一种应用于石油钻机的四参数自动送钻系统技术方案

本实用新型专利技术有关于一种应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，包括送钻装置开关、电抗器、控制单元、变频单元、检测组件、PLC控制器、变频电机和上位机；其中，该送钻装置开关与电抗器连接，该电抗器设置于主电路回路，与控制单元连接；该控制单元包括至少一个UPS电源和多个继电器，该UPS电源与系统中的其他用电元件连接，该多个继电器分别与变频单元、PLC控制器相连接；该变频单元包括变频器、制动电阻和DTI板，该变频器整流部分直流母线输出与制动电阻连接，该DTI板也与变频器连接，该变频器的出线端与变频电机相连接；该检测组件包括电流检测器、电压检测器、悬重压力检测器、泵压压力检测器、扭矩检测器和速度检测器；该上位机与PLC控制器连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及自动化领域，特别是涉及一种应用于石油钻机的四参数自动送钻系统。
技术介绍
近年来，随着全球工业化和自动化系统的不断发展，对油田开发的钻井设备也取得了很大的发展。石油和天然气是宝贵的能源和化工原料，但它们埋藏在几千米的岩石中，为了开采石油和天然气需要钻井，所以，一套技术先进工作可靠的钻井设备是至关重要的。目前，我国石油钻井的规模居世界第三位，但所使用的石油钻机控制技术比较落后。中国前期的石油钻机技术为机械钻机并经历了几十年的时间，在这个时期工人的劳动强度特别大且工作危险性高。20世纪80年代开始出现电动钻机，国产电驱动钻机已经开始由AC-DC向AC-DC-AC变频驱动过度，PLC技术、微电脑技术、工业自动化等先进技术的发展大大提高了石油钻机的自动化水平。在这种环境下，通过许多的钻机技术人员、电控技术人员及钻机操作人员的共同努力，自动送钻技术得到了长足的进步，为钻机实现自动化、智能化打下了坚实的基础。自动送钻系统是钻井体系的一个重要组成部分，是根据钻机电驱动系统钻井工艺的要求而开发的一种新型控制系统。纵观世界各国的自动送钻系统，按控制系统主传动方式可以分为机械式、气动式、液动式、电动式和计算机式，其中计算机式由于具有软件编程的灵活性、控制算法可优化选择和能不断提高控制品质的特点，成为自动送钻技术发展的新热点。而按控制钻进参数可以分为恒钻时控制、恒钻压控制、恒泵压控制和恒扭矩控制，四种参数控制的自动送钻系统不仅能够降低司钻工人的劳动强度，使钻机设备和钻井过程更加安全，而且可靠并提高钻井安全性和钻井速度，在不同地质和不同钻井工艺中都可以很好的应用，同时也保证了井深的质量，降低钻井成本。从目前钻机和钻井技术的发展趋势来看，传统自动送钻只有两种模式，即恒钻时与恒钻压，而四参数自动送钻系统有四种控制模式，分别为恒钻时、恒钻压、恒泵压和恒扭矩，可以适应不同的工况。在实际工况中，虽然主电机在进行自动送钻过程中，结构简单，操作方便，但是主电机在速度很低的时候，尤其是长时间在低于额定功率、额定转速下，运行是很不稳定的。并且在系统主电动机运行的频率较低时，较容易受到其他谐波信号的干扰，使系统控制性能变差，控制精度下降，对电机影响较大。所以在国内，目前大多采用小电机自动送钻系统，是在绞车的后部或者前部加装一个小电机。但由于在自动送钻过程中需要低转速和大转矩，所以需给小电机加装I台大减速比的减速箱，结构很复杂。所以，急需一种新型结构的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，以满足需求。
技术实现思路
本技术的目的是在提供一种应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，能够满足不同的需求，且结构简单，控制精度高，成本低。本技术的目的是采用以下的技术方案来实现的。本技术提供一种应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，包括送钻装置开关、电抗器、控制单元、变频单元、检测组件、PLC控制器、变频电机和上位机；其中，该送钻装置开关与电抗器连接，该电抗器设置于主电路回路，与控制单元连接；该控制单元包括至少一个UPS电源和多个继电器，该UPS电源与四参数自动送钻系统中的其他用电元件连接，该多个继电器分别与变频单元、PLC控制器相连接；该变频单元包括变频器、制动电阻和DT I板，该变频器整流部分直流母线输出与制动电阻连接，该DT I板也与变频器连接，该变频器的出线端与变频电机相连接；该检测组件包括电流检测器、电压检测器、悬重压力检测器、泵压压力检测器、扭矩检测器和速度检测器；其中，该电流检测器设置于电抗器的主电路电源入口及出口，该电压检测器也设置于电抗器的主电路电源入口及出口 ；该悬重压力检测器设置在死绳固定器上，用于测量整体钻具悬重，并与PLC控制器连接；该泵压压力检测器设置于泥浆泵处，并与PLC控制器连接；该扭矩检测器设置于转盘处，并与PLC控制器连接；该速度检测器设置于变频电机的传动主轴的位置上，并与变频器连接；该上位机与PLC控制器连接。