电驱自动猫道系统及控制方法与流程

专利2022-06-29  100


本发明涉及石油送钻技术领域,特别涉及电驱自动猫道系统及控制方法。



背景技术:

目前,国内的动力猫道的应用越来越广泛,整个系统主要由猫道结构、电控系统和液压系统组成,通过送钻装置将钻具运输到二层台,其过程较为成熟并且效率较高。目前所使用的液压驱动方式虽然便捷,可靠性高,但驱动如此大的设备需要的油箱体积较大,装有油箱的液压站一般放置于猫道附近,猫道整体搬运时也不易安装。并且这种液压驱动的方式不适合天气恶劣的环境,比如零下十几度的气温,液压油会变黏稠,导致各个机构工作时非常缓慢,达不到理想的效果。



技术实现要素:

为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供电驱自动猫道系统及控制方法,缩小油箱的体积,不仅减小了液压站的空间占用率,易于搬运,便于安装,也保证了猫道在恶劣环境下送钻的稳定性。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

电驱自动猫道系统,包括猫道结构、电控系统、液压系统。

猫道结构系统包括坡道1,坡道1一端放置于二层台上,另一端设置在底座2上,送钻装置3一端的前滚轮3.5在坡道1上滑行,另一端通过支架4设置在底座2上,钢丝绳绕过坡道1和送钻装置3,所述的控制送钻装置(3)通过电控系统控制;

所述的坡道1居中位置上设置有绞绳轮1.1,下方有滚筒装置1.2;

所述的底座2包括两侧两两对称设置的四个倾斜机构2.1,每个倾斜机构2.1的旁边都设置有挡销2.2,底座2尾部设置有导轨2.3,导轨2.3上设置有底座后传感器,导轨2.3用于引导送钻装置3上的后滚轮3.6滑行,所述的底座2上设置有plc控制柜2.4和液压站2.5;液压站2.5通过液压系统提供动力;

所述的送钻装置3设置有四个踢出机构3.2和四个安全销3.1,送钻装置3上方设置有推移钻具的小车3.3,送钻装置3底部设置有水平放置的滑轮3.4,送钻装置3前端设置有可在坡道1上滑行的前滚轮3.5,后端下方设置有可在底座导轨2.3上滑行的后滚轮3.6。

所述的支架4的一端与送钻装置3相连,另一端设有支架滚轮4.1,支架滚轮4.1在底座内部滑行。

所述的底座2的两侧分别两两对称放置排管架5,排管架5端部设置有液压缸。

所述的滚筒装置1.2包括安装在滚筒底座1.2.6上的滚筒1.2.5,滚筒1.2.5的两侧分别对称安装有变频电机1.2.1、电磁抱闸制动器1.2.2和减速器1.2.3,变频电机1.2.1通过plc控制柜2.4控制其转动,从而使得滚筒1.2.5正反转。变频电机1.2.1连接电磁抱闸制动器1.2.2,电磁抱闸制动器1.2.2通过输出轴与减速器1.2.3相连,变频电机1.2.1和减速器1.2.3放置于电机安装座1.2.4上,钢丝绳绕在滚筒1.2.5上,通过坡道1上方的绞绳轮绕到送钻装置3下面的滑轮3.4上,电机安装座1.2.4放置于滚筒底座1.2.6上。

所述的钢丝绳绕在滚筒装置1.2的滚筒1.2.5上,通过绞绳轮1.1与送钻装置下方的滑轮3.4将钢丝绳拉紧,送钻装置3前端设置有液压马达,钢丝绳绕过液压马达与小车3.3内部,使得绕绳转动后,小车3.3也可移动,在送钻装置3前端设置有一个小车前传感器,在尾部设置有小车后传感器。

所述的电控系统主要分为无线遥控操作和有线应急操作。无线遥控操作主要应用到cpu,遥控器发射指令,通过接收器将信息传送至s7-200smartcpu,传感器的信号也发送至cpu,经过内部信息处理,通过do/ao模块输出数字量与模拟量,模拟量需通过放大器增大信号强度,最后比例阀导通,数字量使得相应机构的电磁阀线圈得电,完成各机构动作,若在遥控器上按下急停按钮,则发送出急停信号,所有动作将会终止;有线应急操作需用到应急箱,拨动应急箱相应的动作开关,便可直接得到数字量与模拟量的输出,后续过程与无线遥控操作一致,若按下急停按钮,输出断开,动作也会立刻停止。控制送钻装置3的上升下降,是输出模拟量以后经过变频电机,使得滚筒1.2.5转动。

