手启动并抓取钻杆；

步骤S230，所述大钩移动配合所述钻台面机械手送钻杆并对扣，所述铁钻工运动至正对井口的待机位；

步骤S240，所述钻台面机械手的臂架缩回到位，所述铁钻工运动至上扣位进行旋扣和上扣作业；

步骤S250，所述铁钻工回位，所述卡瓦配合所述大钩下钻到位，所述吊卡打开。

可选地，所述步骤S110包括：

步骤S111，顶驱的倾斜油缸到中位，所述吊卡的卡口关闭，所述大钩上提钻杆，所述卡瓦打开到位；

步骤S112，所述大钩继续上移，所述卡瓦关闭并进行坐卡作业，所述大钩上移过程中到达所述铁钻工的安全位置时，所述铁钻工的臂架伸出至卸扣位。

可选地，所述步骤S120包括：

步骤S121，所述铁钻工进行卸扣和旋扣作业；

步骤S122，所述铁钻工的臂架缩回到位；

步骤S123，所述铁钻工的臂架旋转回位的同时，所述防喷盒的臂架同步伸出，到达防喷位。

可选地，所述步骤S140包括：

步骤S141，所述大钩移动配合所述钻台面机械手送钻杆到位，所述钻台面机械手释放钻杆；

步骤S142，所述大钩下移到位，所述钻台面机械手回位，所述二层台机械手的臂架同步伸出抓取钻杆。

可选地，所述步骤S210包括：

所述大钩上移至二层台，当所述大钩上移至所述丝扣涂抹装置的安全高度时，所述二层台机械手和所述丝扣涂抹装置启动，所述二层台机械手抓取钻杆并运动至待机位，所述丝扣涂抹装置进行涂抹作业。

可选地，所述步骤S220包括：

步骤S221，所述二层台机械手送钻杆至所述吊卡；

步骤S222，所述吊卡关闭到位，所述二层台机械手释放钻杆回移至所述指梁处，所述钻台面机械手同步启动并抓取钻杆。

可选地，所述步骤S230包括：

步骤S231，所述大钩上提钻杆至钻杆脱离所述立根盒；

步骤S232，所述大钩和所述钻台面机械手共同送钻杆到井口位置并对扣，所述铁钻工同步运动至正对井口的待机位。

可选地，该钻修井作业系统的操作方法还包括：

当多个标定件的预设组合中的一个所述标定件满足预设规则时，对所述预设组合中的其他所述标定件进行位姿限制。

可选地，所述当多个标定件的预设组合中的一个所述标定件满足预设规则时，对所述预设组合中的其他所述标定件进行位姿限制，包括以下一种或多种情况：

情况一：所述预设组合包括所述二层台机械手和所述吊卡，转移钻杆过程中，所述二层台机械手和所述吊卡中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开；

情况二：所述预设组合包括所述二层台机械手和所述大钩，所述大钩的位置低于所述二层台机械手时，限制所述二层台机械手向靠近井口位置一侧移动；

情况三：所述预设组合包括所述钻台面机械手、所述大钩、所述铁钻工、所述丝扣涂抹装置、所述防喷盒和缓冲臂中的至少两种，其中任一所述标定件位于第一标定作业区域时，限制其他所述标定件靠近所述第一标定区域，第一标定区域位于井口位置处；

情况四：所述预设组合包括所述铁钻工和所述卡瓦，所述卡瓦关闭前，限制所述铁钻工进行上卸扣作业，所述铁钻工进行上卸扣作业时，限制所述卡瓦打开；

情况五：所述预设组合包括所述大钩和所述吊卡，所述吊卡关闭过程中，限制所述大钩移动；

情况六：所述预设组合包括顶驱和所述大钩，顶驱的倾斜油缸动作过程中，限制所述大钩移动；

情况七：所述预设组合包括所述卡瓦、所述吊卡和所述顶驱，所述卡瓦为打开状态时，限制所述吊卡和所述顶驱打开释放钻杆，所述吊卡或所述顶驱未关闭抓取钻杆时，限制所述卡瓦打开；

情况八：所述预设组合包括所述顶驱和所述吊卡，钻杆在所述顶驱和所述吊卡之间转移过程中，所述顶驱和所述吊卡中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开；

情况九：所述预设组合包括所述吊卡和鼠洞，钻杆在所述吊卡和所述鼠洞之间转移过程中，所述吊卡和所述鼠洞中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开；

