CN204126569U - 双气缸气动水冷刹车自动送钻装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，包括钻头、悬重系统、绞车、辅助刹车装置、拉力传感器、控制阀箱和自动送钻控制箱，其中：钻头通过钢丝绳悬挂在悬重系统上，钢丝绳的一端连接至悬重系统、另一端缠绕在绞车上，拉力传感器设置在绞车上并连接至自动送钻控制箱，绞车上还设置有用于检测绞车上滚筒转速的编码器；辅助刹车装置包括大活塞气缸和小活塞气缸，两个气缸均连接至绞车和控制阀箱；自动送钻控制箱还连接至编码器和控制阀箱，自动送钻控制箱根据从拉力传感器接收到的拉力信号和从绞车接收到的编码器信号通过控制阀箱控制大活塞气缸和小活塞气缸的动作。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油钻探设备领域，具体而言，涉及一种双气缸气动水冷刹车自动送钻装置。
背景技术
钻井时绞车将钻头提离地面、启动旋转装置，然后用主刹车或辅助刹车控制钻具下放，当钻头接触地面后，继续下放钻具将钻具的部分重量施加在钻头上，使钻头对地层产生压力，这个压力被称作“钻压”。
在钻压和旋转的作用下钻头开始切削地层，随着钻头对地层的不断切削钻头对地层的压力逐渐减小，直至为“零”。因此要保持钻头连续切削地层，必须在钻头上保持一定的钻压，也就是说随着钻头对地层的切削要不断地下放钻具。钻具的下放速度被称为“机械钻速”。
钻机上有一个用来指示钻压大小的仪表，叫“指重表”。指重表是通过测量死绳的张力来计算钻压的。“死绳”是指从钢丝绳固定端到第一个滑轮间的这段钢丝绳。当绞车将钻头提离井底时，悬吊系统和其下部连接设备和工具均处于悬空状态，此时死绳的张力最大，其测量值表示悬吊系统和其下部连接物的总重量，这个重量被称为“钻具总重量”。
钻进时要将钻具的部分重量施加在钻头上，这样死绳的张力减少，其测量值是悬吊系统、旋转装置的重量加钻具的部分重量之和，此时的测量值被称为“悬重”。知道这两个参数后，施加在钻头上的压力、既钻压就能计算出来：
钻压＝钻具总重量－悬重
针对某一具体的作业条件，要求用一个恒定的钻压钻进，恒定钻压的保持是人根据指重表的指示用刹车进行控制的。
目前的石油钻机普遍采用手动送钻，手动送钻是根据人的视觉反馈手动调整钻压大小的变化，因此很难保证钻压的稳定，而钻压的不稳定会使得钻头寿命减少、机械钻速降低、井身质量达不到设计要求，操作人员长时间注意力高度集中，频繁抬起下放刹把，单调重复的简单操作容易使人产生疲劳或误操作，造成溜钻、顿钻事故。
另外，目前电子或机械的自动送钻系统对钻压的控制其本质是对钻机刹车系统的控制，刹车性能决定了钻压的控制精度。而双气缸气动水冷刹车具有良好的制动性能，目前尚未有专门针对双气缸气动水冷刹车控制的自动送钻系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于,提供一种专门针对双气缸气动水冷刹车控制的自动送钻系统。
因此，本实用新型的技术方案如下：
一种双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，包括钻头、悬重系统、绞车、辅助刹车装置、拉力传感器、控制阀箱和自动送钻控制箱，其中：所述钻头通过钢丝绳悬挂在所述悬重系统上，所述钢丝绳的一端连接至悬重系统、另一端缠绕在所述绞车上，所述拉力传感器设置在所述绞车上并连接至所述自动送钻控制箱，用于检测所述钢丝绳所承受的拉力并将拉力信号发送至所述自动送钻控制箱，所述绞车上还设置有用于检测所述绞车上滚筒转速的编码器；所述辅助刹车装置包括大活塞气缸和小活塞气缸，两个气缸均连接至所述绞车和所述控制阀箱，用于控制所述绞车的工作；所述自动送钻控制箱还连接至所述编码器和所述控制阀箱，所述自动送钻控制箱根据从所述拉力传感器接收到的拉力信号和从所述绞车接收到的编码器信号通过所述控制阀箱控制所述大活塞气缸和所述小活塞气缸的动作。
