双气缸气动水冷刹车自动送钻装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，包括钻头、悬重系统、绞车、辅助刹车装置、拉力传感器、控制阀箱和自动送钻控制箱，其中：钻头通过钢丝绳悬挂在悬重系统上，钢丝绳的一端连接至悬重系统、另一端缠绕在绞车上，拉力传感器设置在绞车上并连接至自动送钻控制箱，绞车上还设置有用于检测绞车上滚筒转速的编码器；辅助刹车装置包括大活塞气缸和小活塞气缸，两个气缸均连接至绞车和控制阀箱；自动送钻控制箱还连接至编码器和控制阀箱，自动送钻控制箱根据从拉力传感器接收到的拉力信号和从绞车接收到的编码器信号通过控制阀箱控制大活塞气缸和小活塞气缸的动作。
【专利说明】双气缸气动水冷刹车自动送钻装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及石油钻探设备领域，具体而言，涉及一种双气缸气动水冷刹车自 动送钻装置。
【背景技术】
[0002] 钻井时绞车将钻头提离地面、启动旋转装置，然后用主刹车或辅助刹车控制钻具 下放，当钻头接触地面后，继续下放钻具将钻具的部分重量施加在钻头上，使钻头对地层产 生压力，这个压力被称作"钻压"。
[0003] 在钻压和旋转的作用下钻头开始切削地层，随着钻头对地层的不断切削钻头对地 层的压力逐渐减小，直至为"零"。因此要保持钻头连续切削地层，必须在钻头上保持一定的 钻压，也就是说随着钻头对地层的切削要不断地下放钻具。钻具的下放速度被称为"机械钻 速"。
[0004] 钻机上有一个用来指示钻压大小的仪表，pq "指重表"。指重表是通过测量死绳的 张力来计算钻压的。"死绳"是指从钢丝绳固定端到第一个滑轮间的这段钢丝绳。当绞车将 钻头提离井底时，悬吊系统和其下部连接设备和工具均处于悬空状态，此时死绳的张力最 大，其测量值表示悬吊系统和其下部连接物的总重量，这个重量被称为"钻具总重量"。
[0005] 钻进时要将钻具的部分重量施加在钻头上，这样死绳的张力减少，其测量值是悬 吊系统、旋转装置的重量加钻具的部分重量之和，此时的测量值被称为"悬重"。知道这两个 参数后，施加在钻头上的压力、既钻压就能计算出来：
[0006] 钻压=钻具总重量一悬重
[0007] 针对某一具体的作业条件，要求用一个恒定的钻压钻进，恒定钻压的保持是人根 据指重表的指示用刹车进行控制的。
[0008]目前的石油钻机普遍采用手动送钻，手动送钻是根据人的视觉反馈手动调整钻压 大小的变化，因此很难保证钻压的稳定，而钻压的不稳定会使得钻头寿命减少、机械钻速降 低、井身质量达不到设计要求，操作人员长时间注意力高度集中，频繁抬起下放刹把，单调 重复的简单操作容易使人产生疲劳或误操作，造成溜钻、顿钻事故。
[0009]另外，目前电子或机械的自动送钻系统对钻压的控制其本质是对钻机刹车系统的 控制，刹车性能决定了钻压的控制精度。而双气缸气动水冷刹车具有良好的制动性能，目前 尚未有专门针对双气缸气动水冷刹车控制的自动送钻系统。 实用新型内容
[0010] 本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种专门针对双气缸气动水冷刹车 控制的自动送钻系统。
[0011] 因此，本实用新型的技术方案如下：
[0012] 一种双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，包括钻头、悬重系统、绞车、辅助刹车装 置、拉力传感器、控制阀箱和自动送钻控制箱，其中：所述钻头通过钢丝绳悬挂在所述悬重 系统上，所述钢丝绳的一端连接至悬重系统、另一端缠绕在所述绞车上，所述拉力传感器设 置在所述绞车上并连接至所述自动送钻控制箱，用于检测所述钢丝绳所承受的拉力并将拉 力信号发送至所述自动送钻控制箱，所述绞车上还设置有用于检测所述绞车上滚筒转速的 编码器；所述辅助刹车装置包括大活塞气缸和小活塞气缸，两个气缸均连接至所述绞车和 所述控制阀箱，用于控制所述绞车的工作；所述自动送钻控制箱还连接至所述编码器和所 述控制阀箱，所述自动送钻控制箱根据从所述拉力传感器接收到的拉力信号和从所述绞车 接收到的编码器信号通过所述控制阀箱控制所述大活塞气缸和所述小活塞气缸的动作。
