一種地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油勘探設(shè)備技術(shù)，具體是一種地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源需求的急劇擴(kuò)大及油氣勘探開(kāi)發(fā)的技術(shù)進(jìn)步，陸地油氣開(kāi)采大多超過(guò)5000米甚至達(dá)到10000米以上，鉆井作業(yè)鉆具移送量非常巨大，目前鉆井作業(yè)地面鉆具移送采用人工配合吊機(jī)的方法進(jìn)行。CN 104373062 A公開(kāi)了一種移送小車(chē)、鉆具移送機(jī)構(gòu)及方法，該對(duì)比文獻(xiàn)中，移送小車(chē)在鉆具排管架與貓道排管架之間來(lái)回移送鉆具，鉆具排管架與貓道排管架間設(shè)置輸送軌道以限制移送小車(chē)的行車(chē)路徑。但該方案未采用自動(dòng)化技術(shù)，如果由人工控制整個(gè)輸送過(guò)程，輸送效率仍較低。因而，如何應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)鉆井鉆具移送的高效性及安全性成為了亟待解決的問(wèn)題，這也是國(guó)家對(duì)智能制造裝備研發(fā)的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井作業(yè)過(guò)程中鉆具在地面上的自動(dòng)移送。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]—種地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)，包括排管架、輔助排管架以及位于排管架與輔助排管架之間的軌道，軌道上有能夠往返運(yùn)行于排管架與輔助排管架之間的移送小車(chē)，移送小車(chē)包括具有輪子的底盤(pán)和圍成平行四邊形的四連桿機(jī)構(gòu)和位于四連桿機(jī)構(gòu)頂端的叉子，一支桿的頂端與四連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接且另一端與底盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，底盤(pán)上具有滑軌，四連桿機(jī)構(gòu)的底部與滑軌滑動(dòng)連接，四連桿機(jī)構(gòu)的底部還連接有推動(dòng)其在滑軌上滑動(dòng)的B油缸，其還包括PLC控制器；排管架靠近移送小車(chē)的一端通過(guò)A油缸支承于地面，A油缸設(shè)置有用于檢測(cè)其升降高度的A傳感器，A油缸與PLC控制器之間連接有A電磁閥，A傳感器與PLC控制器連接；移送小車(chē)的B油缸內(nèi)置有用于測(cè)量活塞桿移動(dòng)距離的位移傳感器，移送小車(chē)連接有驅(qū)動(dòng)其在軌道上運(yùn)行的馬達(dá)，軌道上對(duì)應(yīng)移送小車(chē)的的極限位置設(shè)有A限位傳感器和B限位傳感器，A限位傳感器靠近輔助排管架，B限位傳感器靠近排管架，B油缸與PLC控制器之間連接有B電磁閥，馬達(dá)與PLC控制器之間連接有C電磁閥，位移傳感器、A限位傳感器和B限位傳感器分別與PLC控制器連接；輔助排管架遠(yuǎn)離移送小車(chē)的一端的支腿通過(guò)D油缸支承于地面，另一端設(shè)有用于檢測(cè)該端高度的B傳感器，D油缸與PLC控制器之間連接有D電磁閥，B傳感器與PLC控制器連接，輔助排管架靠近移送小車(chē)的一端設(shè)置有用于檢測(cè)輔助排管架上鉆具最高層的高度的拉線(xiàn)式位移傳感器。
[0006]本方案的移送系統(tǒng)，PLC控制器是自動(dòng)移送系統(tǒng)的控制核心，外圍傳感器的信號(hào)進(jìn)入PLC控制器的數(shù)字/模擬量輸入模塊，操縱臺(tái)的操縱信號(hào)進(jìn)入PLC控制器的數(shù)字/模擬量輸入模塊，PLC控制器的輸出信號(hào)由數(shù)字/模擬量輸出模塊發(fā)送給操縱臺(tái)的顯示器及電磁閥等執(zhí)行元件，控制的邏輯通過(guò)控制程序?qū)崿F(xiàn)。
[0007]本方案的移送過(guò)程包含使鉆具從輔助排管架通過(guò)移送小車(chē)移送到排管架一一“取鉆”、從排管架通過(guò)移送小車(chē)移送到輔助排管架一一 “送鉆”兩個(gè)移送過(guò)程。本案利用PLC控制器的邏輯控制功能及傳感器的實(shí)時(shí)反饋功能，通過(guò)程序控制，實(shí)現(xiàn)以移送小車(chē)為載體，將鉆具在排管架及輔助排管架之間的自動(dòng)往復(fù)移送。