情况十：所述预设组合包括所述铁钻工和所述鼠洞，所述铁钻工在所述所鼠洞处上卸扣时，限制所述鼠洞打开；

情况十一：所述预设组合包括所述钻台面机械手和猫道，所述猫道处于钻台面上方时，限制所述钻台面机械手向靠近井口位置一侧移动，所述钻台面机械手位于靠近井口的位置时，限制所述猫道上钻台。

本发明的钻修井作业系统的作业方法，在起钻过程中，能够避免设备之间发生碰撞，并且，当铁钻工的臂架缩回到位后，防喷盒运动到防喷位，可以避免铁钻工和防喷盒在运动时发生碰撞，相对于铁钻工的臂架旋转，完全回位后防喷盒才开始运动，还可以缩短铁钻工卸扣工序和防喷盒防喷工序之间的切换时间；当防喷盒的臂架缩回到位后，钻台面机械手运动至井口抓取钻杆，同样可以降低防喷盒防喷工序和钻台面机械手抓杆工序之间的切换时间。在下钻过程中，能够避免设备之间发生碰撞，并且，在二层台机械手启动抓取钻杆的同时，丝扣涂抹装置同步进行涂抹作业，能够在二层台处和钻台面处同时分别作业，能够在一定程度上提高作业效率；在钻台面机械手的臂架缩回到位后，铁钻工运动至上扣位进行旋扣和上扣作业，能够降低对扣和上扣工序之间的等待时间，提高作业效率。该钻修井作业系统的作业方法，通过优化起钻和下钻过程，能够提高起下钻作业的作业效率，还能够在一定程度上避免设备之间发生碰撞，可靠性高，实用性强。

第二方面，本发明提供一种钻修井作业系统的控制装置，其包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上第一方面任意一项所述的钻修井作业系统的操作方法。

第三方面，本发明提供一种油井作业系统，该油井作业系统包括如上第二方面所述的钻修井作业系统的控制装置。

该控制装置和该油井作业系统具备该操作方法所具备的所有有益效果，此处不再详细说明。

附图说明

图1为本发明的实施中钻修井作业系统的操作方法中起钻方法的流程图；

图2为本发明的实施中钻修井作业系统的操作方法中下钻方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本发明中钻杆一般包括多个子钻杆(例如三个)，多个子钻杆通过接箍连接形成本发明的钻杆，其也可以称为立根，接箍处的直径会大于钻杆的钻杆本体的直径。在起钻过程中，一般需要铁钻工将上下两个钻杆连接在一起，在下钻过程中，需要铁钻工将上下两个钻杆分离，在本发明中，如无特殊说明，钻杆一般都是指位于上方的钻杆。

如图1和图2所示，一种钻修井作业系统的操作方法，当获取到起钻命令时，按照起钻方法起钻，当获取到下钻命令时，按照下钻方法下钻。

如图1所示，该起钻方法可以包括步骤S110-S150中的一步或多步，具体结合表一对起钻方法进行说明。

步骤S110，吊卡抓取钻杆，大钩上移，卡瓦配合大钩动作并实现坐卡，铁钻工运动至卸扣位。

需要说明的是，钻修井作业系统可以包括井架、安装在井架中心顶端的天车，从绞车引出的顶驱钢丝绳绕过天车后向下与游车连接，游车通过大钩与顶驱连接，顶驱下端通过吊环与吊卡连接，顶驱还包括用于驱动吊卡摆动的倾斜油缸。

示例性地，起钻前的初始状态时，卡瓦关闭，钻杆串通过卡瓦悬挂于井内，钻杆串中位于最上方的钻杆的上端外露，大钩位于T2位置，吊卡处于打开状态，此时，大钩的高度低于钻杆的上端接箍的，倾斜油缸处于后倾状态，吊卡的卡口打开且处于远离钻杆的状态。

步骤S110可以包括步骤S111-步骤S112中的一步或多步。

步骤S111，顶驱的倾斜油缸到中位，吊卡的卡口关闭，大钩上提钻杆，卡瓦打开到位。

倾斜油缸到中位使得吊卡相对于钻杆运动，钻杆的上端进入吊卡的卡口，吊卡的开口关闭。

大钩上提钻杆直至大钩移至E1位置，此时，钻杆串处于被吊卡抓住的悬挂状态，然后卡瓦打开解除坐卡状态，避免卡瓦在大钩上移过程中对钻杆上的接箍形成阻挡。

表一起钻过程中各部件的动作列表

步骤S112，大钩继续上移，卡瓦关闭并进行坐卡作业，大钩上移过程中到达铁钻工的安全位置时，铁钻工的臂架伸出使得钳口运动至卸扣位。

大钩上移使得上方钻杆上的下端节箍高于卡瓦位置后，卡瓦可关闭，配合大钩动作从而实现坐卡，为后续铁钻工卸扣做准备，避免卸扣后，位于下方的钻杆掉落。坐卡后，上下两钻杆的接箍处于设定的铁钻工的卸扣高度，此时，吊卡的高度可以高于二层台机械手的高度。

