松開上鉆桿的公扣端，然后微控制器ECU9控制液壓搓扣油缸I的電磁閥電磁線圈6使液壓搓扣油缸桿回縮，由位置傳感器檢測其回縮到位后，再由微控制器ECU9自動重復(fù)進(jìn)行上述卡緊、搓扣過程，直至完成搓扣(即松開鉆桿的接頭螺紋扣)，上卡緊油缸2和液壓搓扣油缸I恢復(fù)到初始狀態(tài)并待機(jī)。這種控制方式能夠?qū)@機(jī)車的鉆具進(jìn)行快速松開，保證鉆機(jī)的鉆具接換工作快速完成，具有安全可靠性及操作簡便性。
[0087]另外，上述運(yùn)算和比較與判斷等所采用的算法可以預(yù)設(shè)在其內(nèi)部，算法可由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出，設(shè)計(jì)出判斷如何達(dá)到預(yù)設(shè)位置和如何達(dá)到預(yù)設(shè)卡緊力，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易實(shí)現(xiàn)的。
[0088]系統(tǒng)工作中，除下卡緊油缸3需由人工手動操控及啟動信號由人工控制外，整個(gè)搓扣過程，均自動完成，無需人工干預(yù)。
[0089]系統(tǒng)設(shè)計(jì)有壓力超壓報(bào)警及保護(hù)系統(tǒng)和急停處理機(jī)制。工作中，如出現(xiàn)某種故障原因引起超壓(或出現(xiàn)某種故障時(shí)由人工按下急停開關(guān)11)，微控制器ECU9立即啟動超壓報(bào)警器20報(bào)警，并控制燃油控制電磁閥19切斷發(fā)動機(jī)24的燃油供應(yīng)，迫使發(fā)動機(jī)停止工作，同時(shí)微控制器ECU9還經(jīng)由電磁線圈5?8控制液壓電磁閥21復(fù)位(處于中位)，切斷各液壓回路的高壓油供給并導(dǎo)入低壓油箱22，以保護(hù)系統(tǒng)和人員的安全。該安全機(jī)制，可快速并有效、可靠地保護(hù)系統(tǒng)和人員的安全，具有安全可靠性及操作簡便性。
[0090]實(shí)施例中，鉆機(jī)車液壓卡緊和自動搓扣裝置是卡緊和自動搓扣是由液壓系統(tǒng)(動力源)、兩組可單獨(dú)工作的液壓油缸驅(qū)動的卡緊裝置、一個(gè)液壓油缸驅(qū)動的搓扣裝置以及中央微控(ECU)制器系統(tǒng)、液壓電磁閥、壓力傳感器、儀表、控制按扭、超壓報(bào)警器等組成的機(jī)電液一體化的組合系統(tǒng)。工作中，系統(tǒng)上電自檢完成并準(zhǔn)備就緒，當(dāng)需要啟動時(shí)，首先由司鉆手動控制下卡緊裝置將下端鉆桿母扣端卡緊，再給控制系統(tǒng)(微控制器ECU9) —個(gè)啟動信號，控制器給出信號，按預(yù)設(shè)控制方法和步驟分別控制和驅(qū)動上卡緊油缸和搓扣油缸順序執(zhí)行預(yù)設(shè)功能，如此反復(fù)執(zhí)行預(yù)定動作，并最終達(dá)到松開鉆具接頭螺紋扣。系統(tǒng)工作中，下卡緊裝置不受微控制器的自動控制，僅上卡緊和搓扣裝置受微控制器的自動控制，直至完成預(yù)設(shè)功能為止，整個(gè)過程完全自動完成，無需人工干預(yù)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有壓力超壓報(bào)警和保護(hù)系統(tǒng)，工作時(shí)，如出現(xiàn)某種故障原因引起超壓或手動按下急停開關(guān)，立即啟動超壓報(bào)警的自動停止工作，以保護(hù)系統(tǒng)和人員的安全。這種控制方式能夠?qū)@機(jī)車的鉆具快速的松開，大大縮短整個(gè)鉆井過程中占很大比例的接換鉆具的輔助時(shí)間，因而能夠很大程度上提高鉆井效率，減低司鉆的勞動強(qiáng)度，具有安全性、可靠性及操作簡便性。
[0091]本實(shí)用新型提供的自動搓扣系統(tǒng)在物探鉆機(jī)車設(shè)備中尚屬首次使用，之前的應(yīng)用和操作方式，均為手動操作，勞動強(qiáng)度大，效率低和安全性差。為減輕司鉆勞動強(qiáng)度，提高鉆機(jī)車的鉆井效率和安全可靠性，保證鉆機(jī)車安全可靠的正常工作，本實(shí)用新型使石油物探鉆機(jī)車通過邏輯控制鉆桿自動搓扣系統(tǒng)裝置在微控制器ECU的控制下實(shí)現(xiàn)自動卡緊和搓扣功能。鉆機(jī)車邏輯控制鉆桿自動搓扣系統(tǒng)的控制方式及保護(hù)方式，要求具有安全性、可靠性及操作簡便性。
[0092]同理，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案，還可以完成將物探鉆機(jī)鉆具的上鉆桿和下鉆桿快速安裝在一起的工作，在此不在贅述。另外，本實(shí)用新型實(shí)施例中提到的上鉆桿、下鉆桿、上卡緊油缸和下卡緊油缸只是相對的概念，在實(shí)際連接中，一般的鉆桿都是上鉆桿的公扣端連接下鉆桿的母扣端，這樣就只要保證下卡緊油缸卡緊的下鉆桿的母扣端，上卡緊油缸卡緊或松開鉆桿和液壓搓扣油缸搓動的上鉆桿的公扣端即可。另外，具體實(shí)施時(shí)，液壓搓扣油缸是垂直鉆桿、上卡緊油缸和下卡緊油缸的方向設(shè)置。
