一种猫道滑靴自动控制系统技术方案

本发明专利技术涉及石油及天然气钻探技术领域，具体涉及一种猫道滑靴自动控制系统，包括双向液压马达，双向液压马达的第一油路和第二油路均通过主油路换向阀与液压站连通，第一油路的压力为P1，第二油路的压力为P2，压差ΔP＝P1‑P2；第一油路连接有第一控制模块，第二油路连接有第二控制模块，分别用于调节P1和P2，从而控制ΔP，以使双向液压马达的推力F1小于或等于猫道滑靴在下行过程中受到的阻力F2，同时使F1与钻具重力G沿猫道滑靴运动方向的分力F3之和大于F2(F1+F3＞F2)。本发明专利技术使猫道滑靴的运动能够自动适应顶驱下放速度，不会因钻具两端速度不匹配或猫道滑靴的滑动阻力等因素出现钻具卡滞、弯曲、跳动和滑出，降低了劳动强度和人力成本，增加了安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种猫道滑靴自动控制系统
本专利技术涉及石油及天然气钻探
，特别涉及一种猫道滑靴自动控制系统。
技术介绍
为了提高起下钻具的效率和降低劳动强度，动力猫道的应用日渐广泛，猫道滑靴是动力猫道的核心部件之一；甩钻工况时，顶驱通过吊卡抓紧钻具的母头下放，钻具的公头放在猫道滑靴中，猫道滑靴在液压马达的驱动下在动力猫道的支撑梁内部滑动；配合动力猫道的举升和下放动作，实现钻具在钻台面和地面之间的运送，大幅提高了运送钻具的效率。但是在实际操作中，特别是在猫道滑靴回缩下放钻具的过程中，由于钻具的两端分别连接顶驱和猫道滑靴，下放钻具时需要顶驱和猫道滑靴在运动速度上紧密配合，即需要两名工人，一名操作顶驱下放，一名操作滑靴运动，两人需要紧密配合，才能保证钻具两端的速度匹配，使钻具下放动作顺利实施。实际操作时，由于顶驱运动方向和猫道滑靴运动方向之间的夹角不断变化，工人之间的配合十分困难，作业效率低；且容易因配合失当导致钻具两端的运动速率差异，引起钻具卡滞、弯曲、跳动甚至滑出，严重影响作业安全。
技术实现思路
本专利技术针对现有动力猫道操作中，猫道滑靴在运动速率上难以与顶驱紧密配合、工人操作难度大的技术缺陷，提出一种猫道滑靴自动控制系统；使用本专利技术控制猫道滑靴，使猫道滑靴的运动速度能够自动适应顶驱下放速度，不会因钻具两端速度不匹配或猫道滑靴的滑动阻力等因素出现钻具卡滞、弯曲、跳动和滑出，只需一名工人控制顶驱下放即可，无需控制猫道滑靴，降低了劳动强度和人力成本，增加了安全性，提高了生产效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种猫道滑靴自动控制系统，包括双向液压马达，所述双向液压马达的第一油路和第二油路均通过主油路换向阀与液压站连通，所述第一油路的压力为P1、第二油路的压力为P2，压差ΔP＝P1-P2；所述第一油路和第二油路上分别设有压力测量装置一和压力测量装置二；所述第一油路连接有第一控制模块，所述第二油路连接有第二控制模块，所述第一控制模块和第二控制模块分别用于调节P1和P2，从而控制ΔP，以使所述双向液压马达的推力F1小于或等于猫道滑靴在下行过程中受到的阻力F2，同时使F1与钻具重力G沿猫道滑靴运动方向的分力F3之和大于F2。下放钻具时，液压站通过第一油路向双向液压马达输送高压液压油，以驱动双向液压马达转动，液压马达返出的液压油返回液压站进行循环使用，主油路换向阀用于在第一油路和第二油路之间切换高压液压油，以实现双向液压马达的正反转功能，压力测量装置用于观察或采集第一油路和第二油路内的油压；动力猫道在下放钻具的过程中，顶驱将钻具下放，猫道滑靴回缩；不同于传统动力猫道，本专利技术只需开启第一控制模块和第二控制模块，猫道滑靴即可自动匹配顶驱完成钻具下放动作，不会因钻具两端速度不匹配或猫道滑靴的滑动阻力等因素出现钻具卡滞、弯曲、跳动和滑出，只需一名工人控制顶驱下放