本技术的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，其中该UPS电源包括主用UPS电源和备用UPS电源。前述的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，其中该控制单元还包括指示灯。前述的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，其中该变频电机上设有电机冷却风机。前述的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，其中该上位机包括监控触摸屏。前述的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，其中该监控触摸屏上具有多个选择按钮。借由上述技术方案，本技术具有下列优点及有益效果:本技术的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，能够满足不同的需求，例如恒钻时、恒钻压、恒泵压或恒扭矩。且适应不同的工作环境，具体的，恒钻时的控制模式很适合极软或软地层的钻进施工；恒钻压的控制模式在非定向情况下使用率很高，通用性比较强；恒泵压的控制模式在打定向井时使用效果很好。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。【附图说明】图1:为本技术的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统的结构示意图。【主要元件符号说明】1:送钻装置开关2:电抗器3:控制单元4:变频单元5:检测组件6:PLC控制器7:变频电机8:上位机31:UPS电源32:继电器33:指示灯41:变频器42:制动电阻43:DTI板51:电流检测器52:电压检测器53:悬重压力检测器54:泵压压力检测器55:扭矩检测器56:速度检测器71:电机冷却风机81:监控触摸屏【具体实施方式】为更进一步阐述本技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本技术提出的一种应用于石油钻机的四参数自动送钻系统其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。参阅图1所示，为本技术的应用于石油钻机的四参数自动送钻系统(简称，四参数自动送钻系统)的结构示意图；该应用于石油钻机的四参数自动送钻系统包括送钻装置开关1、电抗器2、控制单元3、变频单元4、检测组件5、PLC控制器6、变频电机(或交流变频电机)7和上位机8。其中，该送钻装置开关I与电抗器2连接，主要用于开启或关断该四参数自动送钻系统，即当该送钻装置开关I闭合时，该四参数自动送钻系统处于工作状态，而该送钻装置开关I断开时，该四参数自动送钻系统处于停机状态。且该送钻装置开关I可以采用现有的多种形式开关。该电抗器2设置于主电路回路，与控制单元3连接，主要用于电网滤波作用给控制单元3，保证主电路电源提供较好的电能质量。该控制单元3包括至少一个UPS电源(即不间断电源)31和多个继电器32 3_UPS电源与四参数自动送钻系统中的其他用电元件连接，主要用于为该四参数自动送钻系统中的其他用电元件供电，例如为PLC控制器6提供电能，当包括多个UPS电源时，可以设置为主用UPS电源和备用UPS电源；多个继电器32与变频单元4、PLC控制器6相连接，从而使控制单元2可以基于变频单元4或PLC控制器6下发的控制信息，控制变频单元4或交流变频电机7中的各开关的断开/吸合。另外，该控制单元2还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于石油钻机的四参数自动送钻系统，其特征在于其包括送钻装置开关、电抗器、控制单元、变频单元、检测组件、PLC控制器、变频电机和上位机；其中，该送钻装置开关与电抗器连接，该电抗器设置于主电路回路，与控制单元连接；该控制单元包括至少一个UPS电源和多个继电器，该UPS电源与四参数自动送钻系统中的其他用电元件连接，该多个继电器分别与变频单元、PLC控制器相连接；该变频单元包括变频器、制动电阻和DT I板，该变频器整流部分直流母线输出与制动电阻连接，该DT I板也与变频器连接，该变频器的出线端与变频电机相连接；该检测组件包括电流检测器、电压检测器、悬重压力检测器、泵压压力检测器、扭矩检测器和速度检测器；其中，该电流检测器设置于电抗器的主电路电源入口及出口，该电压检测器也设置于电抗器的主电路电源入口及出口；该悬重压力检测器设置在死绳固定器上，并与PLC控制器连接；该泵压压力检测器设置于泥浆泵处，并与PLC控制器连接；该扭矩检测器设置于转盘处，并与PLC控制器连接；该速度检测器设置于变频电机的传动主轴的位置上，并与变频器连接；该上位机与PLC控制器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦，杨志红，
申请(专利权)人：北京中兴天传电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11