一种地面钻具自动移送系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种地面钻具自动移送系统，其包括排管架、辅助排管架以及位于排管架与辅助排管架之间的轨道，轨道上有能够往返运行于排管架与辅助排管架之间的移送小车，其还包括PLC控制器、传感器组和电磁阀组。传感器的信号反馈至PLC控制器，PLC控制器的输出信号发送给电磁阀执行相应动作，实现钻井作业过程中钻具在地面上的自动移送。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石油勘探设备技术，具体是一种地面钻具自动移送系统。
技术介绍
随着能源需求的急剧扩大及油气勘探开发的技术进步，陆地油气开采大多超过5000米甚至达到10000米以上，钻井作业钻具移送量非常巨大，目前钻井作业地面钻具移送采用人工配合吊机的方法进行。CN 104373062 A公开了一种移送小车、钻具移送机构及方法，该对比文献中，移送小车在钻具排管架与猫道排管架之间来回移送钻具，钻具排管架与猫道排管架间设置输送轨道以限制移送小车的行车路径。但该方案未采用自动化技术，如果由人工控制整个输送过程，输送效率仍较低。因而，如何应用自动化技术实现钻井钻具移送的高效性及安全性成为了亟待解决的问题，这也是国家对智能制造装备研发的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种地面钻具自动移送系统，其能够实现钻井作业过程中钻具在地面上的自动移送。本技术的技术方案如下:—种地面钻具自动移送系统，包括排管架、辅助排管架以及位于排管架与辅助排管架之间的轨道，轨道上有能够往返运行于排管架与辅助排管架之间的移送小车，移送小车包括具有轮子的底盘和围成平行四边形的四连杆机构和位于四连杆机构顶端的叉子，一支杆的顶端与四连杆机构转动连接且另一端与底盘转动连接，底盘上具有滑轨，四连杆机构的底部与滑轨滑动连接，四连杆机构的底部还连接有推动其在滑轨上滑动的B油缸，其还包括PLC控制器；排管架靠近移送小车的一端通过A油缸支承于地面，A油缸设置有用于检测其升降高度的A传感器，A油缸与PLC控制器之间连接有A电磁阀，A传感器与PLC控制器连接；移送小车的B油缸内置有用于测量活塞杆移动距离的位移传感器，移送小车连接有驱动其在轨道上运行的马达，轨道上对应移送小车的的极限位置设有A限位传感器和B限位传感器，A限位传感器靠近辅助排管架，B限位传感器靠近排管架，B油缸与PLC控制器之间连接有B电磁阀，马达与PLC控制器之间连接有C电磁阀，位移传感器、A限位传感器和B限位传感器分别与PLC控制器连接；辅助排管架远离移送小车的一端的支腿通过D油缸支承于地面，另一端设有用于检测该端高度的B传感器，D油缸与PLC控制器之间连接有D电磁阀，B传感器与PLC控制器连接，辅助排管架靠近移送小车的一端设置有用于检测辅助排管架上钻具最高层的高度的拉线式位移传感器。本方案的移送系统，PLC控制器是自动移送系统的控制核心，外围传感器的信号进入PLC控制器的数字/模拟量输入模块，操纵台的操纵信号进入PLC控制器的数字/模拟量输入模块，PLC控制器的输出信号由数字/模拟量输出模块发送给操纵台的显示器及电磁阀等执行元件，控制的逻辑通过控制程序实现。本方案的移送过程包含使钻具从辅助排管架通过移送小车移送到排管架一一“取钻”、从排管架通过移送小车移送到辅助排管架一一 “送钻”两个移送过程。本案利用PLC控制器的逻辑控制功能及传感器的实时反馈功能，通过程序控制，实现以移送小车为载体，将钻具在排管架及辅助排管架之间的自动往复移送。本技术采用PLC控制器结合传感器形成闭环控制，硬件设计简单，信息处理速度快，造价低，具有较高的可靠性、高效性和安全性。【附图说明】图1为本技术地面钻具自动移送系统的结构主视图；图2为本技术地面钻具自动移送系统的结构俯视图；图3为本技术地面钻具自动移送系统中移送小车的结构主视图；图4为图3中B油缸的行程与移送小车实际高度h的几何关系图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本技术作进一步的描述。—种地面钻具自动移送系统，如图1和图2所示，其包括排管架3、辅助排管架5以及位于排管架3与辅助排管架5之间的轨道15，轨道15上有能够往返运行于排管架3与辅助排管架5之间的移送小车4，移送小车4采用
技术介绍