所述液压系统是油路从液压站出来先连接至比例阀上,根据输入的信号,按比例对油流的压力和流量进行调节控制,经过比例阀后油路分为三路,一路到左边的电磁阀组,此阀组安装在底座2下方左侧,连接的是左排管架和左倾斜机构2.1的液压缸,另一路到右边的电磁阀组,此阀组安装在底座2下方右侧,所连接的是右排管架和右倾斜机构2.1的液压缸,还有一路到送钻装置里面的电磁阀组,分别连接至左右两侧安全销3.1下方的液压缸、左右两侧踢出机构3.2下方的液压缸和送钻装置前端的液压马达。

电驱自动猫道系统的控制方法,包括以下步骤;

具体上钻过程为:按下排管架5伸出按钮,plc接收到信号开始运行,排管架5所对应的液压缸电磁阀得电,油路导通后液压缸动作,排管架5升起,将钻杆送至倾斜机构2.1上,直至到挡销2.2处钻杆停止滚动,拿出挡销2.2并按下对面一侧安全销3.1升起按钮,plc控制柜2.4接收到信号后使得安全销3.1所对应的液压缸电磁阀得电,此时安全销3.1升起,再按下倾斜机构2.1排入的按钮,倾斜机构2.1所对应的液压缸电磁阀得电,其液压缸动作,倾斜机构2.1向底座2内侧翻转,将钻杆送入送钻装置3的v型槽中,此时将两侧的安全销3.1全部升起,推动送钻装置3上升的摇杆,plc控制柜2.4接受到信号后,控制滚筒装置1.2上的两个变频电机1.2.1转动,使得滚筒1.2.5正转,钢丝绳被拉紧,送钻装置3开始上升,送钻装置3的前滚轮3.5在坡道1上滑行,底座传感器也失去了感应,此时在程序中设定的所有排管架5和倾斜机构2.1都不可排入,安全销3.1不可下降,当送钻装置3到达一定高度时,按下小车前进的按钮,plc接收到信号后使送钻装置3前端的液压马达电磁阀得电,马达正转,整个绳圈正转,使得小车3.3向前移动并推动钻杆,直到钻杆伸出合适的长度,送钻装置3上的小车前传感器的安装位置是小车3.3滑行的极限位置,当传感器检测到小车3.3移动至此位置时,会向plc控制柜2.4发出信号,再经过plc内部的数据运算发出指令,控制液压马达电磁阀失电,液压马达停止转动,小车3.3也停止滑行;

下钻具时具体的操作过程为:人工将钻杆的一头放入送钻装置3的v型槽中,慢慢下滑顶至小车3.3,按下小车后退按钮,plc控制柜2.4接收到信号后使送钻装置3前端的液压马达电磁阀得电,马达反转,整个绳圈也反转,小车3.3带动钻杆后退,送钻装置3上的小车后传感器的安装位置是小车后退的极限位置,当传感器检测到小车3.3后退至此位置时,会向plc控制柜2.4发出信号,经过plc内部的数据运算发出指令,控制液压马达电磁阀失电,液压马达停止反转,绳圈不再转动,小车3.3停止后退。此时钻杆放置于送钻装置3的v型槽,推动送钻装置下降的摇杆,plc接受到信号后,控制滚筒装置1.2的两个变频电机1.2.1转动,使得滚筒1.2.5反转,通过钢丝绳的拉力,送钻装置3缓慢下降,直到后滚轮3.6接触到底座2后,会在底座2尾部的导轨2.3内侧滑行,当导轨2.3上的传感器检测到了后滚轮3.6到达此处,证明送钻装置3已经完全下降并且置于底座2里面,传感器会向plc控制柜2.4发出信号,plc控制柜2.4接收到信号后控制相应的电磁阀,滚筒装置1.2的两个电机停止转动,送钻装置3便不再动作,此时在程序中设定的所有排管架5和倾斜机构2.1可以执行排入动作,安全销3.1也可以下降,按下一侧的安全销下降按钮,plc控制柜2.4接收到信号后使安全销3.1所对应的液压缸电磁阀失电,此时安全销3.1下降,按下另一侧的踢出机构3.2,踢出机构3.2所对应的液压缸电磁阀得电,液压缸动作,踢出机构3.2将钻杆踢出v型槽,此时钻杆滚至挡销2.2处停止,拿出挡销2.2并按下倾斜机构排出的按钮,plc控制柜2.4接收到信号后控制倾斜机构2.1所对应的液压缸电磁阀得电,倾斜机构2.1执行排出动作,将钻杆送到排管架5上。至此完成了电驱自动猫道的整个送钻过程。