铁钻工的安全位置可以是高于铁钻工活动区域的位置，其可以是高于后文描述的第一标定区域的位置。

铁钻工可以包括旋转机构、高度调整机构、臂架和钳口，钳口安装于臂架的前端，臂架通过高度调整机构安装于旋转机构上，臂架可以包括平行四连杆。当铁钻工启动后，可以通过旋转机构动作使得臂架旋转且钳口开口朝向井口位置的钻杆，臂架伸出使得该钳口对准上下两钻杆的接箍位置，为卸扣做准备。

步骤S120，铁钻工进行卸扣和旋扣作业，铁钻工的臂架缩回到位，防喷盒运动到防喷位。其可以包括步骤S121-S123中的一步或多步。

步骤S121，铁钻工进行卸扣和旋扣作业。

可以先调整铁钻工的钳口位置(高度)确认，当确认铁钻工到位后(可以是自动确认，例如通过图像技术确认，也可以是通过主副司钻手动确认)，铁钻工进行卸扣和旋扣作业。

步骤S122，铁钻工的臂架缩回到位。

步骤S123，铁钻工的臂架旋转回位的同时，防喷盒的臂架同步伸出，到达防喷位。

例如，当检测到铁钻工的臂架缩回到位的同时，防喷盒开始动作，铁钻工的旋转机构开始动作。

此时，可以节约从铁架工卸扣完成到防喷喷盒到达防喷位所需要的时间，并且，铁架工和防喷盒之间不会发生碰撞，可靠性高，能够提高效率，节约时间。

步骤S130，防喷盒进行防喷作业，防喷盒的臂架缩回到位，钻台面机械手运动至井口抓取钻杆。其可以包括步骤S131-S132中的一步或多步。

步骤S131，防喷盒的筒体关闭，大钩上移，上下两个钻杆脱扣。

位于下方的钻杆处于被卡瓦卡紧的状态，绞车带动大钩上移，从而吊卡带着位于上方的钻杆上移，从而实现上下两个钻杆脱扣，此时，上下钻杆处于脱扣状态时，大钩可以处于E3位置。

步骤S132，防喷盒的筒体打开，防喷盒的臂架缩回到位，钻台面机械手的臂架伸出抓取钻杆。

(手动或自动)确认防喷作业完成后，防喷盒的筒体打开，防喷盒的臂架缩回到位，让出井口正上方的空间，然后钻台面机械手的臂架伸出抓取位于上方的钻杆的下端，为转移钻杆做准备。在防喷盒的臂架缩回到位后，绞车也可以驱动游车带动大钩上移一段距离，避免发生碰撞。

步骤S140，大钩移动配合钻台面机械手送钻杆到立根盒，钻台面机械手释放钻杆并回位，二层台机械手伸出并抓取钻杆。其可以包括步骤S141-S142中的一步或多步。

步骤S141，大钩移动配合钻台面机械手送钻杆到位，钻台面机械手释放钻杆。

具体地，其可以包括：

大钩移动配合钻台面机械手送钻杆至立根盒上方；

大钩下移配合钻台面机械手送钻杆到位，钻台面机械手释放钻杆。

先通过大钩上移配合钻台面机械手送钻杆至立根盒上方。然后大钩下移配合钻台面机械手送钻杆到位，钻杆的下端支撑于立根盒，钻台面机械手的抓手钳头打开，释放钻杆。

步骤S142，大钩下移到位，钻台面机械手回位，二层台机械手的臂架同步伸出并抓取钻杆。

大钩可以继续下移至E4位置，此时，吊卡间隔钻杆上端的接箍一段距离，为后续吊卡打开做准备。

(手动或自动确认)大钩下移到E4位置后，二层台机械手和钻台面机械手同时触发，钻台面机械手回位至起钻待机位，此时，其臂架缩回，臂架可以回转至钳口对准井口(其平移小车移动至靠近井口的位置，抓手钳头位于平移小车的平移轨道的上方)。二层台机械手的臂架伸出抓取该钻杆。