即可；实现上述功能的基本原理是：第一控制模块和第二控制模块将对猫道滑靴的速度控制转化为力平衡控制，使承载钻具的猫道滑靴在下行过程中始终处于近似力平衡状态，从而自动匹配顶驱下行过程中的速度变化；实现上述功能的具体过程为：顶驱下放钻具过程中，第一控制模块和第二控制模块分别将第一油路和第二油路的压力稳定在P1和P2上下一定范围内，从而得到一个相对稳定的ΔP；由于双向液压马达的两个油路之间恒定存在压力差ΔP，双向液压马达就向与其连接的猫道滑靴恒定地施加推力F1；由于猫道滑靴下行过程中的阻力F2基本恒定，则设定P1和P2，使ΔP对应的F1小于或等于F2(F1≤F2)，使猫道滑靴处于近似力平衡状态，即悬浮状态，以保证在顶驱没有动作时，猫道滑靴不能单独动作；同时，使F1与钻具重力G沿所述猫道滑靴运动方向的分力F3之和大于F2(F1+F3＞F2)，以保证顶驱动作时，近似力平衡的猫道滑靴能够在钻具重力G作用下沿轨道向下运动，不再需要人为控制，从而实现对顶驱下行速度的自动适应功能；第一控制模块和第二控制模块对ΔP的控制可以是开环控制，也可以是闭环控制，应根据实际工况进行选择；由于控压阀的固有特性会影响ΔP的精度，在钻具重力G远大于控压阀对ΔP的影响时，可选择开环控制，以简化设备、降低成本；在钻具重力G远小于或接近控压阀对ΔP的影响时，可选择闭环控制，以提高ΔP的控制精度和响应速度，使滑靴的近似力平衡状态更加稳定，保障作业效率和操作安全；使用本专利技术控制猫道滑靴，使猫道滑靴的运动速度能够自动适应顶驱下放速度，不会因钻具两端速度不匹配或猫道滑靴的滑动阻力等因素出现钻具卡滞、弯曲、跳动和滑出，只需一名工人控制顶驱下放即可，无需控制猫道滑靴，降低了劳动强度和人力成本，增加了安全性，提高了生产效率。作为本专利技术的优选方案，所述第一控制模块包括手动控制油路一和/或自动控制油路一，所述手动控制油路一和/或自动控制油路一的入口连接所述第一油路，出口与所述液压站连通；所述第二控制模块包括手动控制油路二和/或自动控制油路二；所述手动控制油路二和/或自动控制油路二的入口连接所述第二油路，出口与所述液压站连通；所述手动控制油路一和/或自动控制油路一用于与所述手动控制油路二和/或自动控制油路二相互组合，以匹配不同的控制精度要求。自动控制油路和手动控制油路的组合是为了适配实际工况需求，两者可以以不同的形式来实现相应控制精度；具体而言，可以是第一控制模块和第二控制模块都采用手动控制油路或自动控制油路，也可以是二者分别采用精度不同的控制油路。作为本专利技术的优选方案，所述手动控制油路一包括换向阀一，所述换向阀一的入口连接所述第一油路，所述换向阀一的出口连接手动控压阀一的入口，所述手动控压阀一的出口与所述液压站连通；所述自动控制油路一包括换向阀一，所述换向阀一的入口连接所述第一油路，所述换向阀一的出口连接自动控压阀一的入口，所述自动控压阀一的出口与所述液压站连通，所述自动控压阀一配套连接有比例阀一；所述手动控制油路二包括手动控压阀二，所述手动控压阀二的入口通过液控单向阀连接所述第二油路，所述手动控压阀二的出口与所述液压站连通，所述液控单向阀的开关动作由所述换向阀一的出口油压控制；所述自动控制油路二包括换向阀二，所述换向阀二的入口连接所述第二油路，所述换向阀二的出口连接自动控压阀二的入口，所述自动控压阀二的出口与所述液压站连通，所述自动控压阀二配套连接有比例阀二。