[发明专利]连续循环钻井系统的钻杆接头定位控制方法

摘要

连续循环钻井系统的钻杆接头定位控制方法，应用于石油钻井技术领域。包括钻井接单根过程中卸扣和上扣时的钻杆接头定位。激光测距仪检测顶驱下部钻杆上的标记I、标记III或标记II，区分钻杆接头所处位置；使用提升顶驱提升或下放钻杆；使用背钳进行上扣或卸扣操作。效果是：能够在连续循环钻井系统的主机密封腔内实现钻杆接头的准确定位，确保了腔内背钳能够顺利夹持钻杆接头，并正确判断对接接头的相对位置，提高了上卸扣操作的安全可靠性，降低故障隐患。

主权项

一种连续循环钻井系统的钻杆接头定位控制方法，包括钻井接单根过程中卸扣和上扣时的钻杆接头定位，其特征在于：卸扣时的钻杆接头定位：当激光测距仪(8)检测到顶驱下部钻杆(5)上的标记I(32)时，停止钻进并利用绞车(2)提升顶驱(6)和钻杆(12)；当激光测距仪(8)检测到顶驱下部钻杆(5)上的标记III(34)时，停止提升；启动钻井动力卡瓦(20)夹紧钻杆(12)后，用绞车(2)下放顶驱(6)，利用死绳固定器(11)上的压力传感器(35)检测大钩载荷，确保动力卡瓦牙板(30)牢固夹紧钻杆(12)并承受整个钻杆(12)的重量；与此同时，如果激光测距仪(8)检测到顶驱下部钻杆(5)上的标记II(33)，则说明钻杆接头(37)所处位置不正确，背钳(28)不能夹紧钻杆接头(37)，此时必须松开动力卡瓦牙板(30)，并提升顶驱(6)和钻杆(12)，重新进行定位；如果没有检测到标记II(33)的信号，则说明钻杆接头(37)定位正确；同时，利用安装在顶驱导轨(7)上的位移传感器B(31)或安装在绞车(2)滚筒上的旋转编码器(36)来检测顶驱(6)的位置，对上述定位情况进行确认；在钻杆接头(37)准确定位后，关闭腔内背钳(28)夹紧钻杆接头(37)，启动动力钳牙板(22)夹紧顶驱下部钻杆(5)；在关闭上半封闸板(26)和下半封闸板(29)后，开始卸扣操作，利用钻杆动力钳(13)和平衡补偿装置(17)卸开钻杆接头(37)后，通过绞车(2)提升顶驱下部钻杆(5)，并带动钻杆动力钳(13)上行；在提升过程中，利用安装在顶驱导轨(7)上的位移传感器B(31)或安装在绞车(2)滚筒上的旋转编码器(36)和主机上连接板(15)上的位移传感器A(14)来检测和确定顶驱下部钻杆(5)的位置，当确定顶驱下部钻杆(5)提升至全封闸板(27)上部时，停止提升；完成钻井液循环通道切换后，关闭全封闸板(27)，完成卸扣操作；上扣时的钻杆接头定位：首先用绞车(2)提升顶驱(6)，将新接钻杆(38)提至主机(1)的上部；启动挡板机构(16)的挡板油缸(24)关闭挡板(23)后，用绞车(2)下放顶驱(6)，并通过死绳固定器(11)上的压力传感器(35)检测大钩载荷，以此判断新接钻杆接头(39)是否与挡板(23)碰触，当确定与挡板(23)碰触时，停止下放；利用动力钳牙板(22)夹紧新接钻杆(38)，并与顶驱(6)配合完成新接钻杆(38)与顶驱下部钻杆(5)之间的上扣操作；然后松开动力钳牙板(22)并打开挡板(23)，用绞车(2)下放顶驱(6)，将新接钻杆接头(39)放入主机(1)的上腔(40)内，下放时用安装在顶驱导轨(7)上的位移传感器B(31)或安装在绞车(2)滚筒上的旋转编码器(36)检测和确定新接钻杆接头(39)下放位移，当新接钻杆接头(39)到达设定位置时，停止下放；用平衡补偿油缸(25)将钻杆动力钳(13)提升至设定高度后，启动动力钳牙板(22)夹紧新接钻杆(38)，并关闭上半封闸板(26)；在打开全封闸板(27)，并完成钻井液循环通道切换后，利用平衡补偿油缸(25)驱动钻杆动力钳(13)带动新接钻杆(38)下行，此时通过安装在顶驱导轨(7)上的位移传感器B(31)或安装在绞车(2)滚筒上的旋转编码器(36)以及主机上连接板(15)上的位移传感器A(14)检测和确定新接钻杆(38)下行位移，以此来判断新接钻杆接头(39)与钻杆接头(37)的相对位置和运动速度；当接钻杆接头(39)与钻杆接头(37)靠近时，及时调整控制参数，确保接钻杆接头(39)与钻杆接头(37)顺利对扣并完成上扣操作。