步骤S150，吊卡打开到位，二层台机械手送钻杆到指梁。其可以包括步骤S151-S152中的一步或多步。

步骤S151，吊卡的卡口打开到位。

步骤S151中可以仅包括吊卡的开口打开，也可以既包括卡口打开，还可以包括顶驱的倾斜油缸后倾。如此，吊卡的卡口打开后，顶驱的倾斜油缸后倾带动吊卡向背离其卡口朝向的一侧摆动，从而钻杆从卡口处脱离。

步骤S152，二层台机械手的臂架缩回送钻杆到指梁。

具体地，二层台机械手的臂架缩回，臂架整体旋转且二层台机械手的平移小车移动使得其抓手靠近指梁，然后将钻杆送至指梁，完成单根钻杆的存立根。

在本发明的可选实施例中，在连续起钻的情况下，步骤S150还可以包括：大钩下移到位，为下一次起钻做准备，二层台机械手回位。

具体地，在步骤S152中可以包括：

二层台机械手的臂架缩回(还可以包括二层台机械手的臂架旋转到位)；

二层台机械手送钻杆到指梁，大钩同步下移至T2位置，为下一次起钻做准备；

二层台机械手回位。

需要说明的是，此时，若步骤S151中，顶驱的倾斜油缸未后倾，大钩移动至T2位置前的T1位置时，顶驱的倾斜油缸需要后倾。大钩位于T1位置时，吊卡的高度高于被卡瓦悬挂的钻杆上端的接箍高度，从而在大钩由T1位置下移至T2位置过程中，不会与该钻杆的接箍发生碰撞。

二层台机械手回位一般是指其臂架保持缩回状态，其小车可以运动至小车轨道轨道靠近井口的位置，其抓手钳头的钳口可以对准井口位置的上方，为从吊卡处转移钻杆做准备。

如此，可以在二层台机械手的臂架缩回后，即触发大钩的下移，为下一次起钻做准备，而不必等到二层台机械手回位后才触发大钩的下移，能够提高起钻效率。

表二下钻过程中各部件的动作列表

如图2所示，该下钻方法可以包括步骤S210-S250中的一步或多步。结合表二对该下钻方法进行说明。

步骤S210，大钩上移至二层台，二层台机械手抓取钻杆并运动至待机位，丝扣涂抹装置同步进行涂抹作业。

具体地，大钩上移至二层台(此时，大钩位于G2位置，便于后续二层台机械手送钻杆至吊卡)，吊卡可以位于二层台机械手的上方，当大钩上移至丝扣涂抹装置的安全高度时，二层台机械手和丝扣涂抹装置启动。

丝扣涂抹装置用于对卡瓦所悬挂的钻杆上端的接箍进行丝扣油涂抹，当吊卡的位置高于钻杆上端的接箍预设距离后(此时，大钩位于G1位置)，可以控制二层台机械手和丝扣涂抹装置启动，在一些情况下，可以以二层台机械手的启动确认信号同步触发丝扣涂抹装置的臂架伸出。

示例性地，二层台机械手从指梁处抓取钻杆，其移动小车沿移动轨道运动至靠近井口正上方的一侧，此时，二层台机械手位于该待机位。

在一些情况下，吊卡保持打开状态，顶驱的倾斜油缸保持后倾状态(后倾时，吊卡的卡口远离钻杆)，大钩上移，当大钩上移至该G1位置后，顶驱的倾斜油缸可以到中位，使得吊卡偏摆至其卡口位于井口位置钻杆的正上方。此时，可以通过检测倾斜油缸的运动情况确定是否启动二层台机械手和丝扣涂抹装置。在一些情况下，也可以使倾斜油缸保持后倾的状态，然后在步骤S220中，二层台机械手送钻杆至吊卡时，再由后倾状态前倾至中位，其不作为限制。

步骤S220，二层台机械手送钻杆至吊卡，吊卡关闭，二层台机械手释放钻杆并回移至指梁处，钻台面机械手启动并抓取钻杆。其可以包括步骤S221-S222中的一步或多步。

步骤S221，二层台机械手送钻杆至吊卡。

当大钩上移至G2位置后，二层台机械手的臂架由步骤S210中的待机位旋转90°，二层台机械手所夹持的钻杆即正对于吊卡的卡口，然后臂架伸展即将钻杆送入吊卡内。当然，也可以获取二层台的启动确认指令，根据指令控制二层台机械手的动作。

