钻具检测装置、铁钻工、钻具检测方法及钳体控制方法与流程

本发明涉及钻井设备，具体而言，涉及一种钻具检测装置、铁钻工、钻具检测方法及钳体控制方法。

背景技术：

1、随着我国自动化钻井技术和设备的全面推广，对自动化钻井设备的自动化水平、适应范围、设备稳定性和可靠性提出了更高要求。铁钻工是自动钻井设备的重要组成部分之一，用于在井口夹紧和释放钻杆、钻铤等钻具，其主要操作步骤(以钻杆上扣为例)包括伸出臂架、寻找钻杆、调整铁钻工的高度以适应接头、高速低扭矩旋扣、低速高扭矩旋紧、松开钻杆、收回臂架等。在铁钻工的臂架伸出后的找钻具步骤中，必须保证铁钻工的钳子能准确地夹住钻具，因而首先需要对钻具进行定位。

2、目前，铁钻工工作时，通过卡瓦固定钻杆等钻具的位置，标定位置数据，由铁钻工记录，铁钻工每次到达其记录的钻具位置进行作业。显然，这种方式无法适用于双吊卡作业、鼠洞作业等钻具位置无法准确固定的工况，采用这种作业方式的铁钻工适用的工况类型较少。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是如何丰富铁钻工适用的工况类型。

2、为解决上述问题，本发明提供一种钻具检测装置，包括：

3、两个检测杆、角度测量装置和控制器；

4、每个所述检测杆用于与铁钻工的钳体转动连接，并经过所述钳体的钳口，钻具进入所述钳口后，所述检测杆与所述钻具接触并受所述钻具推动而旋转；

5、所述角度测量装置用于测量所述检测杆的旋转角度；

6、所述控制器与所述角度测量装置信号连接，用于根据所述检测杆的旋转角度定位所述钻具。

7、可选地，所述钻具检测装置包括弹性件，所述弹性件的一端与所述检测杆连接，所述弹性件的另一端用于与所述钳体连接。

8、可选地，所述检测杆的一端设置连接部，所述连接部用于与所述钳体转动连接，所述弹性件的一端连接在所述检测杆上靠近所述连接部的位置。

9、可选地，所述检测杆绕转轴转动，每个所述检测杆与所述钻具的接触线与该检测杆的所述转轴共面。

10、可选地，两个所述检测杆用于分别转动连接于所述钳口的两侧，两个所述检测杆与所述钳体的连接点和所述钳体中心处于垂直于钳口进出方向的同一直线上，所述钳体中心为所述钳口用于安装钻具的位置。

