专利名称：防溜钻、遇阻卡自动报警保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻井、修井作业工具，特别是涉及一种防溜钻、遇阻卡自动报警保护 装置。
二背景技术：
石油钻井是一项隐蔽的地下工程，存在大量的模糊性、随机性和不确定性问题。在钻 井工作中，钻进、起钻、下钻是钻井工作的主要环节之一，钻进就是使用一定的破岩工具， 利用设备驱动破岩工具旋转，操作人员按照一定的压力均匀的给破岩工具施加压力(钻压)， 实现不断地破碎井底岩石，加深井眼的过程；而起、下钻是由于设备问题、钻头使用情况、 钻具结构需要变化、地层因素等诸多原因，就需要起、下钻；在钻进时，操作人员水平低 或精力不集中，就有可能发生溜钻问题，使钻头寿命降低，甚至使钻头报废，井眼打斜。 在起、下钻过程中，由于井下可能存在压差、沉砂或砂桥、井眼坍塌、钻头泥包、井眼縮 径、键槽等原因，经常会碰到遇阻、遇卡的现象，如果此时遇卡、遇阻现象不能及时发现 和处理，就会使复杂的井下情况更加复杂，甚至会演变成事故。
钻进防溜钻、起钻遇卡、下钻遇阻的预防和处理目前主要是从人的操作方面来控制， 如制定合理的规章制度，提升操作者的技术水平等方面来得到实现，然而，由于有时候人 的精力不集中或起下钻过程中，突然的遇阻、遇卡，此时如果没有及时采取措施就会发生 事故。
三
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种防溜钻、遇阻卡自动报警 保护装置，使设备从被动的使用状况改变为主动的提醒和主动的控制状况，来实现预防事 故，达到安全生产的目的。
其技术方案是包括司钻操作平台、液压传感器、探测器、PLC处理电路及电磁阀， 所述的液压传感器将死绳拉力的液压信号转变为电信号传送至PLC处理电路;所述的探测 器探测游车位置高低，以传出控制信号给PLC处理电路；两种信号传输到PLC处理电路， 通过PLC程序运算，比较死绳拉力与钻具自重，自动识别钻进、起钻、下钻，进而控制电 磁阀是否刹车，防止溜钻或遇阻卡发出警报。
上述的司钻操作平台上设有悬重设置控制器、控制量设定器、报警灯或声音指示和控 制开关；所述的悬重设置控制器设置修正悬重值，所述的控制量设定器设定三种工况，每 种设定两个值，第一个达到时报警，第二个刹车；所述的控制开关是关闭时电磁阀复位防 碰天车气路关闭，绞车正常工作。
上述的PLC处理电路包括传感器(A)、对零、下报警器设置、起钻、电源线、传 感器(B)、取消保护、上报警器设置、下钻、刹车指示、预警指示、零点指示、小报警输 出、上限指示、下限指示、离合控制和大报警输出；在钻进过程中，设定正常钻压，在正 常钻压基础上设定一个附加值，到达附加值使司钻操作台处的指示灯发出警报，提示人采 取措施，当大于附加值系统强制刹车，防止溜钻；起钻大于、下钻小于设定附加值时，使 司钻操作台处的指示灯发出警报，在遇卡或遇阻超过设定最大值或最小值时，强制刹车防 止复杂情况恶化。
本发明的有益效果是(1)、在起下钻钻具遇阻时，及时发出报警信号，提醒司钻注意 及时采取措施避免事故的发生；(2)、与指重表相配合实现安全快速的生产，起到及时提醒 和强制刹车的双重功用；(3)、在钻进时，可辅助防止溜钻的发生，有利于保护钻头、钻具。
四
附图1为本发明的原理方框附图2为前面板接线原理附图3是PLC(FPO-C32T)1/0接口原理附图4为外连接端子接口附图5为继电器接线、模拟量图。
五具体实施例方式
结合附图l-5，对本发明作进一步的描述它主要包括声光报警l、预警指示2、刹车
指示3、传感器(A)指示4、传感器(B)指示5、保护下限6、零点指示7、保护上限8、 取消保护9、自重设置10、对零按钮11、悬重设置12、起钻13、下钻14、传感器(A) 15、对零16、下报警器设置17、起钻18、电源线19、传感器(B) 20、取消保护21、上 报警器设置22、下钻23、刹车指示24、预警指示25、零点指示26、小报警输出27、上限 指示28、下限指示29、离合控制30、大报警输出31、刹车控制32、大报警控制33、传感 器(A) 34、传感器(B) 35、压力传感器36、刹车37、复位38、大报警输出39、电源线 40压力信号输入41、 (24v)电源线42等部件名称。
