一種應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著全球工業(yè)化和自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對(duì)油田開(kāi)發(fā)的鉆井設(shè)備也取得了很大的發(fā)展。石油和天然氣是寶貴的能源和化工原料，但它們埋藏在幾千米的巖石中，為了開(kāi)采石油和天然氣需要鉆井，所以，一套技術(shù)先進(jìn)工作可靠的鉆井設(shè)備是至關(guān)重要的。
[0003]目前，我國(guó)石油鉆井的規(guī)模居世界第三位，但所使用的石油鉆機(jī)控制技術(shù)比較落后。中國(guó)前期的石油鉆機(jī)技術(shù)為機(jī)械鉆機(jī)并經(jīng)歷了幾十年的時(shí)間，在這個(gè)時(shí)期工人的勞動(dòng)強(qiáng)度特別大且工作危險(xiǎn)性高。20世紀(jì)80年代開(kāi)始出現(xiàn)電動(dòng)鉆機(jī)，國(guó)產(chǎn)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)已經(jīng)開(kāi)始由AC-DC向AC-DC-AC變頻驅(qū)動(dòng)過(guò)度，PLC技術(shù)、微電腦技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展大大提高了石油鉆機(jī)的自動(dòng)化水平。在這種環(huán)境下，通過(guò)許多的鉆機(jī)技術(shù)人員、電控技術(shù)人員及鉆機(jī)操作人員的共同努力，自動(dòng)送鉆技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，為鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0004]自動(dòng)送鉆系統(tǒng)是鉆井體系的一個(gè)重要組成部分，是根據(jù)鉆機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)鉆井工藝的要求而開(kāi)發(fā)的一種新型控制系統(tǒng)?？v觀(guān)世界各國(guó)的自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，按控制系統(tǒng)主傳動(dòng)方式可以分為機(jī)械式、氣動(dòng)式、液動(dòng)式、電動(dòng)式和計(jì)算機(jī)式，其中計(jì)算機(jī)式由于具有軟件編程的靈活性、控制算法可優(yōu)化選擇和能不斷提高控制品質(zhì)的特點(diǎn)，成為自動(dòng)送鉆技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)。而按控制鉆進(jìn)參數(shù)可以分為恒鉆時(shí)控制、恒鉆壓控制、恒泵壓控制和恒扭矩控制，四種參數(shù)控制的自動(dòng)送鉆系統(tǒng)不僅能夠降低司鉆工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使鉆機(jī)設(shè)備和鉆井過(guò)程更加安全，而且可靠并提高鉆井安全性和鉆井速度，在不同地質(zhì)和不同鉆井工藝中都可以很好的應(yīng)用，同時(shí)也保證了井深的質(zhì)量，降低鉆井成本。
[0005]從目前鉆機(jī)和鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，傳統(tǒng)自動(dòng)送鉆只有兩種模式，即恒鉆時(shí)與恒鉆壓，而四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)有四種控制模式，分別為恒鉆時(shí)、恒鉆壓、恒泵壓和恒扭矩，可以適應(yīng)不同的工況。在實(shí)際工況中，雖然主電機(jī)在進(jìn)行自動(dòng)送鉆過(guò)程中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但是主電機(jī)在速度很低的時(shí)候，尤其是長(zhǎng)時(shí)間在低于額定功率、額定轉(zhuǎn)速下，運(yùn)行是很不穩(wěn)定的。并且在系統(tǒng)主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的頻率較低時(shí)，較容易受到其他諧波信號(hào)的干擾，使系統(tǒng)控制性能變差，控制精度下降，對(duì)電機(jī)影響較大。所以在國(guó)內(nèi)，目前大多采用小電機(jī)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，是在絞車(chē)的后部或者前部加裝一個(gè)小電機(jī)。但由于在自動(dòng)送鉆過(guò)程中需要低轉(zhuǎn)速和大轉(zhuǎn)矩，所以需給小電機(jī)加裝I臺(tái)大減速比的減速箱，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。
[0006]所以，急需一種新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，以滿(mǎn)足需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是在提供一種應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足不同的需求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制精度高，成本低。
[0008]本實(shí)用新型的目的是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，包括送鉆裝置開(kāi)關(guān)、電抗器、控制單元、變頻單元、檢測(cè)組件、PLC控制器、變頻電機(jī)和上位機(jī)；其中，該送鉆裝置開(kāi)關(guān)與電抗器連接，該電抗器設(shè)置于主電路回路，與控制單元連接；該控制單元包括至少一個(gè)UPS電源和多個(gè)繼電器，該UPS電源與四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)中的其他用電元件連接，該多個(gè)繼電器分別與變頻單元、PLC控制器相連接；該變頻單元包括變頻器、制動(dòng)電阻和DT I板，該變頻器整流部分直流母線(xiàn)輸出與制動(dòng)電阻連接，該DT I板也與變頻器連接，該變頻器的出線(xiàn)端與變頻電機(jī)相連接；該檢測(cè)組件包括電流檢測(cè)器、電壓檢測(cè)器、懸重壓力檢測(cè)器、泵壓壓力檢測(cè)器、扭矩檢測(cè)器和速度檢測(cè)器；其中，該電流檢測(cè)器設(shè)置于電抗器的主電路電源入口及出口，該電壓檢測(cè)器也設(shè)置于電抗器的主電路電源入口及出口 ；該懸重壓力檢測(cè)器設(shè)置在死繩固定器上，用于測(cè)量整體鉆具懸重，并與PLC控制器連接；該泵壓壓力檢測(cè)器設(shè)置于泥漿泵處，并與PLC控制器連接；該扭矩檢測(cè)器設(shè)置于轉(zhuǎn)盤(pán)處，并與PLC控制器連接；該速度檢測(cè)器設(shè)置于變頻電機(jī)的傳動(dòng)主軸的位置上，并與變頻器連接；該上位機(jī)與PLC控制器連接。