步骤S222，吊卡关闭到位，二层台机械手释放钻杆回移至指梁处，钻台面机械手同步启动并抓取钻杆。

当吊卡关闭到位后，可以触发二层台机械手和钻台面机械手的动作。其中，二层台机械手释放钻杆(此时，钻杆上端与吊卡连接，下端支撑于立根盒)后，臂架缩回，臂架可以旋转回位，其移动小车可以向远离井口的位置移动，为下一次从指梁抓取钻杆做准备。钻台面机械抓取该钻杆的下端。当然，在此之前，钻台面机械手可以运动至下钻待机位待机，在下钻待机位时，钻台面机械手的臂架处于缩回状态，臂架可以旋转使得抓手钳头对准立根盒内的立根，其移动小车可以移动至其移动轨道靠近立根的一端。

步骤S230，大钩移动配合钻台面机械手送钻杆并对扣，铁钻工运动至正对井口的待机位。其可以包括步骤S231-S232中的一步或多步。

步骤S231，大钩上提钻杆到位，钻杆脱离立根盒；此时，大钩位于G3位置。

步骤S232，大钩和钻台面机械手共同送钻杆到井口位置并对扣，铁钻工同步运动至正对井口的待机位。

示例性地，在获取到大钩上提钻杆到位的确认信息后，钻台面机械手将钻杆由脱离立根盒的状态转移至井口位置的钻杆上方，大钩下移至G4位置实现上下两个钻杆的对扣，在钻台面机械手工作的同时，铁钻工同步启动，铁钻工通过旋转机构动作使得臂架旋转且钳口开口朝向钻杆，且钳口距离钻杆一定距离，不会影响钻杆处的作业。此时，其移动小车可以移动至靠近井口的一端。

如此，可以避免在完成上下两个钻杆对扣后铁钻工才启动导致的低效率，并且，铁钻工仅移动至待机位，而不是移动至上扣位，避免了铁钻工和钻台面机械手的碰撞。

步骤S240，钻台面机械手的臂架缩回到位，铁钻工进行旋扣和上扣作业。其可以包括步骤S241-S242中的一步或多步。

步骤S241，钻台面机械手的抓手张开，钻台面机械手的臂架缩回。

钻台面机械手还可以运动至立根盒处的待机位。例如，钻台面机械手的抓手钳口张开，钻台面机械手的臂架缩回，钻台面机械手的臂架旋转，钻台面机械手的移动小车带动其上的旋转机构及臂架平移至靠近立根盒处的取钻杆待机位，钻台面机械手的钳口可以正对立根盒处的钻杆。

步骤S242，当钻台面机械手的臂架缩回后，铁钻工的臂架伸出至上扣位，铁钻工进行旋扣和上扣作业。

上扣位可以与起钻方法中的卸扣位基本一致，此处不再详细说明。

步骤S250，铁钻工回位，卡瓦配合大钩下钻到位，吊卡打开。其可以包括步骤S251-S253。

步骤S251，钻台工的臂架缩回，大钩同步上提钻杆到位。

钻台工的臂架缩回的同时，大钩可以上移到G5位置，以通过吊卡实现对钻杆的悬挂，满足卡瓦的打开要求，使得卡瓦处于可以打开的状态，避免卡瓦在打开过程中与钻杆的接箍发生碰撞。铁钻工的臂架还可以旋转，其移动小车移动至远离井口的一端。

步骤S252，卡瓦打开，大钩下移到位后卡瓦关闭；

卡瓦配合大钩下钻到位，卡瓦坐卡。

示例性地，卡瓦打开后，可以避免卡瓦与两个钻杆的接箍位置碰撞，大钩可以下移至T3位置，当大钩位于T3位置时，需要关闭卡瓦，为坐卡准备，避免位于上方的钻杆接箍也伸入卡瓦，一般来说，当大钩位于T3位置时，位于上方的钻杆接箍在钻台面上方1-1.2米左右。

步骤S253，大钩继续下移到位，吊卡打开。

大钩继续下移至T4位置，实现卡瓦坐卡，且吊卡位于上方的钻杆接箍下方，此时，吊卡的卡口打开，顶驱的倾斜油缸后倾，吊卡的卡口可以脱离钻杆。可以为连续下钻过程中继续下一步骤S210做准备，便于后续大钩空钩上移至二层台。

