[实用新型]一种钻杆转速伺服控制系统

说明书

本实用新型公开一种钻杆转速伺服控制系统，包括工控机、PLC、电机控制机器、转速传感器、电机和从上到下依次连接的上钻杆、离合器、MWD测量工具、下钻杆、导向工具、钻头，所述电机与上钻杆传动连接，所述PLC分别与转速传感器、工控机、电机控制机器电连接，所述电机控制机器与电机电连接，所述MWD测量工具与工控机电连接，所述转速传感器用于检测上钻杆的钻速。本实用新型通过工控机将所需要的转速发送至PLC，PLC内部通过采集到的实际转速和所需要的转速进行调节，输出信号至控制器调节电机转速，从而实现不断的调节钻具转速来满足工艺要求。

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，具体是一种钻杆转速伺服控制系统。

背景技术

自20世纪初旋转钻井法用于石油钻井以来，旋转钻井方法不断发展，形成了以下三种钻井方式:

1、转盘钻井方式。通过地面转盘驱动钻柱及钻头旋转进行钻井。

2、顶部驱动钻井方式。用顶部驱动钻并农置代替转盘带动钻柱及钻头旋转进行钻井。20世纪80年代开发出顶部驱动钻井装置后，得到了非常好的发展顶部驱动钻井装置的优点是：在钻进过程中用接立根来代替接单根，减少了钻进过程中的接单杆时间；在起下钻过程中可很快地和井下钻具连接及循环钻井流体，减少了转盘钻井方式需从鼠洞中提出水龙头及方钻杆的操作；可进行倒划眼操作，从面提高了预防及处理井下复杂情况及事故的能力。

3、井下动力钻具钻井方式(滑动钻井)。在钻头上方接井下动力钻具(涡轮钻具、螺杆钻具等)，通过高压钻井液驱动井下动力钻具转子带动钻头旋转(整个钻柱及动力钻具外壳可以不转)进行钻井。

特点是：①可以提高钻头转速，从而提高机械钻速。转盘或顶部驱动钻井方式因受钻柱强度的制约，转速一般在60～120r/min，最高不超过180rmin，而井下动力钻具转速一般在200～400r/min之间。②钻柱可不转动，受力情况大为改善，减少了钻具的磨损及折断事故。③井下动力钻具外壳可不转，可制成带小角度弯角的弯外壳(或在其上端接弯接头)，提供了控制钻头钻进方向的手段，从而在钻井工程中开辟了定向钻井这一新的广阔的技术领域。当外壳的弯角小于1°时，还可用转盘或顶部驱动钻井装置带动钻柱旋转，以减少钻柱与井壁的摩阻及进一步提高钻井效率。

实际钻进时，对钻柱的转动速度，一般并没有太严格控制。如要求转速40rpm，是通过司钻房控制面板调节电流控制电机转速到40rpm。录井仪器显示的并不一定是40rpm，可能是38rpm，而最终是以录井记录数据38rpm为准。对于一些特殊情况，需要通过地面转动来抵消或调整井下仪器转速时，特别是导向钻进调整工具面夹角时，可通过转动速度精准控制来实现，这时，需要一种自动调转速控制系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种钻杆转速伺服控制系统。

本实用新型解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种钻杆转速伺服控制系统，包括工控机、PLC、电机控制机器、转速传感器、电机和从上到下依次连接的上钻杆、离合器、MWD测量工具、下钻杆、导向工具、钻头，所述电机与上钻杆传动连接，所述PLC分别与转速传感器、工控机、电机控制机器电连接，所述电机控制机器与电机电连接，所述MWD测量工具与工控机电连接，所述转速传感器用于检测上钻杆的钻速。

进一步的技术方案是，所述电机为伺服电机，所述电机控制器为转速控制器。

进一步的技术方案是，所述电机为感应电机，所述电机控制器为变频器。

进一步的技术方案是，所述该系统还包括防爆箱，所述PLC、电机控制机器均安装在防爆箱内。

进一步的技术方案是，所述该系统还包括钻台和安装在钻台上的井架。

进一步的技术方案是，所述钻台下方设有防溢管，所述转速传感器安装在防溢管上以对准上钻杆来检测上钻杆的钻速。