一种钻具三防安全提升控制方法及装置与流程

本技术涉及石油井控，具体的说涉及一种钻具三防安全提升控制方法及装置。

背景技术：

1、在石油井控领域中，在井口都设置有半封闸板防喷器和安全装置，气路通过安全装置的控制阀门断开了控制绞车高低速离合器的复位，阻止调压阀进气，高低速离合器不能挂合，不能提动游车大钩，从而达到了防止钻具提至半封闸板被挂断的目的。

2、目前，在钻井过程中，现场使用的钻具安全提升控制装置大部分都不能检测关井或开井过程，因此如果在开井或关井过程中操作人员误操作提升了钻具会造成安全事故；进一步地，现有的钻具安全提升控制装置在井口关闭后会一直处于刹车状态无法启动游车，而此时井队又需要启动游车进行小吨位倒钻具，因此现有的钻具安全提升控制装置并不能很好的满足井队现场工作需求。综上，目前钻井现场使用的钻具安全提升控制装置不仅具有一定的安全隐患，并且还降低了现场的工作效率。

3、公开号为cn207033398u的专利公开了一种液压防喷器安全装置，该专利在井口关闭后一直处于刹车状态无法启动游车，但井队现场又需要使用游车小吨位倒换钻具，这时操作人员就会人为断开刹车器源解除刹车状态，因此存在较大的安全隐患。

4、又例如公开号为cn212317964u的专利公开了一种钻井防提断控制装置，该专利在井口关闭过程中以及井口打开过程中均不能进行检测，即不能在刹车过程中防止提升钻具，如防喷器闸板还未完全闭合或者是井口打开过程中，此时防喷器闸板还未完全打开，若此时提升钻具就有可能而导致挂坏钻具或半封闸板，甚至提断钻具，造成不必要的井下事故。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题和不足，本技术提出了一种钻具三防安全提升控制方法及装置，通过实时检测判断关井过程和开井过程防喷器闸板状态以及井口状态，进而及时启动刹车，防止提升钻具造成钻具断裂或挂坏防喷器闸板等安全事故，并且也能够提高井队现场的工作效率。

2、为了实现上述发明目的，本技术的技术方案具体如下：

3、一种钻具三防安全提升控制方法，包括以下步骤：

4、步骤s1.控制系统上电载入运行参数，系统实时监测并获取防喷器控制油路中液压传感器和油量传感器的数据；

5、步骤s2.当防喷器开始关闭时，液压站中的液压油流入防喷器控制油路中，并经油路中的液压传感器和油量传感器最终流向防喷器的液缸中；油路中的油量传感器正转，控制系统接收油量传感器传输的脉冲信号，根据脉冲信号计算出此时防喷器控制油路中液压油的流量并判断是否为有效信号，当信号为有效信号时，控制系统打开刹车控制气路上的气源电磁阀，此时刹车控制气路被导通，刹车控制气路接通压缩气源，压缩空气进入游车刹车装置中，游车被锁死，控制系统一并输出刹车指示；当油量传感器传输的信号无变化后，控制系统关闭气源电磁阀，此时刹车控制气路被切断，控制系统同时打开刹车控制气路上的排气电磁阀排出管路中残余的压缩空气，解除游车的刹车，最后控制系统记录当前关井流量数据；

6、步骤s3.控制系统连续采集悬重值，若当前采集的悬重值大于基准吨位，控制系统打开气源电磁阀，将刹车控制气路导通，刹车控制气路与气源接通从而对游车进行刹车，控制系统同时输出刹车指示，若当前采集的悬重值小于基准吨位，控制系统关闭气源电磁阀将刹车控制气路切断，并打开刹车控制气路上的排气电磁阀排出管路中残余的压缩空气，游车刹车被解除；

7、步骤s4.当防喷器开始打开时，防喷器液缸中的液压油经防喷器控制油路流回液压站，油路中的油量传感器反转，控制系统接收油量传感器传输的脉冲信号，

8、根据接收的信号计算出此时油路中液压油的流量并判断是否为有效信号；当信号为有效信号时，控制系统开启刹车控制气路中的气源电磁阀接通气源，此时刹车控制气路被导通，压缩气体进入游车刹车装置中，游车被锁死；当油量传感器传输的信号无变化后，记录当前开井流量数据，控制系统比较当前开井流量数据与上一次开井流量数据两者的差值是否小于误差参考值δ，若两者的差值小于误差参考值δ，控制系统此时判断防喷器已完全打开，关闭气源电磁阀切断刹车控制气路，控制系统同时打开刹车控制气路上的排气电磁阀排出管路中残余的压缩空气，游车的刹车被解除，并且控制系统设置该组防喷器已开井标志f；若两者的差值大于误差参考值δ，则控制系统判断此时防喷器未被打开，控制系统输出报警信息并一直保持气源电磁阀接通，待作业人员手动排除故障将防喷器打开并解除报警后，设置该组防喷器已开井标志f；

