[发明专利]自动化钻机集成安全保护系统及控制逻辑

说明书

自动化钻机集成安全保护系统及控制逻辑包括：控制器和若干控制系统，控制器用于接收司钻房内发出的控制指令，控制各个控制系统的输入和输出并切断动力源，所述的控制系统包括：绞车控制系统、顶驱控制系统、仪表系统、液压站系统、发电机系统、钻台面检测急停系统、二层台检测系统、猫道控制系统、铁钻工控制系统、自动排管控制系统、缓冲机械手系统和吊卡卡瓦系统、发电机系统；各个控制系统分别控制各单元信号的输入和输出。司钻房通过系统总急停、发电机系统急停、区域急停系统实现对整个钻机分区、分系统停车。本发明可实现设备作业和交接过程的安全性；也可以实现设备作业过程的紧急保护。

技术领域

本发明涉及到石油钻井设备自动化集成安全保护领域。

本发明涉及到钻机保护系统的控制逻辑。

背景技术

钻井现场设备的安全性和作业的安全性一直被油田和设备制造厂家作为重中之重。随着自动化钻井装备日益发展，设备在现场的作业方式也发生了变化，对设备安全性提出了更高的要求。针对自动化钻机配备的自动排管机械手、自动化猫道、铁钻工和扶正手等自动化装备，如何保证在自动化流程下设备的安全性以及如何保证作业或维修情况下人员的安全性就变得至关重要。为此，结合自动化钻机作业特点，利用钻机集成控制系统的控制性能，在钻机关键部位安装检测和紧急操作装置，通过与原有集成控制系统的融合，形成对自动化钻机设备和操作有效的安全报警和停机装置，大大提高了自动化设备的安全性能。

发明内容

本发明目的是提供一套自动化钻机集成安全保护系统及控制逻辑，其目的之一为：通过对各自动化工具位置和状态的检测形成区域防碰撞系统，实现设备作业和交接过程的安全性；其目的之二为：在钻台面和二层台的位置设置检测报警和急停装置，形成误闯入和急停系统，实现设备作业过程的紧急保护。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明包括：控制器和若干控制系统，控制器用于接收司钻房内发出的控制指令，控制各个控制系统的输入和输出并切断动力源，所述的控制系统包括：绞车控制系统、顶驱控制系统、仪表系统、液压站系统、发电机系统、钻台面检测急停系统、二层台检测系统、猫道控制系统、铁钻工控制系统、自动排管控制系统、缓冲机械手系统和吊卡卡瓦系统、发电机系统；各个控制系统分别控制各单元信号的输入和输出。

绞车控制系统控制绞车的启动、停止和提升下放速度调节；

顶驱控制系统控制顶驱主电机的启动、停止和正反转速度、扭矩调节，以及辅助管子处理功能的控制实现；

仪表系统对钻机中各参数进行测量和显示；

液压站系统为各系统提供液压动力源；

发电机系统用于发电，并实现电力的供应的切断以及多台发电机的并网和解列；

钻台面检测系统用于实现对人员误闯入工作危险区域的自动检测，并设置急停操作按钮，可实现手动操作急停；

二层台检测系统在二层台区域设置检测传感器，实现在此区域内设备干涉状态的自动检测；

猫道控制系统实现对猫道向钻台面送钻杆和从钻台面向下卸钻杆的手动和自动控制；

铁钻工控制系统实现钻杆连接中的旋扣、上扣和钻杆拆卸中的卸扣、旋扣功能；

自动排管控制系统实现钻杆立柱从井口到达的二层台区域和地面立根区域的自动摆放以及从二层台区域和地面立根区域的自动抓取钻杆立柱的功能；

缓冲机械手系统实现吊卡在卡主钻杆后，游车上升阶段的扶钻杆功能，以及游车下放甩钻杆时的顶钻杆功能；

吊卡卡瓦系统实现吊卡系统的关闭、打开以及吊卡角度翻转功能，卡瓦的关闭、打开以及关闭后检测反馈联锁功能。