專利名稱：鉆井電機的電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井電機的電控制方法。
背景技術(shù)：
石油鉆機隨著鉆井方法、鉆井工藝的出現(xiàn)而產(chǎn)生，又隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生相應(yīng)變化。進(jìn)入21世紀(jì)以來，石油鉆機自動化、數(shù)字化、智能化、信息化水平快速發(fā)展。鉆機整體向著交流變頻調(diào)速電驅(qū)動石油鉆機(AC-GTO-AC)方向發(fā)展。隨著交流變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，交流變頻電驅(qū)動鉆機會取代可控硅直流電驅(qū)動鉆機，該型鉆機具有現(xiàn)代機械驅(qū)動鉆機和直流電驅(qū)動鉆機無可比擬的優(yōu)越性能，將成為陸地和石油鉆機的換代產(chǎn)品。石油鉆機是指用來進(jìn)行石油與天然氣勘探、開發(fā)的成套鉆井設(shè)備。一般說來，整套鉆機由下述八大系統(tǒng)設(shè)備組成:1.旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)備為了轉(zhuǎn)動井中鉆具，帶動鉆頭破碎巖石，鉆機配備了旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。它主要由轉(zhuǎn)盤、水龍頭、鉆桿柱及鉆頭組成。另外，水龍頭、鉆桿柱和鉆頭也起著循環(huán)高壓鉆井液的作用。轉(zhuǎn)盤是旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的核心，是鉆機的三大工作機組之一。頂部驅(qū)動鉆機配備了頂部驅(qū)動鉆井裝置，代替轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆桿柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)。2.循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備為了及時清洗井底、攜帶巖屑、保護(hù)井壁，鉆機配備了鉆井液循環(huán)系統(tǒng)。主要有鉆井泵、地面高壓管匯、鉆井液凈化設(shè)備和鉆井液調(diào)配裝置(固控設(shè)備)等。當(dāng)采用井下動力鉆具鉆進(jìn)時，循環(huán)系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)著提供高壓鉆井液，驅(qū)動井下渦輪鉆具或螺桿鉆具帶動鉆頭破碎巖石的任務(wù)。鉆井泵是循環(huán)系統(tǒng)的核心，是鉆機的三大工作機組之一。3.起升系統(tǒng)設(shè)備為了起下鉆具、下套管、控制鉆壓及鉆頭送進(jìn)等，鉆機配備了起升系統(tǒng)，以輔助完成鉆井作業(yè)。這套設(shè)備主要由鉆井絞車、輔助剎車、游動系統(tǒng)(如鋼絲繩、天車、游動滑車)、大鉤和井架組成。另外，還有用于起下操作的井口工具及機械化設(shè)備(如吊環(huán)、吊卡、卡瓦、動力大鉗、立根移運機構(gòu)等)。絞車是起升系統(tǒng)的核心，是鉆機的三大工作機之一。上述三大系統(tǒng)設(shè)備是直接服務(wù)于鉆井生產(chǎn)的，是鉆機的三大工作系統(tǒng)。絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵稱為鉆機的三大工作機組。4.動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)備動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)備是指為整套機組(三大工作機組及其他輔助機組)提供能量的設(shè)備，可以是柴油機及其供油設(shè)備，或是交流、直流電動機及其供電、保護(hù)、控制設(shè)備等。5.傳動系統(tǒng)設(shè)備傳動系統(tǒng)設(shè)備是指連接動力機與工作機，實現(xiàn)從驅(qū)動設(shè)備到工作機組的能量傳遞、分配及運動方式轉(zhuǎn)換的設(shè)備。它包括減速、并車、倒車及變速機構(gòu)等。鉆機中常用的機械傳動副主要是鏈條、三角膠帶、齒輪和萬向軸。此外，不少鉆機還采用了液力傳動、液壓傳動、電傳動等傳動形式。
