雷先革 涂志威 蔣新 邊雙賓（中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司，天津 300272）

雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)自動(dòng)送鉆裝置研究

雷先革 涂志威 蔣新 邊雙賓（中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司，天津 300272）

石油鉆機(jī)上配備自動(dòng)送鉆裝置已成為一種趨勢(shì)，不論在陸地還是在海洋鉆井都在積極推廣使用自動(dòng)送鉆。這不僅僅因?yàn)槭褂米詣?dòng)送鉆可以大大地減輕司鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是可以提高鉆機(jī)的機(jī)械鉆速和鉆井質(zhì)量，降低鉆井成本。在現(xiàn)代化鉆井過(guò)程中，自動(dòng)送鉆更能顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性，本文重點(diǎn)介紹雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)自動(dòng)送鉆裝置在石油鉆井行業(yè)的應(yīng)用。

雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)；自動(dòng)送鉆；PLC；鉆壓

目前，自動(dòng)送鉆系統(tǒng)有以下兩種：一種是基于盤(pán)式剎車(chē)的自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，即通過(guò)控制盤(pán)式剎車(chē)的剎車(chē)力，來(lái)維持鉆頭處的鉆壓基本恒定，實(shí)現(xiàn)恒鉆壓鉆進(jìn)；另外一種是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，即通過(guò)變頻器和變頻電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆。前者由于盤(pán)式剎車(chē)多個(gè)剎車(chē)片的同步性和動(dòng)作靈敏性，使剎車(chē)力難以控制，直接影響自動(dòng)送鉆系統(tǒng)的性能，而后者需要增加新的設(shè)備，使用受到限制。

本文介紹了一種雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)自動(dòng)送鉆裝置，即以雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，取代盤(pán)式剎車(chē)，在PLC中通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，使鉆壓基本維持恒定，實(shí)現(xiàn)恒鉆壓鉆進(jìn)。

自動(dòng)送鉆原理

雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)是一種配套于石油鉆機(jī)上的控制系統(tǒng)，由軟件和硬件兩大部分組成，軟件包括PLC及程序，硬件包括ADS電控箱、氣控閥箱、以及裝于現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)位置處的變送器、編碼器等，軟硬件的有機(jī)結(jié)合，形成鉆壓與氣缸壓力的閉環(huán)控制，輸出的兩路模擬量電信號(hào)分別控制氣路的大、小氣缸比例閥，比例閥的輸出氣壓經(jīng)繼動(dòng)器放大后，進(jìn)而分別控制雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)大、小氣缸的氣壓，實(shí)現(xiàn)了正常鉆進(jìn)時(shí)恒壓送鉆功能和對(duì)設(shè)備的安全保護(hù)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)自動(dòng)送鉆特點(diǎn)

1.連續(xù)均勻自動(dòng)送鉆,提升鉆井質(zhì)量、效率和速度；2.可隨時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警及調(diào)整鉆壓、鉆速；

3.降低司鉆人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高鉆井效率；

4.鉆進(jìn)安全保障，避免溜鉆、頓鉆事故；

5.采用一鍵式啟動(dòng)，手、自動(dòng)無(wú)擾切換方便、快捷；6.防瞌睡報(bào)警器可作為選件配置。

現(xiàn)場(chǎng)安裝

測(cè)試數(shù)據(jù)分析

2013年本自動(dòng)送鉆裝置在渤海鉆探鉆井一公司井隊(duì)進(jìn)行了幾口井的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)同井段手動(dòng)送鉆與自動(dòng)送鉆測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。

雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)自動(dòng)送鉆裝置在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試運(yùn)行穩(wěn)定，司鉆應(yīng)用該設(shè)備后反應(yīng)良好，不但降低了司鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且提高了鉆機(jī)的機(jī)械鉆速和鉆井質(zhì)量，降低了鉆井成本，可廣泛應(yīng)用于配備雙氣缸氣動(dòng)水冷剎車(chē)的海洋與陸地鉆機(jī)。

[1]廖常初.大中型PLC應(yīng)用教程.機(jī)械工業(yè)出版社2005.

[2]羅超.淺談我國(guó)石油鉆機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展策略.石油機(jī)械2003.1.

[3]崔麗瓊.石油鉆機(jī)恒壓自動(dòng)送鉆系統(tǒng)研究.蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2007.

雷先革(1968-)，漢，湖南常德，碩士研究生，高工，石油裝備，中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司。