本发明的有益效果:

本发明改变了原有猫道的驱动方式,使用电机驱动送钻装置的上升下降,节省了油箱三分之二的空间,减小了液压站的空间占用率,将液压站放置于底座内,易于搬运,便于安装,并可以更加能适应一些较恶劣的工作环境。并且应用传感器、plc控制器、遥控器以及电磁阀等重要组件,使得猫道工作,实现了整个送钻过程的自动化,也确保了电驱自动猫道送钻的稳定性。

附图说明

图1为本发明的电驱自动猫道系统的结构示意图。

图2为电驱自动猫道的坡道结构示意图。

图3为电驱自动猫道的底座结构示意图。

图4为电驱自动猫道的送钻装置结构示意图。

图5为电驱自动猫道的支架结构示意图。

图6为电驱自动猫道的排管架结构示意图。

图7为滚筒装置的结构示意图。

图8为电气控制原理图。

图9为液压控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1,这是本发明的电驱自动猫道系统的总体图,它包括坡道1、底座2、送钻装置3、支架4、排管架5和钢丝绳,钢丝绳绕过坡道1和送钻装置3。参照图2坡道结构示意图,坡道1居中位置上设置有绞绳轮1.1,下方有滚筒装置1.2。参照图3底座结构示意图,所述底座2主要包括四个倾斜机构2.1、挡销2.2、导轨2.3、plc控制柜2.4和液压站2.5,每个倾斜机构2.1的旁边都设置有挡销2.2,底座尾部的导轨2.3设置有底座后传感器,导轨2.3则是用来引导送钻装置3的后滚轮3.6在底座2上滑行的。参照图4送钻装置结构示意图,送钻装置3设置有四个踢出机构3.2和四个安全销3.1,上面还设置有小车3.3,用来推移钻具,送钻装置下方有个水平放置的滑轮3.4,钢丝绳绕在滚筒装置1.2的滚筒1.2.5上,通过绞绳轮1.1与送钻装置下方的滑轮3.4将钢丝绳拉紧,送钻装置3前端下方设置有前滚轮3.5,可在坡道1上滑行,靠近前端还设置有液压马达,钢丝绳绕过液压马达与小车3.3内部,使得绕绳转动后,小车3.3也可移动,后端下方设置有后滚轮3.6,可在底座导轨2.3上滑行,在送钻装置3前端设置有一个小车前传感器,在尾部设置有小车后传感器。参照图5支架结构示意图,支架4的一端与送钻装置3相连,另一端设有支架滚轮4.1,可在底座内部滑行。参照图6排管架结构示意图,排管架5总共四个,分别两两对称放置在底座2的两侧,其端部设置有液压缸。

参照图7,这是本发明的滚筒装置结构示意图,它包括两组对称的变频电机1.2.1、电磁抱闸制动器1.2.2、减速器1.2.3、电机安装座1.2.4、滚筒1.2.5和滚筒底座1.2.6。变频电机1.2.1、电磁抱闸制动器1.2.2和减速器1.2.3分别对称安装在滚筒1.2.5的两侧,plc控制器控制电机的正反转,变频电机1.2.1连接电磁抱闸制动器1.2.2,电磁抱闸制动器1.2.2通过输出轴与减速器1.2.3相连,电磁抱闸制动器1.2.2的作用是为了防止突然断电后的送钻装置自动滑落,减速器1.2.3可将电机输出的高转速转换为适用于送钻装置上升下降的低转速,变频电机1.2.1和减速器1.2.3放置于电机安装座1.2.4上,钢丝绳绕在滚筒1.2.5上,通过坡道1上方的绞绳轮绕到送钻装置3下面的滑轮3.4上,电机安装座1.2.4和滚筒1.2.5都放置于滚筒底座1.2.6上。当plc控制器控制了电机的转动,滚筒1.2.5也相应的转动起来,钢丝绳被拉紧或放松,送钻装置3便可实现升起和下降。