9、步骤s5.控制系统根据两组防喷器已开井标志f，判断两组防喷器是否都已开井，若是则返回步骤s1否则返回步骤s3。

10、作为优选地，控制系统运行过程中连续采集悬重值，若未采集到悬重值信号或悬重值超出1000吨，则控制系统输出悬重传感器故障信号。

11、作为优选地，所述刹车控制气路中还设置有气压传感器，当控制系统控制刹车控制气路上的气源电磁阀开启接通气源后，若气压传感器无信号输入至控制系统，则控制系统判断气源电磁阀故障并相应输出气源电磁阀故障信号。

12、作为优选地，控制系统通电10秒内，若检测到液压传感器有信号输入而无油量传感器信号时，控制系统直接转入运行步骤s3，采集悬重值，根据悬重值判断是否需要对游车进行刹车。

13、作为优选地，控制系统通电10秒后，若检测到液压传感器有信号输入而无油量传感器信号时，控制系统直接开启气源电磁阀接通气源，压缩气体进入刹车装置中，同时控制系统输出油量传感器故障信号。

14、作为优选地，关井后，当控制系统检测到油量传感器有信号输入，但未能确认是正转还是反转，控制系统判断油量传感器故障输出故障信号，同时控制系统直接开启气源电磁阀接通气源，压缩气体进入刹车装置中。操作人员收到控制系统发出的故障信号后，人工手动排出故障，故障排除后，控制系统解除游车刹车。

15、作为优选地，所述有效信号的判断方法为：在一定时间内，若控制系统根据油量传感器传输的信号，经计算得到油路中的油量数据未到设定阈值，则此时油量传感器传输的信号视为无效信号；若控制系统根据油量传感器传输的信号，经计算得到油路中的油量数据超出设定阈值，则此时油量传感器传输的信号视为有效信号。

16、基于同一发明构思，本发明还提出了一种钻具三防安全提升控制装置，所述装置用于实现以上所述的提升控制方法，装置主要包括控制系统以及分别与控制系统连接的悬重传感器、液压传感器、油量传感器、气源电磁阀、排气电磁阀和气压传感器；所述悬重传感器设置在井架死绳头传压包处；所述液压传感器和油量传感器依次设置在液压站与防喷器之间的防喷器控制油路中；所述气源电磁阀、排气电磁阀以及气压传感器依次设置在气源与刹车装置之间的刹车控制气路中。

17、作为优选地，所述控制系统集成在控制箱中，控制箱的面板上配置有触摸式人机交互显示器。

18、作为优选地，还包括三色指示灯，所述三色指示灯与控制系统连接。

19、本技术的有益效果：

20、（1）本技术通过实时检测判断关井过程、开井过程以及井口状态，进而及时启动刹车，防止提升钻具造成钻具断裂或挂坏防喷器闸板等安全事故；并且，在井口关闭后实时跟踪提升悬重值，当提升悬重值大于设定吨位时及时启动电磁阀接通气源刹车，当提升悬重值低于设定吨位则断开气源解除刹车。本技术既有效避免了安全事故的发生，又提高了井队的生产效率。

21、（2）本技术采用液压传感器与油量传感器配合检测井口状态，提高了检测的准确性，同时液压传感器还具有在井口已关闭，控制系统才上电以及油量传感器丢失检测的情况下也能准确判断井口状态，通过以上双重配合检测能够满足井队各种极端条件下均能准确检测判断井口状态的工作需求。

22、（3）本技术的气源电磁阀采用直动式常闭电磁阀，具有响应速度快、使用寿命长的特点，因此缩短了刹车响应时间，刹车装置的刹车响应更快，减小了安全事故的发生。

23、（4）本技术中，气源电磁阀与刹车装置之间安装有排气电磁阀，其作用为气源电磁阀关闭后自动排除管路内剩余气体及时解除刹车。相较于目前较为广泛使用的手动排气装置，本技术的排气电磁阀由控制系统自动控制排气解除刹车状态，无需人工干预，避免了需要人为判断当前是否可以使用游车然后人工排除剩余高压气体解除刹车不利于生产作业的问题，以及生产人员在正常刹车过程中容易误操作手动启动排气装置进而解除刹车造成提升钻具引起安全事故的问题。

24、（5）在本技术中，气源电磁阀与刹车装置之间配置有气压传感器，其作用在于气源电磁阀打开接通气源启动刹车后，检测判断是否已刹车，若因气源电磁阀损坏或无气源等其他原因造成无法刹车时，可以及时报警提醒操作人员及时排除无法刹车原因，避免引起不必要的安全事故发生。

25、（6）在本技术中，控制系统设置有三色指示灯，绿灯亮指示电源已接通，黄灯亮指示当前井口处于关闭状态，红灯亮指示当前处于刹车状态，红黄绿灯同时闪烁指示当前有报警故障需要处理，便于井队作业人员远程就可了解当前井口状态并及时做出相应的处理。

26、（7）在本技术中，控制箱的面板上配置有触摸式人机交互显示器，现场操作人员通过显示器可以了解当前井口状态、检测气源电磁阀是否正常运行及校验提升悬重值，同时记录有报警信息及上电时间、断电时间关井时间、开井时间、刹车时间、解刹时间等数据便于追溯查询。