[发明专利]一种钻井顶驱吊环倾斜角度检测装置及方法

权利要求书

1.一种钻井顶驱吊环倾斜角度检测装置，其特征是：包括中央处理器、前倾开关（S1）、后倾开关（S2）、吊环浮动操作开关（S3）、倾斜液缸（1）、杆枪（2）、吊环（3）、钻杆吊卡（4），所述吊环（3）的下端连接钻杆吊卡（4），上端连接顶驱主体（5）；所述倾斜液缸（1）的一端连接在顶驱主体（5），另一端通过杆枪（2）连接在吊环（3）上，通过倾斜液缸（1）驱动杆枪（2）带动吊环（3）倾斜；

前倾开关（S1）、后倾开关（S2）和吊环浮动操作开关（S3）设置在司钻顶驱操作箱面板上，前倾开关（S1）连接的前倾信号，后倾开关（S2）连接的后倾信号和吊环浮动操作开关（S3）连接的浮动信号分别连接到中央处理器；

所述中央处理器在前倾或后倾开关接通时同步开始计时，在前倾或后倾开关关闭后停止计时，即可以得到倾斜开关的操作时长，再将操作时长与顶驱角度进行比例对应，即可得到对应的吊环倾斜角度；当浮动按钮按下时，吊环倾斜角度复位为零，同步将计时元器件的值清零，所以此时对应吊环的倾斜角度也为零。

2.根据权利要求1所述的钻井顶驱吊环倾斜角度检测装置，其特征是：所述的杆枪（2）通过卡箍（6）与吊环（3）的中部连接。

3.根据权利要求1所述的钻井顶驱吊环倾斜角度检测装置，其特征是：所述的吊环（3）的顶部通过环形结构与顶驱主体（5）连接，吊环（3）的底部通过环形结构与钻杆吊卡（4）连接。

4.根据权利要求1所述的钻井顶驱吊环倾斜角度检测装置，其特征是：所述的中央处理器采用PLC或单片机。

5.一种如权利要求1-4中提到的钻井顶驱吊环倾斜角度检测方法，其特征是：包括以下过程：

当操作顶驱吊环前倾时将前倾开关（S1）闭合，倾斜液缸杆枪收缩，拉动吊环向前倾斜一定角度，司钻操作顶驱吊环前倾到达所需角度后停止操作，开关断开，吊环被锁定在该倾斜角度；前倾开关（S1）闭合时间越长，吊环向前倾斜角度越大，直至倾斜液缸杆枪完全缩回，达到前倾最大角度；

当操作顶驱吊环后倾时将后倾开关（S2）闭合，倾斜液缸杆枪伸出，推动吊环向后倾斜一定角度，司钻操作顶驱吊环后倾到达所需角度后停止操作，开关断开，吊环被锁定在该倾斜角度；后倾开关（S2）闭合时间越长，吊环向后倾斜角度越大，直至倾斜液缸杆枪完全伸出；

无论吊环处于何种倾斜角度，当按下顶驱吊环浮动开关（S3）时，吊环浮动操作开关（S3）闭合，倾斜液缸进油与回油通道接通，吊环在重力作用下回到垂直状态；司钻每进行一次前倾或者后倾的操作后，施工作业完成，均通过浮动按钮将吊环倾斜收回至垂直浮动状态；

通过吊环倾斜角度检测装置的中央处理器分别对前倾开关（S1）、后倾开关（S2）的操作时间进行采集计时，并将操作时长与吊环倾斜角度相互对应，从而得到吊环倾斜角度数据，当按下顶驱吊环浮动开关（S3）后，吊环倾斜角度归零。

6.根据权利要求5所述的钻井顶驱吊环倾斜角度检测方法，其特征是：角度计算方法为：首先使吊环从浮动位置，也就是0角度，旋转至前倾最大角度，设吊环前倾所到达的最大角度为θ，前倾开关操作时长为T，通过测量得到θ数值，设前倾操作吊环的平均角速度设为V，则 V= θ/T；中央处理器对每一次前倾操作时长计时，由公式θ=V*T，可计算出每次前倾操作时对应的吊环倾斜角度，同理可得到吊环后倾角度。

7.根据权利要求5所述的钻井顶驱吊环倾斜角度检测方法，其特征是：

司钻操作后倾开关使得吊环倾斜到达即将与二层台发生挂蹭的位置，同时倾斜检测装置中央处理器记录该操作所用时长，设该时长为M，将M设置为防护触发值并存入中央处理器。