如此，可以在铁钻工进行上扣和旋转作用后，降低大钩下钻所需要的时间，能够提高下钻过程中的作业效率。

本发明的钻修井作业系统的作业方法，在起钻过程中，能够避免设备之间发生碰撞，并且，当铁钻工的臂架缩回到位后，防喷盒运动到防喷位，可以避免铁钻工和防喷盒在运动时发生碰撞，相对于铁钻工的臂架旋转，完全回位后防喷盒才开始运动，还可以缩短铁钻工卸扣工序和防喷盒防喷工序之间的切换时间；当防喷盒的臂架缩回到位后，钻台面机械手运动至井口抓取钻杆，同样可以降低防喷盒防喷工序和钻台面机械手抓杆工序之间的切换时间。在下钻过程中，能够避免设备之间发生碰撞，并且，在二层台机械手启动抓取钻杆的同时，丝扣涂抹装置同步进行涂抹作业，能够在二层台处和钻台面处同时分别作业，能够在一定程度上提高作业效率；在钻台面机械手的臂架缩回到位后，铁钻工运动至上扣位进行旋扣和上扣作业，能够降低对扣和上扣工序之间的等待时间，提高作业效率。该钻修井作业系统的作业方法，通过优化起钻和下钻过程，能够提高起下钻作业的作业效率，还能够在一定程度上避免设备之间发生碰撞，可靠性高，实用性强。

在本发明的可选实施例中，该钻修井作业系统的操作方法还包括：

当多个标定件的预设组合中的一个所述标定件满足预设规则时，对所述预设组合中的其他所述标定件进行位姿限制。

示例地，根据该钻修井作业系统的各部件在运动过程中发生碰撞的可能性建立该包括多个标定件的预设组合。例如，多设备协同在同一区域作业时，需要防止人工误操作或者控制设备运动程序出错而导致的设备碰撞。

示例性地，根据在起下钻过程中钻杆转移需要保持对钻杆的悬挂状态，防止钻杆掉落建立该包括多个标定件的预设组合。例如，在设备进行钻杆交接的时候，设备开合状态必须根据与之交接设备的开合决定，必须有一个设备保持对钻杆的施力状态。

如此，可以提高该钻修井作业系统在作业过程中的安全性能，可靠性高。

进一步地，所述当多个标定件的预设组合中的一个所述标定件满足预设规则时，对所述预设组合中的其他所述标定件进行位姿限制，包括情况一至情况十二中的一种或多种情况：

情况一：所述预设组合包括二层台机械手和吊卡，转移钻杆过程中，二层台机械手和吊卡中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开。

示例性地，起钻过程的步骤S140中，二层台机械手伸出并抓取钻杆时，二层台机械手处于打开状态时，限制吊卡的打开；步骤S150中，当吊卡处于打开状态时，限制二层台机械手的打开，避免钻杆在转移过程中滑落。

情况二：所述预设组合包括二层台机械手和大钩，所述大钩的位置低于所述二层台机械手时，限制所述二层台机械手向靠近井口位置一侧移动。

大钩的位置未在二层台机械手上方时，如果二层台机械手向井口移动，将会与大钩发生碰撞，因而限制二层台机械手的臂架伸出。

情况三：所述预设组合包括钻台面机械手、大钩、铁钻工、丝扣涂抹装置、防喷盒和缓冲臂中的至少两种，其中任一所述标定件位于第一标定作业区域时，限制其他所述标定件靠近所述第一标定区域，第一标定区域位于井口位置处。

第一标定区域可以理解为钻台面机械手、铁钻工、丝扣涂抹装置、防喷盒或者缓冲臂的臂架伸出或缩回的活动区域。

例如，钩的位置处于低位时，如果钻台面机械手的臂架向井口移动，将会与大钩发生碰撞，因而需要限制钻台面机械手的臂架伸出，还需要限制铁钻工、丝扣涂抹装置、防喷盒或者缓冲臂的臂架伸出。

例如，钻台面机械手的臂架处于伸出状态且其抓手位于井口位置时，需要限制铁钻工、丝扣涂抹装置、防喷盒或者缓冲臂的臂架伸出。

缓冲臂可以用于钻杆由猫道送上钻台面，吊卡起吊钻杆后抓取钻杆，对钻杆的运动进行缓冲。

情况四：所述预设组合包括铁钻工和卡瓦，卡瓦关闭前，限制铁钻工进行上卸扣作业，铁钻工进行上卸扣作业时，限制卡瓦打开。

卡瓦未关闭时，铁钻工上卸扣可能会导致钻杆掉落，因而，必须卡瓦关闭后，铁钻工才能开始上卸扣。

情况五：所述预设组合包括大钩和吊卡，吊卡关闭过程中，限制大钩移动。

钻杆送入吊卡后，吊卡进行关门运动时，大钩不允许上提或下放，防止钻杆滑落。

情况六：所述预设组合包括顶驱和大钩，顶驱的倾斜油缸动作过程中，限制大钩移动。也即，不允许大钩上提或下放，防止吊卡撞到钻杆或者其他设备。

情况七：所述预设组合包括卡瓦、吊卡和顶驱，卡瓦为打开状态时，限制吊卡和顶驱打开释放钻杆，吊卡或顶驱未关闭抓取钻杆时，限制卡瓦打开。

也就是说，起下钻时，卡瓦打开，大钩准备上提或者下方，此时吊卡不允许打开，防止钻杆滑落。由顶驱驱动钻杆时，若卡瓦为打开状态时，则限制顶驱打开。只有当钻杆被吊卡或顶驱悬挂时，才允许卡瓦打开，防止钻杆滑落。

