顶驱与井架二层平台防碰保护系统技术方案

本发明专利技术提供一种顶驱与井架二层平台防碰保护系统，包括：中央处理器、顶驱司钻箱、导轨、磁钢、顶驱本体、滑车、吊环、两个接近开关、固定架、二层平台、井架，导轨、二层平台与井架相连，吊环、滑车与顶驱本体相连，两个接近开关、固定架都安装在滑车上，磁钢安装在导轨上，接近开关与中央处理器相连，中央处理器与顶驱司钻箱相连。通过接近开关获得顶驱本体和滑车整体在导轨上滑动经过磁钢后的回馈信号，将该回馈信号传送到中央处理器，中央处理器通过计算回馈信号和碰撞速度临界值，将相应的报警控制指令传送到顶驱司钻箱，由顶驱司钻箱进行相应的保护动作，从而实现了顶驱过二层平台过程中不与二层平台碰撞的目的。

【技术实现步骤摘要】
顶驱与井架二层平台防碰保护系统
本专利技术涉及地面石油钻井
，特别涉及一种顶驱与井架二层平台防碰保护系统。
技术介绍
顶部驱动装置以其高度集成化和自动化的特点逐渐成为了石油钻井行业的前沿设备，目前国内顶部驱动装置优化改进方向主要结合现场使用情况，近些年在顶部驱动装置现场使用过程中暴露了一个安全方面的共性问题：顶驱吊环倾斜作业与顶驱本体上下行作业缺乏保护提醒，尤其是当顶驱本体上下行经过二层平台时，该区域与顶驱本体间距离很短，司钻视野受限或夜间作业时，吊环如前倾较小角度上下行就可能与二层平台发生碰撞，仅靠司钻操作相对独立的两种作业，对司钻个人经验依赖性较大，难以完全规避安全风险。因此，急需构建一种顶驱吊环倾斜作业与顶驱本体上下行作业的保护机制，配合司钻进行现场设备的复合作业，提高现场钻井作业施工的安全性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种顶驱与井架二层平台防碰保护系统，解决了现有技术中仅通过司钻个人经验操作可能导致吊环在倾斜倾且上下行时与二层平台发生碰撞的技术问题。该顶驱与井架二层平台防碰保护系统包括：中央处理器1、顶驱司钻箱2、导轨6、磁钢7、顶驱本体8、滑车9、吊环10、两个接近开关11、固定架12、二层平台16和井架17；其中，中央处理器1分别与顶驱司钻箱2和接近开关11相连，导轨6安装在井架17的内部空间，二层平台16安装在井架17中上部，磁钢7安装在临近顶驱本体一侧的导轨6上，位置靠近二层平台16，顶驱本体8、滑车9连接，顶驱本体8和吊环10相连，两个接近开关11从上至下排布安装在固定架12上，固定架12安装在滑车9上；所述接近开关11用于：在顶驱本体8和滑车9整体在导轨6上滑动经过磁钢7后，获得回馈信号，将所述回馈信号发送至所述中央处理器1；所述中央处理器1用于：根据所述回馈信号确定顶驱本体8的上下行状态和上下行速度，将上行速度或下行速度分别与相应的碰撞速度临界值进行比较，根据比较结果确定是否生成报警控制指令；若生成报警控制指令，将所述报警控制指令发送至所述顶驱司钻箱2；所述顶驱司钻箱2用于：控制顶驱本体8带动滑车9整体在导轨6上滑动，控制顶驱本体8带动吊环10实现前倾、后倾、自锁定位和回中位功能；根据所述报警控制指令发出报警指示，并控制吊环10进行相应的保护动作。在本专利技术实施例中，接近开关经过磁钢时获得回馈信号至中央处理器内，中央处理器通过回馈信号确定顶驱本体的上下行状态和上下行速度，将上行速度或下行速度分别与相应的碰撞速度临界值进行比较，当根据比较结果确定生成报警控制指令后，将其发送至顶驱司钻箱，由顶驱司钻箱发出警示保护动作，从而实现了顶驱过二层平台过程中不与二层平台碰撞的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种顶驱与井架二层平台防碰保护系统的整体结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种导轨6、滑车9、接近开关11、固定架12等的安装示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