参照图8电气控制原理图,控制系统的方式分为无线遥控操作和有线应急操作。无线遥控操作主要应用到cpu,遥控器发射指令,通过接收器将信息传送至s7-200smartcpu,传感器的信号也发送至cpu,经过内部信息处理,通过do/ao模块输出数字量与模拟量,模拟量需通过放大器增大信号强度,最后比例阀导通,数字量使得相应机构的电磁阀线圈得电,完成各机构动作,若在遥控器上按下急停按钮,则发送出急停信号,所有动作将会终止;有线应急操作需用到应急箱,拨动应急箱相应的动作开关,便可直接得到数字量与模拟量的输出,后续过程与无线遥控操作一致,若按下急停按钮,输出断开,动作也会立刻停止。控制送钻装置的上升下降,是输出模拟量以后经过变频电机,使得绞车滚筒转动。

液压系统的工作原理如图9所示,油路从液压站出来先连接至比例阀上,根据输入的信号,按比例对油流的压力和流量进行调节控制,经过比例阀后油路分为三路,一路到左边的电磁阀组,此阀组安装在底座2下方左侧,连接的是左排管架和左倾斜机构2.1的液压缸,另一路到右边的电磁阀组,此阀组安装在底座2下方右侧,所连接的是右排管架和右倾斜机构2.1的液压缸,还有一路到送钻装置里面的电磁阀组,分别连接至左右两侧安全销3.1下方的液压缸、左右两侧踢出机构3.2下方的液压缸和送钻装置前端的液压马达。

依照电驱自动猫道系统的整体工作过程,参照结构图,详细说明其工作流程。

在电驱自动猫道运行之前,使用step7软件写好程序,将程序下载到plc当中,cpu的rs485接口与多功能接收器相连接,当遥控器的按钮按下,plc便会运行。在实施之前钻杆放置于排管架5上,并确保送钻装置3处于水平状态放在底座2中,倾斜机构2.1、踢出机构3.2、安全销3.1和小车3.3均处于初始状态。

具体上钻过程为:按下排管架5伸出按钮,plc接收到信号开始运行,排管架5所对应的液压缸电磁阀得电,油路导通后液压缸动作,排管架5升起,将钻杆送至倾斜机构2.1上,直至到挡销2.2处钻杆停止滚动。拿出挡销2.2并按下对面一侧安全销3.1升起按钮,plc控制柜2.4接收到信号后使得安全销3.1所对应的液压缸电磁阀得电,此时安全销3.1升起,再按下倾斜机构2.1排入的按钮,倾斜机构2.1所对应的液压缸电磁阀得电,其液压缸动作,倾斜机构2.1向底座2内侧翻转,将钻杆送入送钻装置3的v型槽中,升起与倾斜机构2.1不同侧的安全销3.1是为了防止钻杆因受力过大而从v型槽的另一边滚出。此时将两侧的安全销3.1全部升起,推动送钻装置3上升的摇杆,plc接受到信号后,控制滚筒装置1.2的两个变频电机1.2.1转动,滚筒1.2.5正转,钢丝绳被拉紧,送钻装置3开始上升,送钻装置3的前滚轮3.5在坡道1上滑行,底座传感器也失去了感应,此时在程序中设定的所有排管架5和倾斜机构2.1都不可排入,安全销3.1不可下降,避免在悬空状态下钻杆滑出送钻装置3的v型槽,防止意外发生。当送钻装置3到达一定高度时,按下小车前进的按钮,plc接收到信号后使送钻装置3前端的液压马达电磁阀得电,马达正转,整个绳圈正转,使得小车3.3向前移动并推动钻杆,直到钻杆伸出合适的长度,送钻装置3上的小车前传感器的安装位置是小车3.3滑行的极限位置,当传感器检测到小车3.3移动至此位置时,会向plc控制器发出信号,再经过plc内部的数据运算发出指令,控制液压马达电磁阀失电,液压马达停止转动,小车3.3也停止滑行。