[0093]以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉆機(jī)鉆具的自動搓扣系統(tǒng)，其特征在于，包括:液壓電磁閥(21)、液壓搓扣油缸(I)、上卡緊油缸(2)、下卡緊油缸(3)、微控制器E⑶(9)、電磁線圈(5)?(8)、壓力傳感器(12)?(14)和位置傳感器(15)?(17);其中: 所述下卡緊油缸(3)包括兩個(gè)活塞桿相對的油缸，用于卡緊或松開下鉆桿的母扣端； 所述上卡緊油缸(2)包括兩個(gè)活塞桿相對的油缸，用于卡緊或松開上鉆桿的公扣端； 所述液壓搓扣油缸(I)，用于搓動被所述上卡緊油缸(2)卡緊的上鉆桿； 連接所述液壓搓扣油缸(I)、所述上卡緊油缸(2)的兩個(gè)油缸的所述壓力傳感器(12)?(14)和所述位置傳感器(15)?(17)，每個(gè)油缸上連接一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)位置傳感器，每個(gè)壓力傳感器用于檢測所連接的油缸的壓力，每個(gè)位置傳感器用于檢測所連接的油缸的位置； 所述電磁線圈(5)?⑶與所述液壓電磁閥(21)相連，用于控制各油缸的伸縮； 所述微控制器ECU (9)，與所述壓力傳感器(12)?(14)、所述位置傳感器(15)?(17)和所述電磁線圈(5)?(8)連接，用于根據(jù)壓力傳感器和位置傳感器的檢測信號，通過所述電磁線圈(5)?⑶和所述液壓電磁閥(21)控制所述上卡緊油缸(2)和所述液壓搓扣油缸⑴的伸縮，完成鉆機(jī)鉆具的上鉆桿和下鉆桿的接頭螺紋扣松開或安裝。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述電磁線圈(5)?⑶與所述液壓電磁閥(21)連接，其中，兩個(gè)電磁線圈控制伸出，兩個(gè)電磁線圈控制回縮，每組電磁線圈各包含一個(gè)控制伸出的電磁線圈以及一個(gè)控制回縮的電磁線圈，其中，一組電磁線圈與所述液壓電磁閥(21)共同控制所述上卡緊油缸(2)的兩個(gè)油缸的伸縮，另一組電磁線圈與所述液壓電磁閥(21)共同控制所述液壓搓扣油缸(I)的伸縮。
3.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 超壓報(bào)警器(20)，與所述微控制器ECU (9)連接，用于在出現(xiàn)超壓時(shí)，發(fā)出告警。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 燃油控制電磁閥(19)，與所述微控制器ECU (9)連接，用于在出現(xiàn)超壓時(shí)，切斷發(fā)動機(jī)(24)的燃油供應(yīng)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 微控制器E⑶(9)進(jìn)一步用于在出現(xiàn)超壓時(shí)，通過所述電磁線圈(5)?(8)和所述液壓電磁閥(21)控制各油缸的復(fù)位，并切斷各液壓回路的高壓油供給并導(dǎo)入液壓油箱(22)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種鉆機(jī)鉆具的自動搓扣系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)自動接換鉆機(jī)的鉆具，該系統(tǒng)包括：液壓電磁閥、液壓搓扣油缸、上卡緊油缸、下卡緊油缸、微控制器、電磁線圈、壓力傳感器和位置傳感器；其中：上卡緊油缸用于卡緊或松開上鉆桿的公扣端；下卡緊油缸，用于卡緊或松開下鉆桿的母扣端；液壓搓扣油缸，用于搓動被所述上卡緊油缸卡緊的上鉆桿；微控制器，用于根據(jù)壓力傳感器和位置傳感器的監(jiān)測，控制上卡緊油缸和液壓搓扣油缸的伸縮，完成鉆機(jī)鉆具的上鉆桿和下鉆桿的接頭螺紋扣松開或安裝。上述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了自動接換鉆機(jī)的鉆具，快速、安全、可靠和操作簡便，減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度，提高了鉆井效率。
【IPC分類】E21B19-06
【公開號】CN204371143
【申請?zhí)枴緾N201420774753
【發(fā)明人】楊茂君, 李玲毓, 張向前, 韋志瑞, 李紅路, 黃玉峰, 王江濤, 龐學(xué)勤
【申請人】中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月10日