采用高可靠性PLC做检测控制核心，设置了起钻/钻进/下钻三种工况模式，可根据钻 井实际工况进行选择，在钻具上提、下放时，绞车滚筒大绳位置发生变化，死绳固定器处 传感器液体压力发生变化，位置传感器自动采集绞车滚筒的转动信号，压力传感器实时测 量传感器液体压力信号，两种信号传输到PLC，通过PLC程序运算，比较死绳拉力与钻具 自重，自动识别钻进、起钻、下钻，在钻进过程中，设定正常钻压，在正常钻压基础上设 定一个附加值，到达附加值使司钻操作台处的指示灯发出警报，提示人采取措施，当大于 附加值系统强制刹车，起到防溜钻的作用。起钻大于、下钻小于设定附加值时，使司钻操
作台处的指示灯发出警报，在遇卡或遇阻超过设定最大值或最小值时，强制刹车防止复杂 情况恶化。进行起下钻过程中遇阻的自动保护，关闭系统开关由人对复杂情况进行处理。
具体电路连接参照附图2-5:将电源(24V) 42连接PLC和前面板，此时系统不会动 作，根据工作情况将系统的工况开关放至起钻13、或下钻(14)位置，按钻具重量扳动对 零按钮11进行对零，根据零点指示7 (此时，对零16连接零点指示26)，在PLC显示面 板上设置保护上限6和保护上限8 (接通电源后，保护上限6和保护上限8与上限指示28 和下限指示29己连接)，设置好之后将取消保护扳至保护位置。报警1连接小报警输出27 得到报警预警指示2提示人注意，操作人员不采取措施，则启动预警指示25与刹车指示 24，开启电磁阀控制32离合器30停车，同时大报警输出31连接大报警33，得到刹车指 示3灯亮报警，系统会通过传感器(A)指示4、传感器(B)指示5绿灯表示系统正常， 传递到PLC及时测量游车上下行，液压信号通过41连接压力传感器36输送到PLC读取 悬重值，系统刹车后，如需要恢复，可将系统保护开关扳至取消保护9位置，完成起下钻 过程中的遇阻卡保护。
钻进时，首先将系统的开关放至取消保护10位置，将系统扳至中间钻进位置，按钻具 重量搬动对零按钮11进行对零，根据零点指示7，在PLC显示面板设置保护上限6和保 护上限8，设置好之后将取消保护扳至保护位置。钻压过大时，报警1连接小报警输出27 得到报警预警指示2提示人注意，操作人员不釆取措施钻压超过报警预警指示2设定值时， 则启动预警指示25与刹车指示24，开启电磁阀控制32离合器30停车，同时大报警输出 31连接大报警33，得到刹车指示3灯亮报警，系统会通过传感器(A)指示4、传感器(B) 指示5绿灯表示系统正常，传递到PLC及时测量游车上下行，液压信号通过41连接压力 传感器36输送到PLC读取悬重值，系统刹车后，如需要恢复，可将系统保护开关扳至取 消保护9位置，实现钻进防溜钻的自动保护。
权利要求
1、一种防溜钻、遇阻卡自动报警保护装置，其特征是还包括液压传感器、探测器、PLC处理电路及电磁阀，所述的液压传感器将死绳拉力的液压信号转变为电信号传送至PLC处理电路；所述的探测器探测游车位置高低，以传出控制信号给PLC处理电路；两种信号传输到PLC处理电路，通过PLC程序运算，比较死绳拉力与钻具自重，自动识别钻进、起钻、下钻，超过设定值，发出溜钻或遇阻卡警报，进而控制电磁阀是否刹车。
2、 根据权利要求1所述的防溜钻、遇阻卡自动报警保护装置，其特征是所述的PLC处理电路上设有如下指示和开关压力传感器(A)、对零、下报警器设置、起钻、电源线、位置传感器(B)、取消保护、上报警器设置、下钻、刹车指示、预警指示、零点指示、小 报警输出、上限指示、下限指示、离合控制和大报警输出；在钻进过程中，设定正常钻压， 在正常钻压基础上设定一个附加值，到达附加值使司钻操作台处的指示灯发出警报，提示 人采取措施，当大于附加值系统强制刹车，防止溜钻；起钻大于、下钻小于设定附加值时， 使司钻操作台处的指示灯发出警报，在遇卡或遇阻超过设定最大值或最小值时，强制刹车 防止复杂情况恶化。
全文摘要
本发明涉及一种钻井、修井作业的防溜钻、遇阻卡自动报警保护装置。其技术方案是包括司钻操作平台、液压传感器、探测器、PLC电路及电磁阀，液压传感器将死绳拉力的液压信号转变为电信号传送至PLC电路；探测器探测游车位置高低，以传出控制信号给PLC电路；两种信号传输到PLC电路，通过PLC运算，比较死绳拉力与钻具自重，识别钻进、起钻、下钻，进而控制电磁阀是否刹车，防止溜钻或遇阻卡发出警报。有益效果是在起下钻钻具遇阻时，及时发出报警信号，提醒司钻注意及时采取措施避免事故的发生；与指重表相配合实现安全快速的生产，起到及时提醒和强制刹车的双重功用；在钻进时，可辅助防止溜钻的发生，有利于保护钻头、钻具。
文档编号E21B44/00GK101353959SQ200810139988
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月10日 优先权日2008年9月10日
发明者卢振涛, 明 李, 李培勇, 杜书东, 杨树奎, 强 郭 申请人:杜书东