本發(fā)明涉及鉆井控制，尤其是涉及一種用于判定頂驅(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)扣和緊扣的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、目前，在下管柱之前，需要將頂驅(qū)保護(hù)接頭與鉆柱(也稱管柱或立柱)接頭的內(nèi)螺紋接起來(lái)，在連接起來(lái)之后，就可以建立內(nèi)部通過(guò)高壓泥漿的管柱內(nèi)部循環(huán)。
2、但常規(guī)頂驅(qū)需要連接立柱而進(jìn)行鉆進(jìn)的操作都是人工操作，這不僅增加了人員的勞動(dòng)量，也使得接立柱操作工作的效率較低。
3、因此，現(xiàn)有技術(shù)需要提供一種將頂驅(qū)與管柱自動(dòng)連接起來(lái)的控制方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于，需要提供一種用于實(shí)現(xiàn)頂驅(qū)與管柱連接的自動(dòng)化控制方案。
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于判定頂驅(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)扣和緊扣的方法，包括：步驟一，接收頂部對(duì)扣指令并由鉆井平臺(tái)控制系統(tǒng)來(lái)下放攜帶有管柱的游車，以在檢測(cè)到下放到預(yù)設(shè)位置時(shí)，開(kāi)啟自動(dòng)旋扣模式；步驟二，獲得頂驅(qū)實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)，并基于此，結(jié)合表示管柱進(jìn)入頂驅(qū)背鉗喇叭口的位置指示信號(hào)和頂驅(qū)平衡油缸的位移數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前頂驅(qū)保護(hù)接頭與管柱接頭是否對(duì)扣成功；步驟三，在對(duì)扣成功后接收緊扣指令，通過(guò)對(duì)頂驅(qū)背鉗的夾緊狀態(tài)和所述頂驅(qū)實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)的檢測(cè)來(lái)診斷頂驅(qū)旋鈕的到位狀態(tài)。
3、優(yōu)選地，所述步驟二包括：通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)所述位置指示信號(hào)的觸發(fā)狀態(tài)，判斷管柱是否進(jìn)入頂驅(qū)背鉗喇叭口；在進(jìn)入后，根據(jù)所述頂驅(qū)實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)與預(yù)設(shè)旋扣扭矩閾值來(lái)檢測(cè)頂驅(qū)扭矩是否達(dá)到對(duì)扣位，并根據(jù)所述位移數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)位移閾值來(lái)檢測(cè)游車是否到達(dá)目標(biāo)位置，從而在頂驅(qū)扭矩達(dá)到所述對(duì)扣位且游車到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，判定當(dāng)前頂驅(qū)保護(hù)接頭與管柱接頭對(duì)扣成功。
4、優(yōu)選地，在所述位置指示信號(hào)未觸發(fā)時(shí)，確定當(dāng)前下放管柱進(jìn)入到頂驅(qū)背鉗喇叭口；否則，確定當(dāng)前下放管柱未進(jìn)入到頂驅(qū)背鉗喇叭口。
5、優(yōu)選地，通過(guò)安裝在頂驅(qū)背鉗的反扭矩架上的接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)管柱是否進(jìn)入到頂驅(qū)背鉗喇叭口；通過(guò)安裝在所述頂驅(qū)平衡油缸內(nèi)的位移傳感器來(lái)檢測(cè)所述位移數(shù)據(jù)。
6、優(yōu)選地，在開(kāi)啟自動(dòng)旋扣模式時(shí)，所述步驟二還包括：開(kāi)啟用于頂驅(qū)平衡油缸的壓力控制閥，使得頂驅(qū)平衡油缸所受到的上提拉力小于頂驅(qū)本身的重力；向所述鉆井平臺(tái)控制系統(tǒng)發(fā)出繼續(xù)下放游車的指令。
7、優(yōu)選地，所述方法還包括：接收底部對(duì)扣指令，通過(guò)檢測(cè)吊環(huán)傾角的變化狀態(tài)來(lái)使得吊卡對(duì)準(zhǔn)井口中心，以由鉆臺(tái)面機(jī)械手扶持當(dāng)前管柱并定位至井口中心，從而由鉆井平臺(tái)控制系統(tǒng)來(lái)下放游車；接收并檢測(cè)吊卡承載信號(hào)，在所述吊卡承載信號(hào)消失后，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一下放高度生成用于控制所述鉆井平臺(tái)控制系統(tǒng)來(lái)下放游車的第一控制指令，并使得所述鉆井平臺(tái)控制系統(tǒng)在所述第一控制指令的作用下將所述游車下放所述第一下放高度，從而完成底部管柱對(duì)扣任務(wù)；反饋管柱底部上扣完成信號(hào)。
8、優(yōu)選地，所述步驟一包括：完成底部管柱對(duì)扣并獲得所述頂部對(duì)扣指令之后，根據(jù)預(yù)設(shè)的第二下放高度生成用于控制所述鉆井平臺(tái)控制系統(tǒng)來(lái)繼續(xù)下放游車的第二控制指令，并使得所述鉆井平臺(tái)控制系統(tǒng)在所述第二控制指令的作用下將所述游車下放至頂驅(qū)喇叭口處，以開(kāi)啟自動(dòng)旋扣模式。
