一種地面鉆具自動移送系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油勘探設(shè)備技術(shù)，具體是一種地面鉆具自動移送系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源需求的急劇擴大及油氣勘探開發(fā)的技術(shù)進步，陸地油氣開采大多超過5000米甚至達到10000米以上，鉆井作業(yè)鉆具移送量非常巨大，目前鉆井作業(yè)地面鉆具移送采用人工配合吊機的方法進行。CN 104373062 A公開了一種移送小車、鉆具移送機構(gòu)及方法，該對比文獻中，移送小車在鉆具排管架與貓道排管架之間來回移送鉆具，鉆具排管架與貓道排管架間設(shè)置輸送軌道以限制移送小車的行車路徑。但該方案未采用自動化技術(shù)，如果由人工控制整個輸送過程，輸送效率仍較低。因而，如何應(yīng)用自動化技術(shù)實現(xiàn)鉆井鉆具移送的高效性及安全性成為了亟待解決的問題，這也是國家對智能制造裝備研發(fā)的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種地面鉆具自動移送系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井作業(yè)過程中鉆具在地面上的自動移送。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]—種地面鉆具自動移送系統(tǒng)，包括排管架、輔助排管架以及位于排管架與輔助排管架之間的軌道，軌道上有能夠往返運行于排管架與輔助排管架之間的移送小車，移送小車包括具有輪子的底盤和圍成平行四邊形的四連桿機構(gòu)和位于四連桿機構(gòu)頂端的叉子，一支桿的頂端與四連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接且另一端與底盤轉(zhuǎn)動連接，底盤上具有滑軌，四連桿機構(gòu)的底部與滑軌滑動連接，四連桿機構(gòu)的底部還連接有推動其在滑軌上滑動的B油缸，其還包括PLC控制器；排管架靠近移送小車的一端通過A油缸支承于地面，A油缸設(shè)置有用于檢測其升降高度的A傳感器，A油缸與PLC控制器之間連接有A電磁閥，A傳感器與PLC控制器連接；移送小車的B油缸內(nèi)置有用于測量活塞桿移動距離的位移傳感器，移送小車連接有驅(qū)動其在軌道上運行的馬達，軌道上對應(yīng)移送小車的的極限位置設(shè)有A限位傳感器和B限位傳感器，A限位傳感器靠近輔助排管架，B限位傳感器靠近排管架，B油缸與PLC控制器之間連接有B電磁閥，馬達與PLC控制器之間連接有C電磁閥，位移傳感器、A限位傳感器和B限位傳感器分別與PLC控制器連接；輔助排管架遠離移送小車的一端的支腿通過D油缸支承于地面，另一端設(shè)有用于檢測該端高度的B傳感器，D油缸與PLC控制器之間連接有D電磁閥，B傳感器與PLC控制器連接，輔助排管架靠近移送小車的一端設(shè)置有用于檢測輔助排管架上鉆具最高層的高度的拉線式位移傳感器。
[0006]本方案的移送系統(tǒng)，PLC控制器是自動移送系統(tǒng)的控制核心，外圍傳感器的信號進入PLC控制器的數(shù)字/模擬量輸入模塊，操縱臺的操縱信號進入PLC控制器的數(shù)字/模擬量輸入模塊，PLC控制器的輸出信號由數(shù)字/模擬量輸出模塊發(fā)送給操縱臺的顯示器及電磁閥等執(zhí)行元件，控制的邏輯通過控制程序?qū)崿F(xiàn)。
[0007]本方案的移送過程包含使鉆具從輔助排管架通過移送小車移送到排管架一一“取鉆”、從排管架通過移送小車移送到輔助排管架一一 “送鉆”兩個移送過程。本案利用PLC控制器的邏輯控制功能及傳感器的實時反饋功能，通過程序控制，實現(xiàn)以移送小車為載體，將鉆具在排管架及輔助排管架之間的自動往復移送。