[0013] 在本实用新型中，通过使用拉力传感器（图中未示出，拉力传感器的安装方式是 本领域技术人员所公知的常识）检测钢丝绳（即【背景技术】中所称的"死绳"）的拉力以及 编码器（图中未示出，利用编码器检测滚筒钻速的安装方式是本领域技术人员所公知的常 识，在此不再赘述）检测滚筒转速，通过自动送钻控制箱直接对辅助刹车装置内的两个气 缸进行控制，从而控制绞车的动作；该技术方案中直接控制辅助刹车装置，而不用另外增设 另外的控制设备，简单方便，而且可以实现手自无扰切换，易于使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是根据本实用新型实施例的双气缸气动水冷刹车自动送钻装置的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。需要说明的是， 在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0016] 如图1所示，根据本实用新型的实施例的双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，包 括钻头1、悬重系统2、绞车3、辅助刹车装置4、拉力传感器、控制阀箱5和自动送钻控制箱 6,其中：所述钻头1通过钢丝绳7悬挂在所述悬重系统2上，所述钢丝绳7的一端连接至悬 重系统2、另一端缠绕在所述绞车3上，所述拉力传感器设置在所述绞车3上并连接至所述 自动送钻控制箱6,用于检测所述钢丝绳7所承受的拉力并将拉力信号发送至所述自动送 钻控制箱6,所述绞车3上还设置有用于检测所述绞车3上滚筒转速的编码器；所述辅助刹 车装置4包括大活塞气缸和小活塞气缸，两个气缸均连接至所述绞车3和所述控制阀箱5， 用于控制所述绞车3的工作；所述自动送钻控制箱6还连接至所述编码器和所述控制阀箱 5,所述自动送钻控制箱6根据从所述拉力传感器接收到的拉力信号和从所述绞车3接收到 的编码器信号通过所述控制阀箱5控制所述大活塞气缸和所述小活塞气缸的动作。
[0017] 在本实用新型中，通过使用拉力传感器（图中未示出，拉力传感器的安装方式是 本领域技术人员所公知的常识）检测钢丝绳7(即【背景技术】中所称的"死绳"）的拉力以及 编码器（图中未示出，利用编码器检测滚筒钻速的安装方式是本领域技术人员所公知的常 识，在此不再赘述）检测滚筒转速，通过自动送钻控制箱6直接对辅助刹车装置4内的两个 气缸进行控制，从而控制绞车3的动作；该技术方案中直接控制辅助刹车装置4,而不用另 外增设另外的控制设备，简单方便，而且可以实现手自无扰切换，易于使用。
[0018] 本实用新型克服了其它自动送钻装置操作复杂、控制精度低和造价高等难点问 题，大大的减轻了司钻的劳动强度，提升了钻井质量。而且自动送钻钻压波动小于手动送 钻，机械钻速大于手动送钻，井径扩大率小于手动送钻，具体试验数据如下表所示。
[0019]
【权利要求】
1. 一种双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，其特征在于，包括钻头（I)、悬重系统（2)、 绞车（3)、辅助刹车装置（4)、拉力传感器、控制阀箱（5)和自动送钻控制箱（6)，其中： 所述钻头（1)通过钢丝绳（7)悬挂在所述悬重系统（2)上，所述钢丝绳（7)的一端连 接至悬重系统（2)、另一端缠绕在所述绞车（3)上，所述拉力传感器设置在所述绞车（3)上 并连接至所述自动送钻控制箱（6)，用于检测所述钢丝绳（7)所承受的拉力并将拉力信号 发送至所述自动送钻控制箱（6)，所述绞车（3)上还设置有用于检测所述绞车（3)上滚筒转 速的编码器； 所述辅助刹车装置（4)包括大活塞气缸和小活塞气缸,两个气缸均连接至所述绞车 (3)和所述控制阀箱（5)，用于控制所述绞车（3)的工作； 所述自动送钻控制箱（6)还连接至所述编码器和所述控制阀箱（5)，所述自动送钻控 制箱（6)根据从所述拉力传感器接收到的拉力信号和从所述绞车（3)接收到的编码器信号 通过所述控制阀箱（5)控制所述大活塞气缸和所述小活塞气缸的动作。
【文档编号】E21B19/08GK204126569SQ201420573160
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】雷先革, 马洪钟, 蒋新, 徐遵宏, 李学民, 吕卫军, 边双宾, 涂志威, 王艳 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司