下钻具时的操作与上钻具一样,具体的操作过程为:人工将钻杆的一头放入送钻装置3的v型槽中,慢慢下滑顶至小车3.3,按下小车后退按钮,plc接收到信号后使送钻装置3前端的液压马达电磁阀得电,马达反转,整个绳圈也反转,小车3.3带动钻杆后退,送钻装置3上的小车后传感器的安装位置是小车后退的极限位置,当传感器检测到小车3.3后退至此位置时,会向plc控制器发出信号,经过plc内部的数据运算发出指令,控制液压马达电磁阀失电,液压马达停止反转,绳圈不再转动,小车3.3停止后退。钻杆放置于送钻装置3的v型槽,推动送钻装置下降的摇杆,plc接受到信号后,控制滚筒装置1.2的两个变频电机1.2.1转动,滚筒1.2.5反转,通过钢丝绳的拉力,送钻装置3缓慢下降,直到后滚轮3.6接触到底座2后,会在底座2尾部的导轨2.3内侧滑行,当导轨2.3上的传感器检测到了后滚轮3.6到达此处,证明送钻装置3已经完全下降并且置于底座2里面,传感器会向plc发出信号,plc接收到信号后控制相应的电磁阀,滚筒装置1.2的两个电机停止转动,送钻装置3便不再动作,此时在程序中设定的所有排管架5和倾斜机构2.1可以执行排入动作,安全销3.1也可以下降。按下一侧的安全销下降按钮,plc接收到信号后使安全销3.1所对应的液压缸电磁阀失电,此时安全销3.1下降。按下另一侧的踢出机构3.2,踢出机构3.2所对应的液压缸电磁阀得电,液压缸动作,踢出机构3.2将钻杆踢出v型槽,此时钻杆滚至挡销2.2处停止。拿出挡销2.2并按下倾斜机构排出的按钮,plc接收到信号后控制倾斜机构2.1所对应的液压缸电磁阀得电,倾斜机构2.1执行排出动作,将钻杆送到排管架5上。至此完成了电驱自动猫道系统的整个送钻过程。

本发明使用了电驱方式,驱动猫道送钻装置上升下降,达到了运送钻杆的目的,其余机构使用液压驱动,这种电机与液压结合应用于猫道的系统,很大程度上减少了液压油的用量,缩小了油箱的体积,将液压站放在底座内部,易于搬运,便于安装,也更加适合恶劣的油田环境,可解决许多因环境因素而导致猫道运行不便的问题,并且使用了step7编程软件与西门子200smart的plc控制器,使得电驱猫道在一定程度上更加自动化,保证了电驱自动猫道送钻的稳定性。


技术特征:

1.电驱自动猫道系统,其特征在于,包括猫道结构、电控系统、液压系统;

所述猫道结构包括坡道(1),坡道(1)一端放置于二层台上,另一端设置在底座(2)上,送钻装置(3)一端的前滚轮(3.5)在坡道(1)上滑行,送钻装置(3)另一端通过支架(4)设置在底座(2)上,钢丝绳绕过坡道(1)和送钻装置(3),所述的控制送钻装置(3)通过电控系统控制;

所述的坡道(1)居中位置上设置有绞绳轮(1.1),下方有滚筒装置(1.2);

所述的底座(2)包括两侧两两对称设置的四个倾斜机构(2.1),每个倾斜机构(2.1)的旁边都设置有挡销(2.2),底座(2)尾部设置有导轨(2.3),导轨(2.3)设置有底座后传感器,导轨(2.3)用于引导送钻装置(3)下降时后滚轮(3.6)的滑行,所述的底座(2)上设置有plc控制柜(2.4)和液压站(2.5),液压站(2.5)通过液压系统提供动力;

所述的送钻装置(3)设置有四个踢出机构(3.2)和四个安全销(3.1),送钻装置(3)上方设置有用来推移钻具的小车(3.3),送钻装置(3)底部设置有水平放置的滑轮(3.4),送钻装置(3)前端设置有可在坡道(1)上滑行的前滚轮(3.5),后端下方设置有可在底座导轨(2.3)上滑行的后滚轮(3.6)。

2.根据权利要求1所述的电驱自动猫道系统,其特征在于,所述的支架(4)的一端与送钻装置(3)相连,另一端设有支架滚轮(4.1),支架滚轮(4.1)在底座(2)里滑行。

