[实用新型]一种顶驱吊环防碰压二层台装置

说明书

本发明涉及一种石油钻井设备，特别涉及一种顶驱吊环防碰压二层台装置。包括顶驱导轨（4）、绞车（2），其特征在于，所述顶驱导轨（4）下方安装开关量位置传感器（1），所述绞车（2）上安装绞车编码器（3），具备自动识别、智能分析计算、自动判断控制功能，创新型的分段部署，实施分段判断原则，在保障了顶驱工作效率的前提下，极大的提高了操作安全性。

技术领域

本实用新型涉及一种石油钻井设备，特别涉及一种钻井顶驱吊环与井架二层台防碰保护装置及方法。

背景技术

顶驱是当今石油钻井的前沿技术与装备，能够完成钻柱旋转钻进，循环钻井液、接单根、上卸扣和倒划眼多种钻井操作，现在各种类型的钻机越来越多的配备顶驱，各种顶驱主体结构和工作原理是一致的，顶驱的功能虽然很强大，但在钻井施工中存在一个很大的安全隐患是顶驱在起下钻时需要不停地重复吊环前倾、后倾、悬浮（中位）过程，同时也要重复上提到二层台之上和下方到井口的上下运动过程，这是一种必须的施工程序；正常的操作是不管吊环前倾还是后倾必须再按一下悬浮或中位按钮，在吊环保持垂直状态时才能使顶驱上、下行，目的是避免吊环在倾斜状态时运行造成刮碰二层台。这种问题一旦发生会造成非常严重的后果，顶驱和二层台直接受损、二层台上的操作人员易收到伤害。只靠操作人员时刻注意，存在安全隐患，给操作人员带来额外工作压力，不利于钻井施工提速。

在解决钻机天车防碰安全问题上，国内外钻机主要采用数码式、重锤式和过卷阀三种方式来达到防碰功能，这些防碰系统在安装使用顶驱的钻机中使用，存在一定局限或缺陷：如司钻按常规操作习惯在顶驱本体到达其工作高度（距转盘面约40.7米的位置）时开始刹车，尽管数码防碰、过卷阀、重锤式防碰挡绳的限高位置都处在此时发生作用，但若防碰反应滞后（人为或设备因素），或是司钻没有把游车上行的速度控制好（小于0.6米/秒），由于惯性作用，即会出现游车连同顶驱设备直接撞上天车的恶性事故。为了防止由于操作的判断失误，导致顶驱超越上下端的工作限制范围，伤及人和损坏顶驱设备及其它钻井设备。

实用新型内容

本实用新型采用一种可靠的监测和精确控制方式，并能根据监测结果，分区域进行角度和速度控制，保证在有效的刹车空间里，及时刹住车，最终实现顶驱在上下行过程中的智能化控制。

本实用新型的目的是提供一种顶驱吊环防碰压二层台装置及方法，首先需要在顶驱导轨运行最下方安装位置开关量传感器，司钻房部署数采终端，同时将绞车编码器信号、悬浮按钮开关信号接入到数采终端，另外数采终端与顶驱PLC进行通讯，并将顶驱吊环运行轨迹划分为四个区域，每个区域分别设定不同的吊环倾角作业要求，实现角度自动控制，减少人为操作误差，避免碰撞事故发生。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：顶驱吊环防碰压二层台装置及方法主要包括位置传感器、数据处理终端，无需增加角度传感器，可实现吊环前后倾角、距二层台距离的实时监测和安全联动控制。顶驱高度的监测，通过数据处理终端连接绞车编码器，采集绞车编码器数据，自动换算成顶驱高度变化值，实时监测顶驱高度位置。顶驱高度校准，在顶驱导轨下方安装开关量位置传感器，传感器连接至数据处理终端，终端自动判断计算顶驱是否到达最下方，进行高度清零较正。顶驱吊环倾角的监测，数据处理终端通过网口连接顶驱PLC，与顶驱PLC通讯，采集按钮的启停时间脉冲信号，经过换算，得到吊环的倾角值。