9、優(yōu)選地，所述步驟三包括：實(shí)時(shí)獲得頂驅(qū)背鉗壓力數(shù)據(jù)，并基于此來(lái)判斷對(duì)扣動(dòng)作是否達(dá)到夾緊狀態(tài)；在達(dá)到夾緊狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述頂驅(qū)實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)與預(yù)設(shè)緊扣扭矩閾值來(lái)檢測(cè)頂驅(qū)與管柱頂部是否緊扣，其中，在所述頂驅(qū)實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)達(dá)到或超過(guò)所述預(yù)設(shè)緊扣扭矩閾值時(shí)，確定當(dāng)前頂驅(qū)與管柱頂部達(dá)到緊扣狀態(tài)。
10、優(yōu)選地，根據(jù)頂驅(qū)背鉗壓力數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)背鉗壓力閾值，判斷當(dāng)前對(duì)扣動(dòng)作是否達(dá)到夾緊狀態(tài)，其中，在所述頂驅(qū)背鉗壓力數(shù)據(jù)達(dá)到或超過(guò)所述預(yù)設(shè)背鉗壓力閾值時(shí)，確定達(dá)到夾緊狀態(tài)，否則，未達(dá)到夾緊狀態(tài)，其中，通過(guò)設(shè)置在頂驅(qū)背鉗的無(wú)桿腔油口處的壓力傳感器來(lái)獲得所述頂驅(qū)背鉗壓力數(shù)據(jù)。
11、另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于判定頂驅(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)扣和緊扣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)如上述所述的方法，其中，所述系統(tǒng)包括：信息檢測(cè)組件，其用于實(shí)時(shí)采集頂驅(qū)實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)、表示管柱進(jìn)入頂驅(qū)背鉗喇叭口的位置指示信號(hào)、頂驅(qū)平衡油缸的位移數(shù)據(jù)和頂驅(qū)背鉗的夾緊狀態(tài)；頂驅(qū)控制裝置，其用于接收頂部對(duì)扣指令并由鉆井平臺(tái)控制系統(tǒng)來(lái)下放攜帶有管柱的游車，以在檢測(cè)到下放到預(yù)設(shè)位置時(shí)，開(kāi)啟自動(dòng)旋扣模式，之后，獲得頂驅(qū)實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)，并基于此，結(jié)合表示管柱進(jìn)入頂驅(qū)背鉗喇叭口的位置指示信號(hào)和頂驅(qū)平衡油缸的位移數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前頂驅(qū)保護(hù)接頭與管柱接頭是否對(duì)扣成功，以及，在對(duì)扣成功后接收緊扣指令，通過(guò)對(duì)頂驅(qū)背鉗的夾緊狀態(tài)和所述頂驅(qū)實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)的檢測(cè)來(lái)診斷頂驅(qū)旋鈕的到位狀態(tài)。
12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：
13、本發(fā)明提出了一種用于判定頂驅(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)扣和緊扣的方法及系統(tǒng)。該方法及系統(tǒng)通過(guò)在頂驅(qū)加裝吊環(huán)傾角傳感器、背鉗壓力傳感器和背鉗接近開(kāi)關(guān)等傳感器，在吊卡加裝載荷信號(hào)傳感器，以及在頂驅(qū)平衡油缸內(nèi)加裝位移傳感器。其中，閥組背鉗無(wú)桿腔出口增加壓力傳感器，檢測(cè)背鉗無(wú)桿腔壓力，判斷背鉗是否夾緊；頂驅(qū)增加平衡油缸檢測(cè)(壓力或行程)或其他更優(yōu)的方式，用于判斷是否對(duì)扣、旋扣成功；角度傳感器固定在吊環(huán)上，實(shí)現(xiàn)吊環(huán)傾斜角度反饋。本發(fā)明在游車下放、吊卡載荷信號(hào)丟失后開(kāi)始計(jì)算下放高度，頂驅(qū)開(kāi)啟旋扣模式，若未達(dá)到旋扣扭矩或背鉗接近開(kāi)關(guān)信號(hào)觸發(fā)則判定對(duì)扣失??；若達(dá)到旋扣扭矩且平衡液缸傳感器有信號(hào)，則判定旋扣成功，旋扣成功后，背鉗夾緊，夾緊有反饋后開(kāi)始上扣，上扣到設(shè)定扭矩及完成整個(gè)操作。這樣，本發(fā)明通過(guò)對(duì)現(xiàn)有地面鉆井平臺(tái)上的指定位置加裝信息采集組件并設(shè)計(jì)相應(yīng)的檢測(cè)判定邏輯，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)管柱對(duì)扣、旋扣操作的自動(dòng)化控制，有效提高了作業(yè)效率，減輕了地面工作人員的工作量。
14、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
1.一種用于判定頂驅(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)扣和緊扣的方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟二包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在開(kāi)啟自動(dòng)旋扣模式時(shí)，所述步驟二還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟一包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟三包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，
10.一種用于判定頂驅(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)扣和緊扣的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述系統(tǒng)包括：