[0008]本實(shí)用新型采用PLC控制器結(jié)合傳感器形成閉環(huán)控制，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，信息處理速度快，造價(jià)低，具有較高的可靠性、高效性和安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)中移送小車(chē)的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0012]圖4為圖3中B油缸的行程與移送小車(chē)實(shí)際高度h的幾何關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0014]—種地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，其包括排管架3、輔助排管架5以及位于排管架3與輔助排管架5之間的軌道15，軌道15上有能夠往返運(yùn)行于排管架3與輔助排管架5之間的移送小車(chē)4，移送小車(chē)4采用【背景技術(shù)】中的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)的移送小車(chē)，該移送小車(chē)4包括具有輪子的底盤(pán)42和圍成平行四邊形的四連桿機(jī)構(gòu)9和位于四連桿機(jī)構(gòu)9頂端的叉子41，一支桿43的頂端與四連桿機(jī)構(gòu)9轉(zhuǎn)動(dòng)連接且另一端與底盤(pán)42轉(zhuǎn)動(dòng)連接，底盤(pán)42上具有滑軌11，四連桿機(jī)構(gòu)9的底部與滑軌11滑動(dòng)連接，四連桿機(jī)構(gòu)9的底部還連接有推動(dòng)其在滑軌11上滑動(dòng)的B油缸8。
[0015]本移送系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)置自動(dòng)控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移送鉆具的，以PLC控制器2為主控單元，以電磁閥、油缸和馬達(dá)12為電控執(zhí)行單元，傳感器為信息檢測(cè)與反饋單元。
[0016]排管架3靠近移送小車(chē)4的一端通過(guò)A油缸6支承于地面，排管架3的另一端通過(guò)銷(xiāo)軸固定，A油缸6由A電磁閥19控制其升降，A油缸6的升降高度用A傳感器7檢測(cè)，A電磁閥19、A傳感器7通過(guò)電纜線(xiàn)與PLC控制器2連接。
[0017]移送小車(chē)4的B電磁閥20控制B油缸8推動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)9在滑軌11上滑動(dòng)，使得移送小車(chē)4作升降運(yùn)動(dòng)，B電磁閥20通過(guò)電纜線(xiàn)與PLC控制器2連接。B油缸8內(nèi)置位移傳感器10，用于測(cè)量活塞桿的移動(dòng)距離，位移傳感器10通過(guò)電纜線(xiàn)與PLC控制器2連接。C電磁閥21控制馬達(dá)12使得移送小車(chē)4在軌道15上作進(jìn)退運(yùn)動(dòng)，C電磁閥21通過(guò)電纜線(xiàn)與PLC控制器2連接。軌道15上對(duì)應(yīng)移送小車(chē)4的的極限位置設(shè)有A限位傳感器14和B限位傳感器13，A限位傳感器14靠近輔助排管架5，B限位傳感器13靠近排管架3，A限位傳感器14和B限位傳感器13通過(guò)電纜線(xiàn)與PLC控制器2連接。
[0018]輔助排管架5遠(yuǎn)離移送小車(chē)4的一端的支腿由D油缸17支承于地面，D油缸17由D電磁閥22控制其升降運(yùn)動(dòng)，輔助排管架5的升降高度用B傳感器16檢測(cè)。輔助排管架5靠近移送小車(chē)4的一端設(shè)置拉線(xiàn)式位移傳感器1810，拉線(xiàn)式位移傳感器18用于檢測(cè)輔助排管架5上鉆具最高層的高度。D電磁閥22、B傳感器16、拉線(xiàn)式位移傳感器18通過(guò)電纜線(xiàn)與PLC控制器2連接。
[0019]PLC控制器2是自動(dòng)移送系統(tǒng)的控制核心，外圍檢測(cè)傳感器的信號(hào)進(jìn)入PLC控制器2的數(shù)字/模擬量輸入模塊，操縱臺(tái)的操縱信號(hào)進(jìn)入PLC控制器2的數(shù)字/模擬量輸入模塊，PLC控制器2的輸出信號(hào)由數(shù)字/模擬量輸出模塊發(fā)送給操縱臺(tái)的顯示器及上述中的電磁閥，控制的邏輯通過(guò)內(nèi)載的控制程序?qū)崿F(xiàn)。
[0020]采用上述地面鉆具自動(dòng)移送系統(tǒng)進(jìn)行鉆具自動(dòng)移送，其分為取鉆過(guò)程和送鉆過(guò)程，該兩個(gè)過(guò)程在實(shí)際生產(chǎn)中既可能交錯(cuò)進(jìn)行，也可能是單個(gè)過(guò)程的連續(xù)。由于本實(shí)用新型中的移送小車(chē)4并非直降直升的結(jié)構(gòu)，因此，如圖3所示，取移送小車(chē)4上與四連桿機(jī)構(gòu)9相關(guān)的鉸接點(diǎn)A、B、C、D、E，B油缸8的行程需要經(jīng)過(guò)換算，才能得到移送小車(chē)4的升降量。圖4是B油缸8的行程與移送小車(chē)4的實(shí)際高度的關(guān)系示意圖，根據(jù)移送小車(chē)4的運(yùn)行軌跡，建立數(shù)學(xué)模型，得出B油缸8的行程與移送小車(chē)4的實(shí)際高度的關(guān)系函數(shù)，其中設(shè):AB=X，CB = L1, CE = L2, Z DCB =Z Θ，則有:h = L2Sin θ，Θ = fj (L1), L1= f 2(x)，可得 h=f(x)。由于所得關(guān)系函數(shù)是多變量含反三角函數(shù)的高次函數(shù)h = f (X)，可通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，建立仿真數(shù)學(xué)模型h = 400，復(fù)合率可達(dá)98%以上。在PLC控制器2中編制該函數(shù)關(guān)系h = f0(x)程序，建立B油缸8行