[0008]本實用新型采用PLC控制器結(jié)合傳感器形成閉環(huán)控制，硬件設(shè)計簡單，信息處理速度快，造價低，具有較高的可靠性、高效性和安全性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型地面鉆具自動移送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0010]圖2為本實用新型地面鉆具自動移送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0011]圖3為本實用新型地面鉆具自動移送系統(tǒng)中移送小車的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0012]圖4為圖3中B油缸的行程與移送小車實際高度h的幾何關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0014]—種地面鉆具自動移送系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，其包括排管架3、輔助排管架5以及位于排管架3與輔助排管架5之間的軌道15，軌道15上有能夠往返運行于排管架3與輔助排管架5之間的移送小車4，移送小車4采用【背景技術(shù)】中的專利文獻公開的移送小車，該移送小車4包括具有輪子的底盤42和圍成平行四邊形的四連桿機構(gòu)9和位于四連桿機構(gòu)9頂端的叉子41，一支桿43的頂端與四連桿機構(gòu)9轉(zhuǎn)動連接且另一端與底盤42轉(zhuǎn)動連接，底盤42上具有滑軌11，四連桿機構(gòu)9的底部與滑軌11滑動連接，四連桿機構(gòu)9的底部還連接有推動其在滑軌11上滑動的B油缸8。
[0015]本移送系統(tǒng)是通過設(shè)置自動控制裝置來實現(xiàn)自動移送鉆具的，以PLC控制器2為主控單元，以電磁閥、油缸和馬達12為電控執(zhí)行單元，傳感器為信息檢測與反饋單元。
[0016]排管架3靠近移送小車4的一端通過A油缸6支承于地面，排管架3的另一端通過銷軸固定，A油缸6由A電磁閥19控制其升降，A油缸6的升降高度用A傳感器7檢測，A電磁閥19、A傳感器7通過電纜線與PLC控制器2連接。
[0017]移送小車4的B電磁閥20控制B油缸8推動四連桿機構(gòu)9在滑軌11上滑動，使得移送小車4作升降運動，B電磁閥20通過電纜線與PLC控制器2連接。B油缸8內(nèi)置位移傳感器10，用于測量活塞桿的移動距離，位移傳感器10通過電纜線與PLC控制器2連接。C電磁閥21控制馬達12使得移送小車4在軌道15上作進退運動，C電磁閥21通過電纜線與PLC控制器2連接。軌道15上對應(yīng)移送小車4的的極限位置設(shè)有A限位傳感器14和B限位傳感器13，A限位傳感器14靠近輔助排管架5，B限位傳感器13靠近排管架3，A限位傳感器14和B限位傳感器13通過電纜線與PLC控制器2連接。
[0018]輔助排管架5遠離移送小車4的一端的支腿由D油缸17支承于地面，D油缸17由D電磁閥22控制其升降運動，輔助排管架5的升降高度用B傳感器16檢測。輔助排管架5靠近移送小車4的一端設(shè)置拉線式位移傳感器1810，拉線式位移傳感器18用于檢測輔助排管架5上鉆具最高層的高度。D電磁閥22、B傳感器16、拉線式位移傳感器18通過電纜線與PLC控制器2連接。
[0019]PLC控制器2是自動移送系統(tǒng)的控制核心，外圍檢測傳感器的信號進入PLC控制器2的數(shù)字/模擬量輸入模塊，操縱臺的操縱信號進入PLC控制器2的數(shù)字/模擬量輸入模塊，PLC控制器2的輸出信號由數(shù)字/模擬量輸出模塊發(fā)送給操縱臺的顯示器及上述中的電磁閥，控制的邏輯通過內(nèi)載的控制程序?qū)崿F(xiàn)。
[0020]采用上述地面鉆具自動移送系統(tǒng)進行鉆具自動移送，其分為取鉆過程和送鉆過程，該兩個過程在實際生產(chǎn)中既可能交錯進行，也可能是單個過程的連續(xù)。由于本實用新型中的移送小車4并非直降直升的結(jié)構(gòu)，因此，如圖3所示，取移送小車4上與四連桿機構(gòu)9相關(guān)的鉸接點A、B、C、D、E，B油缸8的行程需要經(jīng)過換算，才能得到移送小車4的升降量。圖4是B油缸8的行程與移送小車4的實際高度的關(guān)系示意圖，根據(jù)移送小車4的運行軌跡，建立數(shù)學模型，得出B油缸8的行程與移送小車4的實際高度的關(guān)系函數(shù)，其中設(shè):AB=X，CB = L1, CE = L2, Z DCB =Z Θ，則有:h = L2Sin θ，Θ = fj (L1), L1= f 2(x)，可得 h=f(x)。由于所得關(guān)系函數(shù)是多變量含反三角函數(shù)的高次函數(shù)h = f (X)，可通過計算機仿真，建立仿真數(shù)學模型h = 400，復合率可達98%以上。在PLC控制器2中編制該函數(shù)關(guān)系h = f0(x)程序，建立B油缸8行