情况八：所述预设组合包括顶驱和吊卡，钻杆在顶驱和吊卡之间转移过程中，顶驱和吊卡中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开。这样可以限制钻杆在转移过程中滑落。

情况九：所述预设组合包括吊卡和鼠洞，钻杆在吊卡和鼠洞之间转移过程中，吊卡和鼠洞中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开。

情况十：所述预设组合包括铁钻工和鼠洞，铁钻工在鼠洞处上卸扣时，限制鼠洞打开，防止钻杆滑落。

情况十一：所述预设组合包括钻台面机械手和猫道，猫道处于钻台面上方时，限制钻台面机械手向靠近井口位置一侧移动，钻台面机械手位于靠近井口的位置时，限制猫道上钻台。

示例性地，钻台面机械手位于靠近井口的位置时，钻台面机械手的移动小车处于中位，此时其抓手钳口正对卡瓦处的钻杆。

情况十二：所述预设组合包括顶驱和二层台机械手，二层台机械手在井口时，禁止顶驱进行偏摆，以防设备发生碰撞。

如此，本发明的钻修井作业系统的作业方法，可以避免误操作或许程序错乱导致的设备碰撞，其可靠性和安全性较高，实用性强。

本发明的又一实施例还提供一种钻修井作业系统的控制装置，其包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上任意一项所述的钻修井作业系统的操作方法。

示例性地，当钻修井作业系统为石油钻井系统时，该控制装置可以是司钻控制系统。

本发明的又一实施例还提供一种油井作业系统，包括如上所述的钻修井作业系统的控制装置。

该油井作业系统可以是一种石油钻井系统，也可以是其他系统例如油井大修作业系统。应当理解的是，其根据作业需要可以包括上述钻修井作业系统的操作方法中所提及的各设备。该控制装置和该油井作业系统具有该操作方法所具有的所有有益效果，此处不再赘述。

在本说明书的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”、“一些实施方式”、“示例性地”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构等特点包含于至少一个实施例或实施方式中。上述示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变动与修改。

Claims (11)

1.一种钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，当获取到起钻命令时，按照起钻方法起钻，当获取到下钻命令时，按照下钻方法下钻；