在本实用新型中，通过使用拉力传感器(图中未示出，拉力传感器的安装方式是本领域技术人员所公知的常识)检测钢丝绳(即背景技术中所称的“死绳”)的拉力以及编码器(图中未示出，利用编码器检测滚筒钻速的安装方式是本领域技术人员所公知的常识，在此不再赘述)检测滚筒转速，通过自动送钻控制箱直接对辅助刹车装置内的两个气缸进行控制，从而控制绞车的动作；该技术方案中直接控制辅助刹车装置，而不用另外增设另外的控制设备，简单方便，而且可以实现手自无扰切换，易于使用。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例的双气缸气动水冷刹车自动送钻装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，根据本实用新型的实施例的双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，包括钻头1、悬重系统2、绞车3、辅助刹车装置4、拉力传感器、控制阀箱5和自动送钻控制箱6，其中：所述钻头1通过钢丝绳7悬挂在所述悬重系统2上，所述钢丝绳7的一端连接至悬重系统2、另一端缠绕在所述绞车3上，所述拉力传感器设置在所述绞车3上并连接至所述自动送钻控制箱6，用于检测所述钢丝绳7所承受的拉力并将拉力信号发送至所述自动送钻控制箱6，所述绞车3上还设置有用于检测所述绞车3上滚筒转速的编码器；所述辅助刹车装置4包括大活塞气缸和小活塞气缸，两个气缸均连接至所述绞车3和所述控制阀箱5，用于控制所述绞车3的工作；所述自动送钻控制箱6还连接至所述编码器和所述控制阀箱5，所述自动送钻控制箱6根据从所述拉力传感器接收到的拉力信号和从所述绞车3接收到的编码器信号通过所述控制阀箱5控制所述大活塞气缸和所述小活塞气缸的动作。
在本实用新型中，通过使用拉力传感器(图中未示出，拉力传感器的安装方式是本领域技术人员所公知的常识)检测钢丝绳7(即背景技术中所称的“死绳”)的拉力以及编码器(图中未示出，利用编码器检测滚筒钻速的安装方式是本领域技术人员所公知的常识，在此不再赘述)检测滚筒转速，通过自动送钻控制箱6直接对辅助刹车装置4内的两个气缸进行控制，从而控制绞车3的动作；该技术方案中直接控制辅助刹车装置4，而不用另外增设另外的控制设备，简单方便，而且可以实现手自无扰切换，易于使用。
本实用新型克服了其它自动送钻装置操作复杂、控制精度低和造价高等难点问题，大大的减轻了司钻的劳动强度，提升了钻井质量。而且自动送钻钻压波动小于手动送钻，机械钻速大于手动送钻，井径扩大率小于手动送钻，具体试验数据如下表所示。
| 手动送钻 | 自动送钻 | |
| 最大钻压波动 | ±20KN | ±5KN |
| 平均钻压波动 | ±8KN | ±1.5KN |
| 平均钻时 | 6.1min/m | 5.49min/m |
| 最大井径扩大率 | 5％ | 3.1％ |
| 平均井径扩大率 | 2.8％ | 1.7％ |
本实用新型中的自动送钻系统利用摩擦盘式刹车，通过采集死绳张力、绞车下放速度等数据进行分析计算，从而实现测定钻压、控制绞车下放速度，进而有效、精准地控制钻压，自动化作业。其中，本实用新型中所涉及的计算方法均是本领域技术人员所公知的常识(例如背景技术中所涉及的算法)，本实用新型的技术方案在于各个部件的连接以及采用了直接控制辅助刹车装置的连接方式，从而达到了前文所述的技术效果。
综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。
Claims (1)
1.一种双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，其特征在于，包括钻头(1)、悬重系统(2)、绞车(3)、辅助刹车装置(4)、拉力传感器、控制阀箱(5)和自动送钻控制箱(6)，其中：
所述钻头(1)通过钢丝绳(7)悬挂在所述悬重系统(2)上，所述钢丝绳(7)的一端连接至悬重系统(2)、另一端缠绕在所述绞车(3)上，所述拉力传感器设置在所述绞车(3)上并连接至所述自动送钻控制箱(6)，用于检测所述钢丝绳(7)所承受的拉力并将拉力信号发送至所述自动送钻控制箱(6)，所述绞车(3)上还设置有用于检测所述绞车(3)上滚筒转速的编码器；
所述辅助刹车装置(4)包括大活塞气缸和小活塞气缸，两个气缸均连接至所述绞车(3)和所述控制阀箱(5)，用于控制所述绞车(3)的工作；
所述自动送钻控制箱(6)还连接至所述编码器和所述控制阀箱(5)，所述自动送钻控制箱(6)根据从所述拉力传感器接收到的拉力信号和从所述绞车(3)接收到的编码器信号通过所述控制阀箱(5)控制所述大活塞气缸和所述小活塞气缸的动作。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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