[发明专利]一种钻机悬吊系统一体化自动预警防碰装置

说明书

本发明公开一种钻机悬吊系统一体化自动预警防碰装置，包括：导气龙头，包括导气直接头、通气同步轴、同轴旋转编码器；输入单元；处理单元，用于基于同轴旋转编码器的A、B相序脉冲首次触发判断游车处于上行状态或下行状态；用于当判断游车处于上行状态时对同轴旋转编码器当前输出的脉冲个数在已累计脉冲总数的基础进行累加，得到当前累计脉冲总数M；用于当判断游车处于上行状态、接收到表征吊环处于非悬浮状态的非悬浮信号以及S=H₁时发出刹车指令和报警指令；用于当判断游车处于下行状态以及S≤0时发出刹车指令和报警指令；执行单元；报警单元；报警解除按钮；显示单元。它能防止碰撞天车、顶驱未收回吊环倾斜碰撞二层台、碰砸转盘。

技术领域

本发明涉及石油钻井工程安全控制技术，尤其是涉及一种钻机悬吊系统一体化自动预警防碰装置。

背景技术

顶部驱动钻井系统（以下简称顶驱系统，或称顶驱）是用以取代转盘钻井的新型石油钻井装备。顶驱是20世纪80年代以来发展起来的重大石油钻井装备，采用顶部驱动钻井系统能大大的降低钻井卡钻事故几率，提高作业效率和工作的安全性。被誉为近代钻井装备的三大革命性技术成果之一。

随着石油钻井技术的不断发展，顶驱在钻井过程中可用立根钻进，减少2/3的上扣卸扣工作量。借助于倾斜臂和旋转头的作用，井口上卸扣作业和二层台作业的体力劳动强度大大减轻。在起下钻过程中遇卡或遇阻，可迅速使顶驱接上钻具，循环泥浆进行划眼作业。在下套管时，借助于吊环倾斜机构抓取套管，在上扣时顶驱有扶正作用，可避免乱扣错扣，大大提高下套管速度。在定向钻进中，可用刹车机构刹住顶驱主轴，进行定向造斜。因此，顶驱在国内外钻井中的应用越来越广泛。

但随着顶驱的广泛应用，其机械吊臂和旋转头的特有作用，在特殊作业时也导致了一些事故的发生。顶驱在起下钻时需要不停地重复吊环前倾、后倾、悬浮（中位）过程，同时也要重复上提到二层台之上和下方到井口的上下运动过程，这是一种必须的施工程序；正常的操作是不管吊环前倾还是后倾必须再按一下悬浮或中位按钮，在吊环保持垂直状态时才能使顶驱上、下行，目的是避免吊环在倾斜状态时顶驱上、下运动造成挂、碰二层台。比如，在起下钻作业时，需要井架工人爬上二层台的猴台处，待司钻旋转顶驱操控台上的前倾旋钮使机械吊臂前倾，然后井架工人与之相互配合，完成上扣卸扣、取放立根、接立根等作业。正常情况下机械吊臂完成前倾作业后，司钻必须按下操控台上的报警解除按钮，使伺服机械吊臂倾斜的液压油缸处于浮动状态，机械吊臂在重力作用下会回到中位后，游车方能上下行。但在实际顶驱操作时，由于司钻的误操作未能按下报警解除按钮，使前倾的机械吊臂在完成作业后未能及时归中位。此时若游车上下行进，前倾的机械吊臂将会与井架工人所站的猴台发生碰撞，从而导致严重的安全事故。

另外，钻机在游车上下运行过程中，也易发生碰撞天车、转盘。

为了有效消除碰撞天车、顶驱未收回吊环倾斜碰撞二层台、碰砸转盘等安全事故，可以通过增加相关装置或设备来解决前述问题，以确保设备安全以及操作人员人身安全。但是，如果增加安装过多的装置或设备，比如在井架、游车等已有设施、设备上安装相应装置或设备，会对现场司钻等施工造成影响，同时也会增加安全隐患，一般不允许。

为此，期望寻求一种技术以至少减轻前述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种钻机悬吊系统一体化自动预警防碰装置，以消除碰撞天车、顶驱未收回吊环倾斜碰撞二层台、碰砸转盘等安全事故。

本发明通过下述技术方案实现：

一种钻机悬吊系统一体化自动预警防碰装置，包括：

导气龙头，其包括导气直接头、通气同步轴、同轴旋转编码器，通气同步轴套装于导气直接头内并能以自身轴线为轴旋转，通气同步轴的第一端与绞车滚筒的转轴连接，通气同步轴的第二端与同轴旋转编码器连接；绞车滚筒旋转一周，同轴旋转编码器输出1024个脉冲；