[发明专利]钻杆端部矫直的自动定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻杆端部矫直过程中钻杆轴向和圆周相位自动定位的方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

油井钻杆是石油勘探开采时驱动钻头向地层深处快速掘进的关键构件，因此对其直线度有很高的要求。由于油井钻杆长径比大、管壁薄、两端镦粗的形状特点，在其加工过程中，需要对其端部直线度超差的矫直盲区进行压力矫直。要完成矫直盲区的压力矫直，必须实现钻杆在轴向的精确定位和实现钻杆在圆周方向相位弯曲相位点的精确定位。

现有的油井钻杆压力矫直工艺方法采用人工矫直，轴向和圆周相位的定位完全凭目测手动定位，定位精度低、一致性差，劳动强度大、效率低、造成矫直产品直线度差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻杆端部矫直的自动定位方法，该方法使钻杆可以在矫直位置自动完成轴向和矫直相位的定位控制，提高了定位精度，缩短了检测和矫直地辅助时间，进而使矫直效率、矫直精度都得到明显地提高。

本发明是这样实现的：一种钻杆端部矫直的自动定位方法，是在矫直位置进行轴向和周向的矫直相位定位控制，其中：

轴向控制：

驱动系统控制轴向输送辊道，在输送辊道上将钻杆运送至矫直区，使钻杆矫直盲区暴露在位移传感器的检测视场中，由位移传感器检测钻杆的轴向位置后反馈给控制器输出控制驱动系统减低输送辊道速度，采用阶梯夹具将钻杆在夹具内部定位，待检测到钻杆就位后停止传送；

周向控制：

在钻杆到达检测工位后，提升旋转支架，使钻杆由旋转轮支撑；在钻杆上方的气缸下降，在弹簧的作用下，使橡胶滚轮压紧钻杆外侧，橡胶滚轮轴装有角度编码器；同时启动伺服驱动电机带动支架上的旋转轮滚动，驱动钻杆绕轴线自转，角度编码器通过橡胶滚轮被动旋转，根据钻杆直径和固定的橡胶滚轮直径，能确定钻杆转过的角位移，反馈给控制器完成自动定位。

所述位移传感器安装在输送辊道上方的测量架上，位移传感器包括若干个减速传感器，减速传感器输出信号给控制器，控制器内设置速度转换点，控制钻杆低速移动。

所述位移传感器还包括停止传感器，停止传感器输出信号给控制器，控制器控制钻杆精确定位在阶梯夹具内部。

本发明采用光电检测器件与自适应的延时技术相配合的控制方法，实现了钻杆在阶梯夹具内轴向的自动精确定位；采用弹簧压轮与旋转编码器相配合的控制方法，实现了钻杆在圆周相位的自动精确定位。与人工定位方法相比，本发明的定位方法提高了效率30％以上，定位精度提高了60％以上，而且安全性也得到了大大提高。

附图说明

图1为本发明钻杆端部矫直的自动定位方法轴向定位示意图；

图2为本发明的周向定位示意图；

图3为包含有角度编码器的结构示意图；

图4为图3的侧视图。

图中：1阶梯夹具；2减速传感器；3停止传感器；4钻杆；5旋转轮；6输送辊道；7气缸；8气缸固定支架；9双侧稳定滚轮；10提升装置(旋转支架)；11弹簧；12角度编码器；13橡胶滚轮(压紧胶轮)；14安装板；15测量架；16稳定滚轮支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1、图2、图3、图4，一种钻杆端部矫直的自动定位方法，是在矫直位置进行轴向和周向的矫直相位定位控制，其中：

轴向控制：参见图1，

驱动系统控制轴向输送辊道6，在输送辊道上将钻杆4从右至左运送至矫直区，使钻杆4矫直盲区充分暴露在位移传感器2、3的检测视场中，位移传感器2、3安装在输送辊道上方的测量架15上，由位移传感器2、3检测钻杆4的轴向位置后反馈给控制器输出控制驱动系统减低输送辊道6速度。

位移传感器2、3包括二个减速传感器2和二个停止传感器3，一个减速传感器2和一个停止传感器3作为一组分别设置在测量架15的两端，减速传感器2为激光位移传感器，减速传感器2输出信号给控制器，控制器内设置速度转换点，控制钻杆4低速移动；停止传感器3为光纤位移传感器，停止传感器3输出信号给控制器，利用停止传感器3对钻杆4进行探测并启动延时控制，完成钻杆4在阶梯夹具1内的精密轴向定位。阶梯夹具1内呈阶梯状，便于对钻杆4端部(轴向)定位。

周向控制：参见图2、图3和图4，