[发明专利]钻杆在线全自动压力矫直方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械技术领域的方法，具体是一种钻杆在线全自动压力矫直方法。

背景技术

油气井钻杆是用于石油天然气钻探开采的重要工具。石油工业专用无缝钢管—油井管包括钻柱构件(钻杆、钻铤等)和套管、油管。石油勘探开发的钻井作业必须使用钻杆和钻铤，固井必须使用套管，采油必须使用油管。根据统计，油井每钻进1米约需油井管62千克，其中套管48千克、油管10千克、钻杆3千克、钻铤0.5千克。在油气钻探过程中，钻杆要承受巨大的轴向压力和扭矩，且要求钻探深度达到数千米，这对于钻杆的直度提出了很高的要求。

钻杆是一种非等直径无缝钢管，两头经加厚工艺形成加厚端，热处理完成后通过避让加厚端办法对管身进行斜辊矫直。斜辊矫直效率高且矫直效果好，但难以保证管端附近的直度。这样就在斜辊矫直后补充压力矫直工艺针对管端矫直。目前国内钻杆压力矫直主要还依靠经验手动操作压力矫直机进行矫直。

经对现有技术的文献检索发现，中国台湾专利(专利号TW338102-A)介绍了一种轴类零件自动检测矫直系统。此系统包括检测机构、进给机构、矫直机构、物料收集机构以及带有自学习功能的软件等部分。它可以自动检测轴件的直度误差并在线矫直，矫直参数采用自学习的方法获得并用电机控制进给。此专利矫直对象是轴件，由于引证的矫直机构是电机驱动，导致压迫矫直过程稳定性不足，且不适合对大型工件矫直。自学习功能中的调整步长不能自由设定，也没有对自学习区分为粗调和精调，可导致收敛过慢或者发散。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种钻杆在线全自动压力矫直方法，使其基于压力矫直原理，实现了钻杆端部的在线全自动压力矫直，解决了钻杆端部直度超差的问题。本发明利用激光位移传感器检测，压力传感器和位移传感器控制液压缸进给，结合动态知识库技术、自学习技术和模糊理论，达到了很高的矫直精度和智能化水平。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

首先，用辊架传送钻杆并用光电开关精确定位到检测位，钻杆边旋转边用非接触方法检测其直度。如检测合格则传送钻杆下料，若不合格则首先进行矫直策略选择，确定矫直的策略，将钻杆准确定位到阶梯夹具中。

其次，在上位机的矫直参数动态知识库中提取矫直参数，即知道油缸须进给多大行程。

再次，开始液压驱动油缸进给，利用利用矫直行程控制技术实现油缸行程的精确控制，完成了一次矫直过程。

最后，矫直完成后进行复检，利用矫直参数自学习系统来自动调整、优化矫直参数，确保随矫直次数的增加，矫直效果会越来越理想。

所述的矫直策略选择是以工程经验为基础，在检测指标有两个及两个以上时，根据不同的检测结果，利用模糊自学习理论自动决策矫直方法，以实现矫直一次能满足多个检测指标。

所述的阶梯夹具是将普通夹具替换成阶梯夹具，阶梯夹具同时具有夹持管身和加厚端的能力，可使得矫直轴向位置更靠近管端。

所述的矫直参数动态知识库是指在上位机建立的一个动态知识库，用于存储矫直参数信息。对于钻杆来说，不同外径、钢级、夹具开距、检测结果对应不同的矫直进给量，但要用解析的方法势必导致公式过于复杂，且误差和可靠性未必理想。故首先建立矫直进给量动态知识库，根据钻杆直度检测结果，通过动态知识库提取相应的矫直参数。该动态知识库将随生产的进行而不断修正完善。

所述的矫直行程控制技术是指在油缸进给过程中，系统能够感知压头与钻杆的接触，在通过检测系统捕捉到接触点后，压头将继续进给一个位移量，该位移量是从动态知识库中获得的矫直进给量。这一功能是采用压力传感器感知油缸压力，采用位移传感器感知油缸行程实现的。

所述的矫直参数自学习系统是基于自学习理论的矫直参数的调整和优化。矫直参数的调整无须人工参与，通过自动试矫来不断优化参数，使得矫直能保证较高的一次成功率。