3.根据权利要求1所述的电驱自动猫道系统,其特征在于,所述的底座(2)的两侧分别两两对称放置排管架(5),排管架(5)端部设置有液压缸。

4.根据权利要求1所述的电驱自动猫道系统,其特征在于,所述的滚筒装置(1.2)包括安装在滚筒底座(1.2.6)上的滚筒(1.2.5),滚筒(1.2.5)的两侧分别对称安装有变频电机(1.2.1)、电磁抱闸制动器(1.2.2)和减速器(1.2.3),变频电机(1.2.1)通过plc控制柜(2.4)控制电机的正反转,变频电机(1.2.1)连接电磁抱闸制动器(1.2.2),电磁抱闸制动器(1.2.2)通过输出轴与减速器(1.2.3)相连,变频电机(1.2.1)和减速器(1.2.3)放置于电机安装座(1.2.4)上,钢丝绳绕在滚筒(1.2.5)上,通过坡道(1)上方的绞绳轮绕到送钻装置(3)下面的滑轮(3.4)上,电机安装座(1.2.4)放置于滚筒底座(1.2.6)上。

5.根据权利要求4所述的电驱自动猫道系统,其特征在于,所述的钢丝绳绕在滚筒装置(1.2)的滚筒(1.2.5)上,通过绞绳轮(1.1)与送钻装置下方的滑轮(3.4)将钢丝绳拉紧或放松,送钻装置(3)前端设置有液压马达,钢丝绳绕过液压马达与小车(3.3)内部,使得绕绳转动后,小车(3.3)也可移动,在送钻装置(3)前端设置有一个小车前传感器,在尾部设置有小车后传感器。

6.根据权利要求1所述的电驱自动猫道系统,其特征在于,所述的控制送钻装置(3)通过电控系统控制,所述的电控系统主要分为无线遥控操作和有线应急操作,无线遥控操作包括cpu,遥控器发射指令,通过接收器将信息传送至s7-200smartcpu,传感器的信号也发送至cpu,经过内部信息处理,通过do/ao模块输出数字量与模拟量,模拟量需通过放大器增大信号强度,最后比例阀导通,数字量使得相应机构的电磁阀线圈得电,完成各机构动作,若在遥控器上按下急停按钮,则发送出急停信号,所有动作将会终止;有线应急操作需用到应急箱,拨动应急箱相应的动作开关,便可直接得到数字量与模拟量的输出,后续过程与无线遥控操作一致,若按下急停按钮,输出断开,动作也会立刻停止,控制送钻装置(3)的上升下降,是输出模拟量以后经过变频电机,使得滚筒(1.2.5)转动。

7.根据权利要求1所述的电驱自动猫道系统,其特征在于,所述的液压系统包括油路从液压站(2.5)出来先连接至比例阀上,根据输入的信号,按比例对油流的压力和流量进行调节控制,经过比例阀后,油路分为三路,一路到左边的电磁阀组,此阀组安装在底座(2)下方左侧,连接的是左排管架和左倾斜机构(2.1)的液压缸,另一路到右边的电磁阀组,此阀组安装在底座(2)下方右侧,所连接的是右排管架和右倾斜机构(2.1)的液压缸,还有一路到送钻装置里面的电磁阀组,分别连接至左右两侧安全销(3.1)下方的液压缸、左右两侧踢出机构(3.2)下方的液压缸和送钻装置前端的液压马达。

8.电驱自动猫道系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤;

具体上钻过程为:按下排管架(5)伸出按钮,plc接收到信号开始运行,排管架(5)所对应的液压缸电磁阀得电,油路导通后液压缸动作,排管架(5)升起,将钻杆送至倾斜机构(2.1)上,直至到挡销(2.2)处钻杆停止滚动,拿出挡销(2.2)并按下对面一侧安全销(3.1)升起按钮,plc控制柜(2.4)接收到信号后使得安全销(3.1)所对应的液压缸电磁阀得电,此时安全销(3.1)升起,再按下倾斜机构(2.1)排入的按钮,倾斜机构(2.1)所对应的液压缸电磁阀得电,其液压缸动作,倾斜机构(2.1)向底座(2)内侧翻转,将钻杆送入送钻装置(3)的v型槽中,此时将两侧的安全销(3.1)全部升起,推动送钻装置(3)上升的摇杆,plc控制柜(2.4)接受到信号后,控制滚筒装置(1.2)的两个变频电机(1.2.1)转动,滚筒(1.2.5)正转,钢丝绳被拉紧,送钻装置(3)开始上升,送钻装置(3)的前滚轮(3.5)在坡道(1)上滑行,底座传感器也失去了感应,此时在程序中设定的所有排管架(5)和倾斜机构(2.1)都不可排入,安全销(3.1)不可下降,当送钻装置(3)到达一定高度时,按下小车前进的按钮,plc接收到信号后使送钻装置(3)前端的液压马达电磁阀得电,马达正转,整个绳圈正转,使得小车(3.3)向前移动并推动钻杆,直到钻杆伸出合适的长度,送钻装置(3)上的小车前传感器的安装位置是小车(3.3)滑行的极限位置,当传感器检测到小车(3.3)移动至此位置时,会向plc控制柜(2.4)发出信号,再经过plc内部的数据运算发出指令,控制液压马达电磁阀失电,液压马达停止转动,小车(3.3)也停止滑行;