6.控制系統(tǒng)和監(jiān)測顯示儀表為了指揮、控制各機組協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作，整套鉆機配備有各種控制裝置，常用的有機械控制、氣控制、電控制、液控制和電、氣、液混合控制。機械驅(qū)動鉆機，普遍米用集中統(tǒng)一氣控制。現(xiàn)代鉆機還配備各種鉆井儀表及隨鉆測量系統(tǒng)，監(jiān)測顯示地面有關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的工作狀況，測量井下參數(shù)，實現(xiàn)井眼軌跡控制。7.鉆機底座底座包括鉆臺底座和機房底座，用于安裝鉆井設(shè)備，方便鉆井設(shè)備的移運。鉆臺底座用于安裝井架、轉(zhuǎn)盤，放置立根盒及必要的井口工具和司鉆控制臺，多數(shù)還要安裝絞車。鉆臺底座應(yīng)能容納必要的井口裝置，因此，必須有足夠的高度、面積和剛性。機房底座主要用于安裝動力機組及傳動系統(tǒng)設(shè)備，因此，也要有足夠的面積和剛性，以保證機房設(shè)備能夠迅速安裝找正、平穩(wěn)工作且移運方便。8.輔助設(shè)備成套鉆機還必須具有供氣設(shè)備、輔助發(fā)電設(shè)備、井口防噴設(shè)備、鉆鼠洞設(shè)備及輔助起重設(shè)備，在寒冷地帶鉆井時還必須配備保溫設(shè)備。石油鉆機的型式多樣，可分為:驅(qū)動型式、傳動型式、移運方式。按驅(qū)動型式分為:柴油機驅(qū)動、電驅(qū)動、液壓驅(qū)動。其中電驅(qū)動又分為:交流電驅(qū)動、直流電驅(qū)動、交流變頻電驅(qū)動。按傳動型式分為:鏈條傳動、V帶傳動、齒輪傳動。按移運方式分為:塊裝式、自行式、拖掛式。40多年來，我國石油鉆機經(jīng)歷了仿制、引進(jìn)消化、吸收的過程，現(xiàn)已進(jìn)入以自主開發(fā)為主的階段。近10年來，我國石油鉆機技術(shù)得到最為快速的發(fā)展，制造能力得到極大提高。我國鉆機制造廠制造的各種鉆機已基本滿足我國石油勘探開發(fā)工作自身的需要，先后開發(fā)了適于陸地、沙漠及海洋作業(yè)的石油鉆機，傳動技術(shù)已發(fā)展到機械傳動、直流電傳動、交流變頻電傳動及機、電復(fù)合傳動并舉。我國已形成年制造鉆機200臺的能力，已成為全球最大鉆機制造國。我國石油鉆機技術(shù)及制造能力的發(fā)展為我國石油工業(yè)實施低成本戰(zhàn)略，參與國際市場競爭及保證我國石油安全奠定了良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代石油鉆機是由多工作機組成的完整的系統(tǒng)。在工作過程中，根據(jù)鉆井工藝的需要，各工作機按一定的順序和規(guī)律運動，為此，必須由控制系統(tǒng)來保證。一個靈敏、準(zhǔn)確、可靠安全的控制系統(tǒng)可使鉆機處于最佳運動狀態(tài)，并獲得較好的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種鉆井電機的電控制方法，該鉆井電機的電控制方法操作簡單、方便、迅速省力；可以在遠(yuǎn)距離進(jìn)行準(zhǔn)確的控制；便于實現(xiàn)自動控制。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):鉆井電機的電控制方法，包括以下步驟:電機制動:當(dāng)需要對電機制動時，只需通過可編程控制器對盤式剎車進(jìn)行控制即可實現(xiàn)；電機啟動:當(dāng)需要對電機啟動時，可編程控制器輸出控制信號到直流電機、交流電機和自動送鉆電機；通過流電機、交流電機和自動送鉆電機分別控制與其相連的離合器；三個離合器分別對鏈傳動進(jìn)行控制；鏈傳動通過減速器，進(jìn)而控制盤式離合器，從而實現(xiàn)電機啟動。通過扭矩傳感器實時檢測信號傳送到可編程控制器。所述可編程控制器輸出的控制信號通過直流調(diào)速器后，傳輸?shù)街绷麟姍C。所述可編程控制器輸出的控制信號通過交流變頻器后，傳輸?shù)浇涣麟姍C和自動送鉆電機。本發(fā)明所用的電控制系統(tǒng)，主要由分別與鉆井電機相連的盤式離合器和盤式剎車、以及均與盤式離合器和盤式剎車相連的可編程控制器構(gòu)成，所述盤式離合器和可編程控制器之間依次設(shè)置有減速器和鏈傳動；所述鏈傳動上分別連接有三個離合器，且三個離合器分別連接有直流電機、交流電機和自動送鉆電機，所述直流電機、交流電機和自動送鉆電機均與可編程控制器相連。所述三個離合器均為牙嵌式離合器。所述三個離合器均與可編程控制器相連。所述直流電機通過直流調(diào)速器與可編程控制器相連。所述交流電機和自動送鉆電機均通過交流變頻器與可編程控制器相連。所述直流電機、交流電機和自動送鉆電機與離合器之間均設(shè)置有扭矩傳感器。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:操作簡單、方便、迅速省力；可以在遠(yuǎn)距離進(jìn)行準(zhǔn)確的控制；便于實現(xiàn)自動控制。


