頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備及其控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的控制系統(tǒng)，它包括遠程控制器、司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器、三根一級總線和及三根二級總線，每兩個控制器之間不僅通過一根一級總線連接，還通過一根二級總線連接，并且三個控制器之間連接形成環(huán)路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該控制系統(tǒng)可以在部分線路出現(xiàn)故障時仍然能夠保持正常工作，降低線路故障對正常工作的影響，提高頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的生產(chǎn)效率。
【專利說明】
頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備及其控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油開采技術(shù)，具體涉及一種頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備是一種可以直接從井架空間上部直接旋轉(zhuǎn)鉆柱，并沿井架內(nèi)專用導軌向下送進，完成鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進，循環(huán)鉆井液、接單根、上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作的鉆井機械設(shè)備。
[0003]為了控制頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備進行工作，如圖1所示，在地面上設(shè)置有電控房和液壓源，在電控房內(nèi)設(shè)置有遠程控制器，位于井架底座的司鉆房內(nèi)設(shè)置有司鉆房控制器，位于井架上的頂驅(qū)本體上設(shè)置有頂驅(qū)控制器;實際上，遠程控制器用于控制整個頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備進行鉆井作業(yè)，操作人員在電控房內(nèi)通過遠程控制器進行操控，司鉆房控制器僅用于在司鉆房與電控房之間收發(fā)指令，頂驅(qū)控制器僅用于在頂驅(qū)本體與電控房之間收發(fā)指令。頂驅(qū)本體與電控房之間的指令通過電纜傳輸，而在頂驅(qū)本體移動過程中，電纜需要跟隨頂驅(qū)移動；由于工作環(huán)境惡劣，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障，導致頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備工作效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出一種用于頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的控制系統(tǒng)，利用該控制系統(tǒng)可以降低頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的故障率，提升工作效率。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出一種頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備。
[0005]作為第一方面，本發(fā)明提出一種用于頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的控制系統(tǒng)；該控制系統(tǒng)包括遠程控制器、司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器、三根一級總線及至少兩根二級總線，所述遠程控制器與司鉆房控制器之間、遠程控制器與頂驅(qū)控制器之間、司鉆房控制器與頂驅(qū)控制器之間分別通過一級總線連接;所述遠程控制器與司鉆房控制器之間、遠程控制器與頂驅(qū)控制器之間還分別通過二級總線連接；
[0006]在第一工況下，所述司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器分別通過一級總線直接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù);在第二工況下，所述司鉆房控制器通過一級總線直接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)，所述頂驅(qū)控制器經(jīng)過司鉆房控制器間接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù);在第三工況下，所述頂驅(qū)控制器通過一級總線直接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)，所述司鉆房控制器經(jīng)過頂驅(qū)控制器間接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù);在第四工況下，二級總線代替一級總線傳輸數(shù)據(jù)。
[0007]優(yōu)選地，所述頂驅(qū)控制器用于控制頂驅(qū)本體。
[0008]優(yōu)選地，所述司鉆房控制器用于控制司鉆操作臺信號的邏輯控制。
[0009]優(yōu)選地，所述遠程控制器、司鉆房控制器和頂驅(qū)控制器均設(shè)置有輸入輸出端口。