下钻具时具体的操作过程为:人工将钻杆的一头放入送钻装置(3)的v型槽中,慢慢下滑顶至小车(3.3),按下小车后退按钮,plc控制柜(2.4)接收到信号后使送钻装置(3)前端的液压马达电磁阀得电,马达反转,整个绳圈也反转,小车(3.3)带动钻杆后退,送钻装置(3)上的小车后传感器的安装位置是小车后退的极限位置,当传感器检测到小车(3.3)后退至此位置时,会向plc控制柜(2.4)发出信号,经过plc内部的数据运算发出指令,控制液压马达电磁阀失电,液压马达停止反转,绳圈不再转动,小车(3.3)停止后退,此时钻杆放置于送钻装置(3)的v型槽,推动送钻装置下降的摇杆,plc接受到信号后,控制滚筒装置(1.2)的两个变频电机(1.2.1)转动,滚筒(1.2.5)反转,通过钢丝绳的拉力,送钻装置(3)缓慢下降,直到后滚轮(3.6)接触到底座(2)后,会在底座(2)尾部的导轨(2.3)内侧滑行,当导轨(2.3)上的传感器检测到了后滚轮(3.6)到达此处,证明送钻装置(3)已经完全下降并且置于底座(2)里面,传感器会向plc控制柜(2.4)发出信号,plc控制柜(2.4)接收到信号后控制相应的电磁阀,滚筒装置(1.2)的两个电机停止转动,送钻装置(3)便不再动作,此时在程序中设定的所有排管架(5)和倾斜机构(2.1)可以执行排入动作,安全销(3.1)也可以下降,按下一侧的安全销下降按钮,plc控制柜(2.4)接收到信号后使安全销(3.1)所对应的液压缸电磁阀失电,此时安全销(3.1)下降,按下另一侧的踢出机构(3.2),踢出机构(3.2)所对应的液压缸电磁阀得电,液压缸动作,踢出机构(3.2)将钻杆踢出v型槽,此时钻杆滚至挡销(2.2)处停止,拿出挡销(2.2)并按下倾斜机构排出的按钮,plc控制柜(2.4)接收到信号后控制倾斜机构(2.1)所对应的液压缸电磁阀得电,倾斜机构(2.1)执行排出动作,将钻杆送到排管架(5)上,至此完成了电驱自动猫道系统的整个送钻过程。

技术总结
电驱自动猫道系统及控制方法,包括坡道,坡道一端放置于二层台上,另一端设置在底座上,送钻装置一端的前滚轮在坡道上滑行,另一端通过支架设置在底座上,钢丝绳绕过坡道和送钻装置;坡道上设置有绞绳轮,下方有滚筒装置;底座包括四个倾斜机构,倾斜机构的旁边都设置有挡销,底座尾部设置有导轨,导轨设置有底座后传感器,底座上设置有PLC控制柜和液压站,底座的两侧放置排管架,排管架端部设置有液压缸;送钻装置设置有踢出机构和安全销,送钻装置底部设置有水平放置的滑轮,送钻装置前端设置有前滚轮,后端下方设置有可在底座导轨上滑行的后滚轮。本发明缩小油箱的体积,减小液压站空间占用率,也保证了猫道在恶劣环境下送钻的稳定性。

技术研发人员:鲍泽富;聂丹阳;伏露;党鹏;王冲
受保护的技术使用者:西安石油大学
技术研发日:2020.02.27
技术公布日:2020.06.09

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