11、可选地，两个所述检测杆相对于所述钳口的进出方向对称设置。

12、可选地，所述角度测量装置用于设置在所述检测杆与所述钳体的连接处。

13、本发明还提供一种铁钻工，包括钳体以及如上所述的钻具检测装置。

14、本发明还提供一种钻具检测方法，应用于如上所述的钻具检测装置，所述钻具检测方法包括：

15、获取钻具检测装置中的检测杆的旋转角度；

16、根据所述旋转角度生成所述钻具的位置。

17、可选地，所述根据所述旋转角度生成所述钻具的位置包括：

18、根据所述钻具的尺寸、所述检测杆与钳体的连接点位置以及所述旋转角度，生成所述钻具的轴心位置。

19、本发明还提供一种铁钻工的钳体控制方法，包括：

20、结合钳体中心的位置和基于如上所述的钻具检测方法生成的钻具的位置，确定所述钻具与所述钳体中心的位置误差；

21、当所述位置误差大于预设值时，控制所述钳体朝减小所述位置误差的方向移动；

22、当所述位置误差小于所述预设值时，控制所述钳体执行夹持操作。

23、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

24、本发明通过设置一包括两个检测杆、角度测量装置和控制器的钻具检测装置，每个检测杆用于与铁钻工的钳体转动连接，并经过钳体的钳口，钻具进入钳口后，检测杆与钻具接触并受钻具推动而旋转，从而将钻具往进入钳口方向的移动转化为检测杆的旋转运动，并采用角度测量装置测量检测杆的旋转角度，由控制器基于检测杆的旋转角度定位钻具，能够快速高效地检测钻具的位置，且对不同尺寸的钻具皆能实时定位，从而便于快速高效地检测铁钻工钳体是否对齐钻具，不仅适用于钻具位置固定的工况，还能适用于双吊卡作业、鼠洞作业等钻具位置无法准确固定的工况，丰富了铁钻工适用的工况类型，有利于铁钻工的推广应用。

25、通过根据钻具检测装置中的检测杆的旋转角度生成钻具的位置，并确定钻具与钳体中心的位置误差，根据该位置误差控制钳体做相应移动或执行夹持操作，从而通过对铁钻工进行较为简单的改装即可实现对钻具的定位检测，并进而基于钻具的定位检测结果对钳体进行相应的闭环控制，提高钳体控制的准确性和灵敏度，且因钻具检测装置中检测杆实时接触钻具，可对钻具进行实时定位检测，使得铁钻工不惧双吊卡作业、鼠洞作业等工况，也不惧井口油污和震动等恶劣工况。

技术特征：

1.一种钻具检测装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的钻具检测装置，其特征在于，所述钻具检测装置包括弹性件(4)，所述弹性件(4)的一端与所述检测杆(2)连接，所述弹性件(4)的另一端用于与所述钳体连接。

3.如权利要求2所述的钻具检测装置，其特征在于，所述检测杆(2)的一端设置连接部，所述连接部用于与所述钳体转动连接，所述弹性件的一端连接在所述检测杆(2)上靠近所述连接部的位置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的钻具检测装置，其特征在于，所述检测杆(2)绕转轴转动，每个所述检测杆(2)与所述钻具(5)的接触线与该检测杆(2)的所述转轴共面。

5.如权利要求1至3中任一项所述的钻具检测装置，其特征在于，两个所述检测杆(2)用于分别转动连接于所述钳口(6)的两侧，两个所述检测杆(2)与所述钳体的连接点和所述钳体中心(1)处于垂直于钳口(6)进出方向的同一直线上，所述钳体中心(1)为所述钳口(6)用于安装钻具(5)的位置。

6.如权利要求5所述的钻具检测装置，其特征在于，两个所述检测杆(2)相对于所述钳口(6)的进出方向对称设置。

7.如权利要求1至3中任一项所述的钻具检测装置，其特征在于，所述角度测量装置用于设置在所述检测杆与所述钳体的连接处。

8.一种铁钻工，其特征在于，包括钳体以及如权利要求1至7中任一项所述的钻具检测装置。

9.一种钻具检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7中任一项所述的钻具检测装置，所述钻具检测方法包括：

10.如权利要求9所述的钻具检测方法，其特征在于，所述根据所述旋转角度生成所述钻具(5)的位置包括：

11.一种铁钻工的钳体控制方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了钻具检测装置、铁钻工、钻具检测方法及钳体控制方法，涉及钻井设备技术领域，所述钻具检测装置包括：两个检测杆、角度测量装置和控制器；每个所述检测杆用于与铁钻工的钳体转动连接，并经过所述钳体的钳口，钻具进入所述钳口后，所述检测杆与所述钻具接触并受所述钻具推动而旋转；所述角度测量装置用于测量所述检测杆的旋转角度；所述控制器与所述角度测量装置信号连接，用于根据所述检测杆的旋转角度定位所述钻具。本发明提出的钻具检测装置可实时定位钻具，使得铁钻工不仅适用于钻具位置固定的工况，还能适用于双吊卡作业、鼠洞作业等钻具位置无法准确固定的工况，丰富了铁钻工适用的工况类型，有利于铁钻工的推广应用。

技术研发人员：陈印,何波
受保护的技术使用者：三一能源装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14