[0010]優(yōu)選地，所述遠程控制器、司鉆房控制器和頂驅(qū)控制器均配置有人機交互設(shè)備，所述遠程控制器、司鉆房控制器和頂驅(qū)控制器通過輸入輸出端口與人機交互設(shè)備連接。
[0011]優(yōu)選地，所述司鉆房控制器與頂驅(qū)控制器之間還通過一根二級總線連接。
[0012]作為第二方面，本發(fā)明提出一種頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備，該頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備包括井架、司鉆房、頂驅(qū)本體、電控房及上述任意一項的控制系統(tǒng)，所述頂驅(qū)本體設(shè)置于井架上，所述頂驅(qū)控制器設(shè)置在頂驅(qū)本體上，所述司鉆房控制器設(shè)置在司鉆房內(nèi)，所述遠程控制器設(shè)置在電控房內(nèi)。
[0013]本發(fā)明提出的控制系統(tǒng)包括遠程控制器、司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器、三根一級總線和及三根二級總線，每兩個控制器之間不僅通過一根一級總線連接，還通過一根二級總線連接，并且三個控制器之間連接形成環(huán)路。該控制系統(tǒng)的工作原理如下:正常情況下，司鉆房控制器、頂驅(qū)控制器分別通過一級總線直接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；當司鉆房控制器與遠程控制器之間的一級總線出現(xiàn)故障時，司鉆房控制器就經(jīng)過頂驅(qū)控制器間接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；當頂驅(qū)控制器與遠程控制器之間的一級總線出現(xiàn)故障時，頂驅(qū)控制器就經(jīng)過司鉆房控制器間接與遠程控制器傳輸數(shù)據(jù)；當兩根或三根一級總線出現(xiàn)故障時，相應(yīng)位置的二級總線代替一級總線進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該控制系統(tǒng)可以在部分線路出現(xiàn)故障時仍然能夠保持正常工作，降低線路故障對正常工作的影響，提高頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的生產(chǎn)效率。
[0015]另外，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，頂驅(qū)控制器對頂驅(qū)本體具有獨立控制能力，且司鉆房控制器對司鉆房內(nèi)的設(shè)備具有獨立控制能力，可以減少與遠程控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
【附圖說明】
[0016]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0017]圖1為本發(fā)明第一實施例提供的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2為圖1所示的控制系統(tǒng)在第一工況下的工作原理框圖；
[0019]圖3為圖1所示的控制系統(tǒng)在第二工況下的工作原理框圖；
[0020]圖4為圖1所示的控制系統(tǒng)在第三工況下的工作原理框圖；
[0021]圖5為圖1所示的控制系統(tǒng)在第四工況下的工作原理框圖之一；
[0022]圖6為圖1所示的控制系統(tǒng)在第四工況下的工作原理框圖之二；
[0023]圖7為本發(fā)明第二實施例提供的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖8為圖7所示的控制系統(tǒng)在第四工況下的工作原理圖之一。
[0025]附圖標記說明:
[0026]I—遠程控制器2—司鉆房控制器3—頂驅(qū)控制器
【具體實施方式】
[0027]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0028]圖1所示為本發(fā)明第一實施例提供的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該控制系統(tǒng)包括遠程控制器1、司鉆房控制器2、頂驅(qū)控制器3、三根一級總線及兩根二級總線，遠程控制器I與司鉆房控制器2之間、遠程控制器I與頂驅(qū)控制器3之間、司鉆房控制器與頂驅(qū)控制器3之間分別通過一根一級總線連接;遠程控制器I與司鉆房控制器2之間、遠程控制器I與頂驅(qū)控制器3之間還分別通過一根二級總線連接。其中，頂驅(qū)控制器3用于控制頂驅(qū)本體，比如頂驅(qū)吊環(huán)旋轉(zhuǎn)、背鉗動作、防噴器動作等等；司鉆房控制器2用于控制司鉆操作臺信號的邏輯控制，比如司鉆臺狀態(tài)信號的顯示、故障報警及操作信號采集等;遠程控制器1、司鉆房控制器2和頂驅(qū)控制器3均設(shè)置有輸入輸出端口；遠程控制器1、司鉆房控制器2、頂驅(qū)控制器3通過輸入輸出端口與人機交互設(shè)備、傳感器、液壓閥等設(shè)備連接，以實現(xiàn)指令輸入、數(shù)據(jù)獲取及指令發(fā)送等功能。
[0029]在工作過程中，該控制系統(tǒng)優(yōu)先采用一級總線進行數(shù)據(jù)傳輸;正常情況下，在遠程控制器I與頂驅(qū)控制器3、司鉆房控制器2之間的一級總線均未損壞的情況下，如圖2所示，司鉆房控制器2、頂驅(qū)控制器3分別通過一級總線直接與遠程控制器I傳輸數(shù)據(jù)。