种顶驱本体8、滑车9、吊环10的安装示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种接近开关11示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种顶驱本体8经过不同磁钢7检测点的碰撞速度临界值的计算示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中，提供了一种顶驱与井架二层平台防碰保护系统，如图1至图3所示，该系统包括：中央处理器1、顶驱司钻箱2、导轨6、磁钢7、顶驱本体8、滑车9、吊环10、两个接近开关11(即图2中的11.1、11.2)、固定架12、二层平台16和井架17；其中，中央处理器1分别与顶驱司钻箱2和接近开关11相连，导轨6安装在井架17的内部空间，二层平台16安装在井架17中上部，磁钢7安装在临近顶驱本体一侧的导轨6上，位置靠近二层平台16，顶驱本体8、滑车9连接，顶驱本体8和吊环10相连，吊环10包括左右两个，相对于顶驱本体8对称放置，两个接近开关11从上至下排布安装在固定架12上，固定架12安装在滑车9上；所述接近开关11用于：在顶驱本体8和滑车9整体在导轨6上滑动经过磁钢7后，获得回馈信号，将所述回馈信号发送至所述中央处理器1；所述中央处理器1用于：根据所述回馈信号确定顶驱本体8的上下行状态和上下行速度，将上行速度或下行速度分别与相应的碰撞速度临界值进行比较，根据比较结果确定是否生成报警控制指令；若生成报警控制指令，将所述报警控制指令发送至所述顶驱司钻箱2；所述顶驱司钻箱2用于：控制顶驱本体8带动滑车9整体在导轨6上滑动，控制顶驱本体8带动吊环10实现前倾、后倾、自锁定位和回中位功能；根据所述报警控制指令发出报警指示，并控制吊环10进行相应的保护动作。在本专利技术实施例中，如图1所示，该系统还包括：游动电缆3、水平电缆4和中央处理器电缆5；其中，所述中央处理器1通过中央处理器电缆5与顶驱司钻箱2相连；所述接近开关11(的接近开关信号线)通过游动电缆3、水平电缆4与所述中央处理器1相连，实现信号的快速传导。在本专利技术实施例中，如图4所示，该系统还包括：双螺母13、锁紧套14、螺栓15；其中，两个接近开关11依次通过双螺母13和锁紧套14被固定在固定架12上。所述固定架12通过螺栓15安装固定在滑车9上。在本专利技术实施例中，如图1所示，所述磁钢7可以包括有多个，多个磁钢7被从上至下依次安装在临近顶驱本体一侧的导轨6上。比如，可以是五个磁钢7.1、7.2、7.3、7.4、7.5，即为五个检测点，并加有强力胶固定，防止脱落。推荐磁钢的安装位置在第五、第六节导轨面上，在二层平台16位置以下布置3个接近开关，在二层平台16位置以上布置2个接近开关，但也可以根据操作人员的个人习惯、绞车性能和现场可能的干涉问题进行快速可靠的调整，安装位置调整余地大，适应性广泛。接近开关与磁钢配合的检测方式是一种无接触模式，不会产生机械式磨损，且有效检测距离相比其它无接触检测模式远，能够规避因振动而产生的超出检测距离的问题；接近开关与磁钢之间的检测空间相对独立，抗干扰能力强，固定架能够保证接近开关的检测面与磁钢始终保持平行，接近开关的回馈信号可靠。在本专利技术实施例中，(1)上述系统执行前，考虑顶驱与井架个体差异性，需采集记录四个初始数据：第一，根据顶驱实际情况进行吊环前倾与回中位时间测定，记录吊环前倾的时间值、回中位的时间值；第二，记录二层平台与顶驱本体的距离；第三，记录五个磁钢两两之间的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶驱与井架二层平台防碰保护系统，其特征在于，包括：中央处理器(1)、顶驱司钻箱(2)、导轨(6)、磁钢(7)、顶驱本体(8)、滑车(9)、吊环(10)、两个接近开关(11)、固定架(12