此处是对各控制油路的具体化，手动控压阀一和手动控压阀二用于钻具重力G远大于控压阀对ΔP的影响时对应的低精度控制，即此时自动控压阀一、比例阀一、自动控压阀二和比例阀二不工作，由工人提前将手动控压阀一和手动控压阀二的控制压力调节为P1和P2，即可开始作业；自动控压阀一、比例阀一、自动控压阀二和比例阀二用于钻具重力G远小于或接近控压阀对ΔP的影响时对应的高精度控制，相应的，手动控压阀一和手动控压阀二不工作；此时可采用开环控制或闭环控制：开环控制时，根据测算出的ΔP理论值，由操作人员根据压力测量装置提供的实时数据，通过比例阀一和比例阀二分别控制自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种猫道滑靴自动控制系统，其特征在于，包括双向液压马达(7)，所述双向液压马达(7)的第一油路(1)和第二油路(2)均通过主油路换向阀(5)与液压站(6)连通，所述第一油路(1)的压力为P1、第二油路(2)的压力为P2，压差ΔP＝P1-P2；/n所述第一油路(1)和第二油路(2)上分别设有压力测量装置一(11)和压力测量装置二(21)；/n所述第一油路(1)连接有第一控制模块(3)，所述第二油路(2)连接有第二控制模块(4)，所述第一控制模块(3)和第二控制模块(4)分别用于调节P1和P2，从而控制ΔP，以使所述双向液压马达(7)的推力F1小于或等于猫道滑靴(1031)的阻力F2，同时使F1与钻具(102)重力G沿所述猫道滑靴(1031)运动方向的分力F3之和大于F2。/n

【技术特征摘要】
1.一种猫道滑靴自动控制系统，其特征在于，包括双向液压马达(7)，所述双向液压马达(7)的第一油路(1)和第二油路(2)均通过主油路换向阀(5)与液压站(6)连通，所述第一油路(1)的压力为P1、第二油路(2)的压力为P2，压差ΔP＝P1-P2；
所述第一油路(1)和第二油路(2)上分别设有压力测量装置一(11)和压力测量装置二(21)；
所述第一油路(1)连接有第一控制模块(3)，所述第二油路(2)连接有第二控制模块(4)，所述第一控制模块(3)和第二控制模块(4)分别用于调节P1和P2，从而控制ΔP，以使所述双向液压马达(7)的推力F1小于或等于猫道滑靴(1031)的阻力F2，同时使F1与钻具(102)重力G沿所述猫道滑靴(1031)运动方向的分力F3之和大于F2。


2.根据权利要求1所述的一种猫道滑靴自动控制系统，其特征在于，所述第一控制模块(3)包括手动控制油路一(31)和/或自动控制油路一(32)，所述手动控制油路一(31)和/或自动控制油路一(32)的入口连接所述第一油路(1)，出口与所述液压站(6)连通；
所述第二控制模块(4)包括手动控制油路二(41)和/或自动控制油路二(42)；所述手动控制油路二(41)和/或自动控制油路二(42)的入口连接所述第二油路(2)，出口与所述液压站(6)连通；
所述手动控制油路一(31)和/或自动控制油路一(32)用于与所述手动控制油路二(41)和/或自动控制油路二(42)相互组合，以匹配不同的控制要求。


3.根据权利要求2所述的一种猫道滑靴自动控制系统，其特征在于，所述手动控制油路一(31)包括换向阀一(311)，所述换向阀一(311)的入口连接所述第一油路(1)，所述换向阀一(311)的出口连接手动控压阀一(312)的入口，所述手动控压阀一(312)的出口与所述液压站(6)连通；
所述自动控制油路一(32)包括换向阀一(311)，所述换向阀一(311)的入口连接所述第一油路(1)，所述换向阀一(311)的出口连接自动控压阀一(321)的入口，所述自动控压阀一(321)的出口与所述液压站(6)连通，所述自动控压阀一(321)配套连接有比例阀一(322)；
所述手动控制油路二(41)包括手动控压阀二(412)，所述手动控压阀二(412)的入口通过液控单向阀(411...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，周文会，吕岩，唐爱民，柴俊卿，张伟，
申请(专利权)人：四川宏华石油设备有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51