所述起钻方法包括：

步骤S110，吊卡抓取钻杆，大钩上移，卡瓦配合所述大钩动作并实现坐卡，铁钻工启动并运动至卸扣位；

步骤S120，所述铁钻工进行卸扣作业，所述铁钻工的臂架缩回到位，防喷盒运动到防喷位；

步骤S130，所述防喷盒进行防喷作业，所述防喷盒的臂架缩回到位，钻台面机械手运动至井口抓取钻杆；

步骤S140，所述大钩移动配合所述钻台面机械手送钻杆到立根盒，二层台机械手伸出并抓取钻杆；

步骤S150，所述吊卡打开到位，所述二层台机械手送钻杆到指梁；

所述下钻方法包括：

步骤S210，所述大钩上移至二层台，所述二层台机械手抓取钻杆并运动至待机位，丝扣涂抹装置同步进行涂抹作业；

步骤S220，所述二层台机械手送钻杆至所述吊卡，所述吊卡关闭，所述二层台机械手释放钻杆并回移至所述指梁处，所述钻台面机械手启动并抓取钻杆；

步骤S230，所述大钩移动配合所述钻台面机械手送钻杆并对扣，所述铁钻工运动至正对井口的待机位；

步骤S240，所述钻台面机械手的臂架缩回到位，所述铁钻工运动至上扣位进行旋扣和上扣作业；

步骤S250，所述铁钻工回位，所述卡瓦配合所述大钩下钻到位，所述吊卡打开。

2.根据权利要求1所述的钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，所述步骤S110包括：

步骤S111，顶驱的倾斜油缸到中位，所述吊卡的卡口关闭，所述大钩上提钻杆，所述卡瓦打开到位；

步骤S112，所述大钩继续上移，所述卡瓦关闭并进行坐卡作业，所述大钩上移过程中到达所述铁钻工的安全位置时，所述铁钻工的臂架伸出至卸扣位。

3.根据权利要求1所述的钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤S120包括：

步骤S121，所述铁钻工进行卸扣和旋扣作业；

步骤S122，所述铁钻工的臂架缩回到位；

步骤S123，所述铁钻工的臂架旋转回位的同时，所述防喷盒的臂架同步伸出，到达防喷位。

4.根据权利要求1所述的钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，所述步骤S140包括：

步骤S141，所述大钩移动配合所述钻台面机械手送钻杆到位，所述钻台面机械手释放钻杆；

步骤S142，所述大钩下移到位，所述钻台面机械手回位，所述二层台机械手的臂架同步伸出抓取钻杆。

5.根据权利要求1所述的钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，所述步骤S210包括：

所述大钩上移至二层台，当所述大钩上移至所述丝扣涂抹装置的安全高度时，所述二层台机械手和所述丝扣涂抹装置启动，所述二层台机械手抓取钻杆并运动至待机位，所述丝扣涂抹装置进行涂抹作业。

6.根据权利要求1所述的钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，所述步骤S220包括：

步骤S221，所述二层台机械手送钻杆至所述吊卡；

步骤S222，所述吊卡关闭到位，所述二层台机械手释放钻杆回移至所述指梁处，所述钻台面机械手同步启动并抓取钻杆。

7.根据权利要求1所述的钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，所述步骤S230包括：

步骤S231，所述大钩上提钻杆至钻杆脱离所述立根盒；

步骤S232，所述大钩和所述钻台面机械手共同送钻杆到井口位置并对扣，所述铁钻工同步运动至正对井口的待机位。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，还包括：

当多个标定件的预设组合中的一个所述标定件满足预设规则时，对所述预设组合中的其他所述标定件进行位姿限制。

9.根据权利要求8所述的钻修井作业系统的操作方法，其特征在于，所述当多个标定件的预设组合中的一个所述标定件满足预设规则时，对所述预设组合中的其他所述标定件进行位姿限制，包括以下一种或多种情况：

情况一：所述预设组合包括所述二层台机械手和所述吊卡，转移钻杆过程中，所述二层台机械手和所述吊卡中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开；

情况二：所述预设组合包括所述二层台机械手和所述大钩，所述大钩的位置低于所述二层台机械手时，限制所述二层台机械手向靠近井口位置一侧移动；

情况三：所述预设组合包括所述钻台面机械手、所述大钩、所述铁钻工、所述丝扣涂抹装置、所述防喷盒和缓冲臂中的至少两种，其中任一所述标定件位于第一标定作业区域时，限制其他所述标定件靠近所述第一标定区域，第一标定区域位于井口位置处；

情况四：所述预设组合包括所述铁钻工和所述卡瓦，所述卡瓦关闭前，限制所述铁钻工进行上卸扣作业，所述铁钻工进行上卸扣作业时，限制所述卡瓦打开；

情况五：所述预设组合包括所述大钩和所述吊卡，所述吊卡关闭过程中，限制所述大钩移动；

情况六：所述预设组合包括顶驱和所述大钩，顶驱的倾斜油缸动作过程中，限制所述大钩移动；

情况七：所述预设组合包括所述卡瓦、所述吊卡和所述顶驱，所述卡瓦为打开状态时，限制所述吊卡和所述顶驱打开释放钻杆，所述吊卡或所述顶驱未关闭抓取钻杆时，限制所述卡瓦打开；

情况八：所述预设组合包括所述顶驱和所述吊卡，钻杆在所述顶驱和所述吊卡之间转移过程中，所述顶驱和所述吊卡中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开；

情况九：所述预设组合包括所述吊卡和鼠洞，钻杆在所述吊卡和所述鼠洞之间转移过程中，所述吊卡和所述鼠洞中的任一个为打开状态时，限制另一个也打开；

情况十：所述预设组合包括所述铁钻工和所述鼠洞，所述铁钻工在所述所鼠洞处上卸扣时，限制所述鼠洞打开；

情况十一：所述预设组合包括所述钻台面机械手和猫道，所述猫道处于钻台面上方时，限制所述钻台面机械手向靠近井口位置一侧移动，所述钻台面机械手位于靠近井口的位置时，限制所述猫道上钻台。

10.一种钻修井作业系统的控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至9任一项所述的钻修井作业系统的操作方法。

11.一种油井作业系统，其特征在于，包括权利要求10所述的钻修井作业系统的控制装置。

Images