)、二层平台(16)和井架(17)；/n其中，中央处理器(1)分别与顶驱司钻箱(2)和接近开关(11)相连，导轨(6)安装在井架(17)的内部空间，二层平台(16)安装在井架(17)中上部，磁钢(7)安装在临近顶驱本体一侧的导轨(6)上，位置靠近二层平台(16)，顶驱本体(8)、滑车(9)连接，顶驱本体(8)和吊环(10)相连，两个接近开关(11)从上至下排布安装在固定架(12)上，固定架(12)安装在滑车(9)上；/n所述接近开关(11)用于：在顶驱本体(8)和滑车(9)整体在导轨(6)上滑动经过磁钢(7)后，获得回馈信号，将所述回馈信号发送至所述中央处理器(1)；/n所述中央处理器(1)用于：根据所述回馈信号确定顶驱本体(8)的上下行状态和上下行速度，将上行速度或下行速度分别与相应的碰撞速度临界值进行比较，根据比较结果确定是否生成报警控制指令；若生成报警控制指令，将所述报警控制指令发送至所述顶驱司钻箱(2)；/n所述顶驱司钻箱(2)用于：控制顶驱本体(8)带动滑车(9)整体在导轨(6)上滑动，控制顶驱本体(8)带动吊环(10)实现前倾、后倾、自锁定位和回中位功能；根据所述报警控制指令发出报警指示，并控制吊环(10)进行相应的保护动作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种顶驱与井架二层平台防碰保护系统，其特征在于，包括：中央处理器(1)、顶驱司钻箱(2)、导轨(6)、磁钢(7)、顶驱本体(8)、滑车(9)、吊环(10)、两个接近开关(11)、固定架(12)、二层平台(16)和井架(17)；
其中，中央处理器(1)分别与顶驱司钻箱(2)和接近开关(11)相连，导轨(6)安装在井架(17)的内部空间，二层平台(16)安装在井架(17)中上部，磁钢(7)安装在临近顶驱本体一侧的导轨(6)上，位置靠近二层平台(16)，顶驱本体(8)、滑车(9)连接，顶驱本体(8)和吊环(10)相连，两个接近开关(11)从上至下排布安装在固定架(12)上，固定架(12)安装在滑车(9)上；
所述接近开关(11)用于：在顶驱本体(8)和滑车(9)整体在导轨(6)上滑动经过磁钢(7)后，获得回馈信号，将所述回馈信号发送至所述中央处理器(1)；
所述中央处理器(1)用于：根据所述回馈信号确定顶驱本体(8)的上下行状态和上下行速度，将上行速度或下行速度分别与相应的碰撞速度临界值进行比较，根据比较结果确定是否生成报警控制指令；若生成报警控制指令，将所述报警控制指令发送至所述顶驱司钻箱(2)；
所述顶驱司钻箱(2)用于：控制顶驱本体(8)带动滑车(9)整体在导轨(6)上滑动，控制顶驱本体(8)带动吊环(10)实现前倾、后倾、自锁定位和回中位功能；根据所述报警控制指令发出报警指示，并控制吊环(10)进行相应的保护动作。


2.如权利要求1所述的顶驱与井架二层平台防碰保护系统，其特征在于，还包括：游动电缆(3)、水平电缆(4)和中央处理器电缆(5)；
其中，所述中央处理器(1)通过中央处理器电缆(5)与顶驱司钻箱(2)相连；
所述接近开关(11)通过游动电缆(3)、水平电缆(4)与所述中央处理器(1)相连。


3.如权利要求1所述的顶驱与井架二层平台防碰保护系统，其特征在于，还包括：双螺母(13)和锁紧套(14)；
其中，两个接近开关(11)通过双螺母(13)和锁紧套(14)被固定在固定架(12)上。


4.如权利要求1所述的顶驱与井架二层平台防碰保护系统，其特征在于，所述磁钢(7)包括有多个，多个磁钢(7)从上至下依次安装在临近顶驱本体一侧的导轨(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，雷宇，楚飞，蔡胜清，高瀚，王洋绅，程腾飞，赵春晖，张红艳，周磊，张洪威，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11