中的专利文献公开的移送小车，该移送小车4包括具有轮子的底盘42和围成平行四边形的四连杆机构9和位于四连杆机构9顶端的叉子41，一支杆43的顶端与四连杆机构9转动连接且另一端与底盘42转动连接，底盘42上具有滑轨11，四连杆机构9的底部与滑轨11滑动连接，四连杆机构9的底部还连接有推动其在滑轨11上滑动的B油缸8。本移送系统是通过设置自动控制装置来实现自动移送钻具的，以PLC控制器2为主控单元，以电磁阀、油缸和马达12为电控执行单元，传感器为信息检测与反馈单元。排管架3靠近移送小车4的一端通过A油缸6支承于地面，排管架3的另一端通过销轴固定，A油缸6由A电磁阀19控制其升降，A油缸6的升降高度用A传感器7检测，A电磁阀19、A传感器7通过电缆线与PLC控制器2连接。移送小车4的B电磁阀20控制B油缸8推动四连杆机构9在滑轨11上滑动，使得移送小车4作升降运动，B电磁阀20通过电缆线与PLC控制器2连接。B油缸8内置位移传感器10，用于测量活塞杆的移动距离，位移传感器10通过电缆线与PLC控制器2连接。C电磁阀21控制马达12使得移送小车4在轨道15上作进退运动，C电磁阀21通过电缆线与PLC控制器2连接。轨道15上对应移送小车4的的极限位置设有A限位传感器14和B限位传感器13，A限位传感器14靠近辅助排管架5，B限位传感器13靠近排管架3，A限位传感器14和B限位传感器13通过电缆线与PLC控制器2连接。辅助排管架5远离移送小车4的一端的支腿由D油缸17支承于地面，D油缸17由D电磁阀22控制其升降运动，辅助排管架5的升降高度用B传感器16检测。辅助排管架5靠近移送小车4的一端设置拉线式位移传感器1810，拉线式位移传感器18用于检测辅助排管架5上钻具最高层的高度。D电磁阀22、B传感器16、拉线式位移传感器18通过电缆线与PLC控制器2连接。PLC控制器2是自动移送系统的控制核心，外围检测传感器的信号进入PLC控制器2的数字/模拟量输入模块，操纵台的操纵信号进入PLC控制器2的数字/模拟量输入模块，PLC控制器2的输出信号由数字/模拟量输出模块发送给操纵台的显示器及上述中的电磁阀，控制的逻辑通过内载的控制程序实现。采用上述地面钻具自动移送系统进行钻具自动移送，其分为取钻过程和送钻过程，该两个过程在实际生产中既可能交错进行，也可能是单个过程的连续。由于本技术中的移送小车4并非直降直升的结构，因此，如图3所示，取移送小车4上与四连杆机构9相关的铰接点A、B、C、D、E，B油缸8的行程需要经过换算，才能得到移送小车4的升降量。图4是B油缸8的行程与移送小车4的实际高度的关系示意图，根据移送小车4的运行轨迹，建立数学模型，得出B油缸8的行程与移送小车4的实际高度的关系函数，其中设:AB=X，CB = L1, CE = L2, Z DCB =Z Θ，则有:h = L2Sin θ，Θ = fj (L1), L1= f 2(x)，可得 h=f(x)。由于所得关系函数是多变量含反三角函数的高次函数h = f (X)，可通过计算机仿真，建立仿真数学模型h = 400，复合率可达98%以上。在PLC控制器2中编制该函数关系h = f0(x)程序，建立B油缸8行当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地面钻具自动移送系统，包括排管架、辅助排管架以及位于排管架与辅助排管架之间的轨道，轨道上有能够往返运行于排管架与辅助排管架之间的移送小车，移送小车包括具有轮子的底盘和围成平行四边形的四连杆机构和位于四连杆机构顶端的叉子，一支杆的顶端与四连杆机构转动连接且另一端与底盘转动连接，底盘上具有滑轨，四连杆机构的底部与滑轨滑动连接，四连杆机构的底部还连接有推动其在滑轨上滑动的B油缸，其特征在于：还包括PLC控制器；排管架靠近移送小车的一端通过A油缸支承于地面，A油缸设置有用于检测其升降高度的A传感器，A油缸与PLC控制器之间连接有A电磁阀，A传感器与PLC控制器连接；移送小车的B油缸内置有用于测量活塞杆移动距离的位移传感器，移送小车连接有驱动其在轨道上运行的马达，轨道上对应移送小车的的极限位置设有A限位传感器和B限位传感器，A限位传感器靠近辅助排管架，B限位传感器靠近排管架，B油缸与PLC控制器之间连接有B电磁阀，马达与PLC控制器之间连接有C电磁阀，位移传感器、A限位传感器和B限位传感器分别与PLC控制器连接；辅助排管架远离移送小车的一端的支腿通过D油缸支承于地面，另一端设有用于检测该端高度的B传感器，D油缸与PLC控制器之间连接有D电磁阀，B传感器与PLC控制器连接，辅助排管架靠近移送小车的一端设置有用于检测辅助排管架上钻具最高层的高度的拉线式位移传感器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英玲，涂永平，李海森，孙利伟，王启华，张永前，
申请(专利权)人：重庆大江工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：重庆;85