电机8采用变频调速异步电动机作为顶驱装置的直接驱动动力。采用柴油发电机组供电，经变流器整流逆变输出电压频率可调的三相交流电供给该电机使用。电机为立式结构的三相鼠笼式变频调速异步电动机，在运转过程中随游车上下移动。顶驱电机8采用强迫通风，风机卧式安装于机座表面上，通过导风筒连接在定子联线端风孔位置。冷却空气由下端盖的风孔进入，通过气隙、转子通风孔流入电机上端，再通过导风筒由风机滤尘器流出。变频电机通过控制器可实现对角度的精确定位。
[0029]通过在顶驱上装置软扭矩系统9，有效防止由于钻柱共振和卡钻而引起的钻柱或下部钻具组合扭断，缓冲释放钻柱的抗扭振动，避免瞬时的过高扭矩而造成钻具扭断。软扭矩系统9配合变频调速异步电动机的大扭矩、转速低、精度高的特点，可以代替步进电机、伺服电机的控制效果，能更加精确的对旋转角度实现定位。
[0030]软扭矩系统9有一个控制系统，该控制系统考虑了整流驱动器、顶驱、钻柱及下部钻具组合的特征，并提供补偿反馈控制，经整流驱动器修正，为能避免钻柱卡钻；通过测量马达的转速和扭矩，预测钻头卡死的条件，在控制盘上发出警报信号。控制系统主要由处理控制器、司钻控制盘、传感器及若干链接部件组成。处理控制器固定在整流控制房内，通过逻辑电路连接到整流系统上。它是整个整流系统的核心，与司钻控制盘相通，与整流驱动系统连接。
[0031]司钻控制盘带有触摸屏幕控制，可以直观地显示数据输入菜单、图表等，并带有保护操作盘、具有防爆性能，能在恶劣环境下使用。
[0032]当启动处理控制器时，司钻控制台上的触摸屏显示操作内容，并提醒操作者在使用软扭矩系统前检查数据输入的情况，屏幕可分别进入4个分屏幕:
[0033](DControl&status (软扭矩系统控制盒工作状态)，若输入的数据正确无误，就可进入该屏幕。
[0034](2) Fine¶meters (参数微调),若钻杆4及下部钻具组合的数据已输入，并检查无误，就可进入该屏幕。
[0035](3) Pipe Data Entry (钻具数据输入)，开始启动软扭矩系统，就要检查所有的有关钻杆、下部钻具组合、顶驱的传动比及其惯性模量，准确无误后，即可进入该屏幕。
[0036](4)Clean up screen (清除屏幕),按此键只清除屏幕而不会影响任何内部设置。
[0037]正常钻井时的控制盘显示为:
[0038](I)DSTRS ON/OFF (Drill Sring Torque Reducer System,,钻柱扭矩降低系统开关)，当输入全部数据并完成了调谐操作，正在钻井时，可打开钻柱扭矩降低系统，即DSTRSON状态，在接单根、划眼作业时，可将该系统关闭，关闭后，顶驱的节流阀得到分流，并且节流阀不受钻柱扭矩降低系统的影响。
[0039](2)Drill Bit Struck (钻头卡钻状态)，当感受到钻头卡钻状态时，该显示屏将出现闪烁，并且会发出警报，同时，钻柱扭矩系统自动关闭，触摸Alarm Silence键关掉喇叭。
[0040](3)工作状态显示，输入节流量、钻柱扭矩降低系统的节流量及顶驱的扭矩安培数，用柱状图显示在屏幕上。
[0041](4) DSTRS Gain (钻井扭矩降低系统调节器)，可调节范围I?25，用于通过观察柱状图的变化量来调节钻柱扭矩降低系统。
[0042]在每口井开始时或每一组新钻具下至井里时，应从设置状态重新输入扭矩。
【主权项】
1.一种基于装置有软扭矩顶驱电机的角度精确定位系统，其特征在于:它包括钻具组合、工具面解码系统(11)、顶驱伺服和制动系统(12)、角度信号处理系统(13)、和工具面控制系统(14 )； 所述的钻具组合包括钻头(I)、弯角式造斜动力钻具(2)、随钻测量系统(3)、钻杆(4)、钻台(6)、顶驱(7)和立管(15)，在顶驱(7)上设有顶驱电机(8)和软扭矩系统(9)，顶驱电机(8)上设有角度传感器(10)； 钻头(I)连接弯角式造斜动力钻具(2)，弯角式造斜动力钻具(2)与随钻测量系统(3)相连，所述的钻杆(4)穿过钻台(6)，钻杆(4)的上端与顶驱(7)相连，钻杆(4)的下端与随钻测量系统(3 )上端连接，顶驱(7 )与立管(15 )连接，立管(15 )上设有MWD系统压力传感器(16) ;MWD系统压力传感器(16)与工具面解码系统(11)相连，顶驱电机(8)与顶驱伺服和制动系统(12)连接，顶驱角度信号传感器(10)与角度信号处理系统(13)相连，工具面解码系统(11)、顶驱伺服和制动系统(12)和角度信号处理系统(13)均与工具面控制系统(14)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于装置有软扭矩顶驱电机的角度精确定位系统，其特征在于:钻台(6)上设有防喷器(5)，所述的防喷器(5)安装在地面，钻杆(4)套装于防喷器(5)中部。
3.根据权利要求1所述的一种基于装置有软扭矩顶驱电机的角度精确定位系统，其特征在于:所述的顶驱电机(8)为立式结构的三相鼠笼式变频调速异步电动机，顶驱电机(8)的主轴与顶驱主轴共轴，上端连接冲管总成，下端与钻杆(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于装置有软扭矩顶驱电机的角度精确定位系统，其特征在于:所述的角度传感器(10)安装在顶驱电机(8)的轴上。
5.根据权利要求1所述的一种基于装置有软扭矩顶驱电机的角度精确定位系统，其特征在于:所述的软扭矩系统(9)由处理控制器、司钻控制盘、传感器及若干链接部件组成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于装置有软扭矩顶驱电机的角度精确定位系统，包括钻具组合、工具面解码系统（11）、顶驱伺服和制动系统（12）、角度信号处理系统（13）、和工具面控制系统（14）；整个定位系统由顶驱（7）、软扭矩系统（9）、编码器、控制器等构成。控制系统接收来自MWD的工具面角信息，如超过阈值，则驱动顶驱旋转，通过PID方法调节，实施动态调节，直至工具面角到达设定范围。本实用新型的软扭矩系统（9）能根据钻进情况实时调节，保证钻具组合在钻进的突发事件中正常工作，能有效防止由于钻柱共振和卡钻而引起的钻柱或下部钻具组合扭断。
【IPC分类】E21B3-02, E21B44-00, E21B7-04
【公开号】CN204357349
【申请号】CN201420840110
【发明人】王江阳, 李汉兴, 武广瑷, 邓果, 魏仕海, 于东奎
【申请人】四川宏华电气有限责任公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月26日