[0009]本實(shí)用新型的目的還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0010]前述的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，其中該UPS電源包括主用UPS電源和備用UPS電源。
[0011]前述的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，其中該控制單元還包括指示燈。
[0012]前述的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，其中該變頻電機(jī)上設(shè)有電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)。
[0013]前述的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，其中該上位機(jī)包括監(jiān)控觸摸屏。
[0014]前述的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，其中該監(jiān)控觸摸屏上具有多個(gè)選擇按鈕。
[0015]借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本實(shí)用新型的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足不同的需求，例如恒鉆時(shí)、恒鉆壓、恒泵壓或恒扭矩。且適應(yīng)不同的工作環(huán)境，具體的，恒鉆時(shí)的控制模式很適合極軟或軟地層的鉆進(jìn)施工；恒鉆壓的控制模式在非定向情況下使用率很高，通用性比較強(qiáng)；恒泵壓的控制模式在打定向井時(shí)使用效果很好。
[0016]上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1:為本實(shí)用新型的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]【主要元件符號(hào)說(shuō)明】
[0019]1:送鉆裝置開(kāi)關(guān)2:電抗器
[0020]3:控制單元4:變頻單元
[0021]5:檢測(cè)組件6:PLC控制器
[0022]7:變頻電機(jī)8:上位機(jī)
[0023]31:UPS電源32:繼電器
[0024]33:指示燈41:變頻器
[0025]42:制動(dòng)電阻43:DTI板
[0026]51:電流檢測(cè)器52:電壓檢測(cè)器
[0027]53:懸重壓力檢測(cè)器54:泵壓壓力檢測(cè)器
[0028]55:扭矩檢測(cè)器56:速度檢測(cè)器
[0029]71:電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)81:監(jiān)控觸摸屏
【具體實(shí)施方式】
[0030]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0031]參閱圖1所示，為本實(shí)用新型的應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)，四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)示意圖；該應(yīng)用于石油鉆機(jī)的四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)包括送鉆裝置開(kāi)關(guān)1、電抗器2、控制單元3、變頻單元4、檢測(cè)組件5、PLC控制器6、變頻電機(jī)(或交流變頻電機(jī))7和上位機(jī)8。其中，該送鉆裝置開(kāi)關(guān)I與電抗器2連接，主要用于開(kāi)啟或關(guān)斷該四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，即當(dāng)該送鉆裝置開(kāi)關(guān)I閉合時(shí)，該四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，而該送鉆裝置開(kāi)關(guān)I斷開(kāi)時(shí)，該四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)。且該送鉆裝置開(kāi)關(guān)I可以采用現(xiàn)有的多種形式開(kāi)關(guān)。
[0032]該電抗器2設(shè)置于主電路回路，與控制單元3連接，主要用于電網(wǎng)濾波作用給控制單元3，保證主電路電源提供較好的電能質(zhì)量。
[0033]該控制單元3包括至少一個(gè)UPS電源(即不間斷電源)31和多個(gè)繼電器32 3_UPS電源與四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)中的其他用電元件連接，主要用于為該四參數(shù)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)中的其他用電元件供電，例如為PLC控制器6提供電能，當(dāng)包括多個(gè)UPS電源時(shí)，可以設(shè)置為主用UPS電源和備用UPS電源；多個(gè)繼電器32與變頻單元4、PLC控制器6相連接，從而使控制單元2可以基于變頻單元4或PLC控制器6下發(fā)的控制信息，控制變頻單元4或交流變頻電機(jī)7中的各開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)/吸合。另外，該控制單元2還包括指示燈33，用于安全照明。
[0034]該變頻單元4包括變頻器41、制動(dòng)電阻42和D