圖1為本發(fā)明所用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例:本發(fā)明涉及的鉆井電機的電控制方法，包括以下步驟:電機制動:當(dāng)需要對電機制動時，只需通過可編程控制器對盤式剎車進(jìn)行控制即可實現(xiàn)；電機啟動:當(dāng)需要對電機啟動時，可編程控制器輸出控制信號到直流電機、交流電機和自動送鉆電機；通過流電機、交流電機和自動送鉆電機分別控制與其相連的離合器；三個離合器分別對鏈傳動進(jìn)行控制；鏈傳動通過減速器，進(jìn)而控制盤式離合器，從而實現(xiàn)電機啟動。通過扭矩傳感器實時檢測信號傳送到可編程控制器。所述可編程控制器輸出的控制信號通過直流調(diào)速器后，傳輸?shù)街绷麟姍C。所述可編程控制器輸出的控制信號通過交流變頻器后，傳輸?shù)浇涣麟姍C和自動送鉆電機。本發(fā)明所用的電控制系統(tǒng)如圖1所示，主要由分別與鉆井電機相連的盤式離合器和盤式剎車、以及均與盤式離合器和盤式剎車相連的可編程控制器構(gòu)成，所述盤式離合器和可編程控制器之間依次設(shè)置有減速器和鏈傳動；所述鏈傳動上分別連接有三個離合器，且三個離合器分別連接有直流電機、交流電機和自動送鉆電機，所述直流電機、交流電機和自動送鉆電機均與可編程控制器相連。所述三個離合器均為牙嵌式離合器。所述三個離合器均與可編程控制器相連。所述直流電機通過直流調(diào)速器與可編程控制器相連。所述交流電機和自動送鉆電機均通過交流變頻器與可編程控制器相連。所述直流電機、交流電機和自動送鉆電機與離合器之間均設(shè)置有扭矩傳感器。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.鉆井電機的電控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 電機制動:當(dāng)需要對電機制動時，只需通過可編程控制器對盤式剎車進(jìn)行控制即可實現(xiàn)； 電機啟動:當(dāng)需要對電機啟動時，可編程控制器輸出控制信號到直流電機、交流電機和自動送鉆電機；通過流電機、交流電機和自動送鉆電機分別控制與其相連的離合器；三個離合器分別對鏈傳動進(jìn)行控制；鏈傳動通過減速器，進(jìn)而控制盤式離合器，從而實現(xiàn)電機啟動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井電機的電控制方法，其特征在于，通過扭矩傳感器實時檢測信號傳送到可編程控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井電機的電控制方法，其特征在于，所述可編程控制器輸出的控制信號通過直流調(diào)速器后，傳輸?shù)街绷麟姍C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井電機的電控制方法，其特征在于，所述可編程控制器輸出的控制信號通過交流變頻器后，傳輸?shù)浇涣麟姍C和自動送鉆電機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井電機的電控制方法，包括電機制動當(dāng)需要對電機制動時，只需通過可編程控制器對盤式剎車進(jìn)行控制即可實現(xiàn)；電機啟動當(dāng)需要對電機啟動時，可編程控制器輸出控制信號到直流電機、交流電機和自動送鉆電機；通過流電機、交流電機和自動送鉆電機分別控制與其相連的離合器；三個離合器分別對鏈傳動進(jìn)行控制；鏈傳動通過減速器，進(jìn)而控制盤式離合器，從而實現(xiàn)電機啟動。本發(fā)明操作簡單、方便、迅速省力；可以在遠(yuǎn)距離進(jìn)行準(zhǔn)確的控制；便于實現(xiàn)自動控制。
文檔編號H02P1/18GK103138654SQ20111044533
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者楊亞軍 申請人:楊亞軍