[0030]當遠程控制器I與頂驅(qū)控制器3、司鉆房控制器2之間的某一根一級總線出現(xiàn)故障時，其中一個控制器間接與遠程控制器I傳輸數(shù)據(jù)，控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸仍然優(yōu)先采用一級總線;具體地，比如頂驅(qū)控制器3與遠程控制器I之間的一級總線出現(xiàn)故障時，如圖3所示，頂驅(qū)控制器3依次經(jīng)過一級總線、司鉆房控制器2間接與遠程控制器I傳輸數(shù)據(jù);再比如，當司鉆房控制器2與遠程控制器I之間的一級總線出現(xiàn)故障時，如圖4所示，司鉆房控制器2依次經(jīng)過一級總線、頂驅(qū)控制器3間接與遠程控制器I傳輸數(shù)據(jù)。
[0031]當兩根或三根一級總線出現(xiàn)故障時，相應(yīng)位置的二級總線代替一級總線進行數(shù)據(jù)傳輸。具體地，比如司鉆房控制器2與頂驅(qū)控制器3之間、遠程控制器I與頂驅(qū)控制器3之間的一級總線均出現(xiàn)故障，如圖5所示，頂驅(qū)控制器3和遠程控制器I之間通過二級總線進行數(shù)據(jù)傳輸;再比如司鉆房控制器2與頂驅(qū)控制器3之間、遠程控制器I與司鉆房控制器2之間的一級總線均出現(xiàn)故障，如圖6所示，司鉆房控制器2與遠程控制器I之間通過二級總線進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0032]圖7為所示為本發(fā)明第二實施例提供的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，與第一實施例不同的是，頂驅(qū)控制器3與司鉆房控制器2之間還通過一根二級總線連接。與第一實施例相比，在頂驅(qū)控制器3與司鉆房控制器2之間設(shè)置一根二級總線可以使控制系統(tǒng)有更多的備用方式進行數(shù)據(jù)傳輸。比如，三根一級總線均損壞，且遠程控制器I與司鉆房控制器2之間的二級總線也損壞，如圖8所示，司鉆房控制器2可以依次經(jīng)二級總線、頂驅(qū)控制器3間接與遠程控制器I傳輸數(shù)據(jù)。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述的控制系統(tǒng)可以在部分線路出現(xiàn)故障時仍然能夠保持正常工作，降低線路故障對正常工作的影響，提高頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的生產(chǎn)效率。
[0034]另外，本發(fā)明具體實施例還提出一種頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備，該頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備包括井架、司鉆房、頂驅(qū)本體、電控房及上述的控制系統(tǒng)，頂驅(qū)本體設(shè)置于井架上，頂驅(qū)控制器3設(shè)置在頂驅(qū)本體上，司鉆房控制器2設(shè)置在司鉆房內(nèi)，遠程控制器I設(shè)置在電控房內(nèi)。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括遠程控制器(I)、司鉆房控制器(2)、頂驅(qū)控制器(3)、三根一級總線及至少兩根二級總線，所述遠程控制器(I)與司鉆房控制器⑵之間、遠程控制器(I)與頂驅(qū)控制器⑶之間、司鉆房控制器⑵與頂驅(qū)控制器(3)之間分別通過一級總線連接;所述遠程控制器(I)與司鉆房控制器(2)之間、遠程控制器(I)與頂驅(qū)控制器(3)之間還分別通過二級總線連接； 在第一工況下，所述司鉆房控制器(2)、頂驅(qū)控制器(3)分別通過一級總線直接與遠程控制器(I)傳輸數(shù)據(jù);在第二工況下，所述司鉆房控制器(2)通過一級總線直接與遠程控制器(I)傳輸數(shù)據(jù)，所述頂驅(qū)控制器(3)經(jīng)過司鉆房控制器(2)間接與遠程控制器(I)傳輸數(shù)據(jù);在第三工況下，所述頂驅(qū)控制器(3)通過一級總線直接與遠程控制器(I)傳輸數(shù)據(jù)，所述司鉆房控制器(2)經(jīng)過頂驅(qū)控制器(3)間接與遠程控制器(I)傳輸數(shù)據(jù);在第四工況下，二級總線代替一級總線傳輸數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述頂驅(qū)控制器(3)用于控制頂驅(qū)本體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述司鉆房控制器(2)用于控制司鉆操作臺信號的邏輯控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程控制器(I)、司鉆房控制器(2)和頂驅(qū)控制器(3)均設(shè)置有輸入輸出端口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程控制器(I)、司鉆房控制器(2)和頂驅(qū)控制器(3)均配置有人機交互設(shè)備，所述遠程控制器(I)、司鉆房控制器(2)和頂驅(qū)控制器(3)通過輸入輸出端口與人機交互設(shè)備連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述司鉆房控制器(2)與頂驅(qū)控制器(3)之間還通過一根二級總線連接。7.一種頂部驅(qū)動鉆井設(shè)備，其特征在于，包括井架、司鉆房、頂驅(qū)本體、電控房及權(quán)利要求I至6任意一項所述的控制系統(tǒng)，所述頂驅(qū)本體設(shè)置于井架上，所述頂驅(qū)控制器(3)設(shè)置在頂驅(qū)本體上，所述司鉆房控制器(2)設(shè)置在司鉆房內(nèi)，所述遠程控制器(I)設(shè)置在電控房內(nèi)。
【文檔編號】E21B44/00GK105840093SQ201610352729
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】左光群, 陳廷軍, 侯富田
【申請人】三重型能源裝備有限公司, 三一重型能源裝備有限公司