一种顶驱控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种顶驱控制器，包括箱体、显示输入设备和控制设备，控制设备包括控制电路主板、中央处理模块、供电模块、数据采集模块、指令发送模块、电源端口、输入端口、输出端口和信号控制开关，输入端口通过数据采集模块与中央处理模块连接，输出端口通过指令发射模块与中央处理模块连接，信号控制开关与中央处理模块连接；显示输入设备包括触摸屏、显示模块、附加值设定模块、正反向扭矩输入模块、正反向圈数输入模块、正反向转速输入模块和正反向保持时间输入模块。本实用新型专利技术能控制顶驱顺时针或逆时针旋转而不改变用于控制井眼轨迹的弯井下动力钻具的相对方向，降低了钻具摩阻扭矩，提高了滑动钻井速度和效率。提高了滑动钻井速度和效率。提高了滑动钻井速度和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种顶驱控制器


[0001]本技术涉及石油钻井自动控制
，尤其涉及一种顶驱控制器。

技术介绍

[0002]在定向井、水平井滑动钻井过程中，螺杆以上的部分钻柱不转动，钻头依靠螺杆钻具的动力进行破岩，但由于重力作用部分钻具躺在井眼下壁，使钻具与井壁的静摩擦力增大，井口施加的钻压被井壁摩擦力分担，作用在钻头上的钻压减小，钻井过程中工具面不稳定，并存在井眼净化效率很低、钻井摩阻大、螺杆钻具易失速等问题，滑动机械钻速远低于旋转钻井机械钻速。
[0003]公开号为CN108227495A，公开日为2018年6月29日的中国专利文献公开了一种具有自适应性的滑动导向钻井控制系统及控制方法，该滑动导向钻井控制系统包括MWD系统、顶驱控制器和地面工控机；MWD系统用于实时测量滑动导向钻井中钻具系统的工具面角并发送至地面工控机；顶驱控制器用于控制滑动导向钻井中顶驱的旋转，并将相应顶驱转角实时反馈至地面工控机；地面工控机用于根据井眼轨迹规划的工具面角、实时测量的工具面角和实时反馈的顶驱转角实时计算期望的工具面角和期望的顶驱转角并发送至顶驱控制器，顶驱控制器根据期望的工具面角或期望的顶驱转角控制滑动导向钻井中顶驱的旋转，进而实现滑动导向钻井中钻具系统的工具面角自适应控制，该技术可以广泛应用于滑动导向钻井领域中。
[0004]但以上述专利文献为代表的现有滑动钻井控制系统中的顶驱控制器，不能实现钻具按指定参数自动反复精确转动，其结构较为复杂，且不能实现顶驱控制信号的切换，不能实现钻具的正反转，也就不能进一步消除整个钻具的静摩擦力，机械钻速和效率不能得到进一步提高。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种顶驱控制器，本技术能控制顶驱顺时针或逆时针旋转而不改变用于控制井眼轨迹的弯井下动力钻具的相对方向，一定程度上消除了钻具的静摩擦力，降低了钻具摩阻扭矩，提高了滑动钻井速度和效率。
[0006]为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种顶驱控制器，其特征在于：包括箱体、显示输入设备和控制设备，其中，
[0008]所述控制设备包括控制电路主板、中央处理模块、供电模块、数据采集模块、指令发送模块、电源端口、输入端口、输出端口和信号控制开关，控制电路主板固定在箱体内，中央处理模块、供电模块、数据采集模块和指令发送模块均安装在控制器电路主板上，电源端口、输入端口、输出端口和信号控制开关均安装在箱体外部；电源端口通过供电模块与中央处理模块连接，输入端口通过数据采集模块与中央处理模块连接，输出端口通过指令发射模块与中央处理模块连接，且输入端口和输出端口均与顶驱连接；信号控制开关与中央处
理模块连接，信号控制开关包括正转模式和倒扣模式，当关闭信号控制开关时，信号控制开关处于正转模式，此时顶驱在顶驱控制器的控制下只能正转；当开启信号控制开关时，信号控制开关处于倒扣模式，此时顶驱在顶驱控制器的控制下可正转或倒转；
[0009]所述显示输入设备包括触摸屏、显示模块、附加值设定模块、正反向扭矩输入模块、正反向圈数输入模块、正反向转速输入模块和正反向保持时间输入模块，显示模块、附加值设定模块、正反向扭矩输入模块、正反向圈数输入模块、正反向转速输入模块、正反向保持时间输入模块和中央处理模块均与触摸屏的控制器连接。
[0010]所述显示输入设备设置在箱体的正面。
[0011]所述信号控制开关设置在箱体的正面或侧面。
[0012]所述电源端口、输入端口和输出端口均设置在箱体的下部。
[0013]采用本技术的优点在于：
[0014]1、本技术采用特定结构的顶驱控制器，能够基于正反向扭矩、正反向转速、正反向保持时间、正反向圈数等参数的控制，能控制顶驱持续顺时针或逆时针旋转而不改变用于控制井眼轨迹的弯井下动力钻具的相对方向，一定程度上消除了钻具的静摩擦力，降低了钻具摩阻扭矩，提高了滑动钻井速度和效率。
[0015]2、本技术设置了具有正转和倒扣两种模式的信号控制开关，可控制钻具按顺时针与逆时针方向、角度、扭矩、转速等指定参数自动反复精确转动，消除整个钻具的静摩擦力，进一步提高机械钻速和效率。
[0016]3、本技术运用中央处理模块将钻具扭矩、钻压、转速等数据，通过人工编制的程序进行运算与分析诊断，形成控制顶驱正反转的控制信号，使顶驱以一定的转速带动上部钻具正（反）转动一定角度，降低钻具摩阻扭矩，控制速度快，可针对不同井重复编程，操作性强。
[0017]4、本技术将控制设备的各模块集成在一块电路板上，能够对远程传感器测得的钻具扭矩、钻压、转速等数据进行实时采集、自动储存、转换为中央处理模块能识别的机器码，并自动发送至中央处理模块，为现场数据的真实性、有效性、实时性提供了保证。
[0018]5、本技术通过指令发送模块能够将中央处理模块传输来的控制信号通过输出端口发送给顶驱驱动电机，控制顶驱转动方向和角度，同时当顶驱电路发生故障时，限制控制指令发送，将顶驱控制器与外部系统断开，对顶驱控制器起到保护作用。
[0019]6、本技术供电模块过载时可提供额外功率输出，具备功率推进功能，能够触发设备有效保护。
[0020]7、本技术电源端口、输入端口、输出端口安装于顶驱控制器箱体上，箱体采用防爆设计，将爆炸危险性气体与箱内控制电路隔离，保证施工安全。
附图说明
[0021]图1为本技术的结构示意图。
具体实施方式
[0022]本技术公开了一种顶驱控制器，包括箱体、显示输入设备和控制设备，其中，各组成的结构、位置及连接关系分别如下：
[0023]所述控制设备包括控制电路主板、中央处理模块、供电模块、数据采集模块、指令发送模块、电源端口、输入端口、输出端口和信号控制开关，控制电路主板固定在箱体内，中央处理模块、供电模块、数据采集模块和指令发送模块均安装在控制器电路主板上，电源端口、输入端口、输出端口和信号控制开关均安装在箱体外部；电源端口通过供电模块与中央处理模块连接，输入端口通过数据采集模块与中央处理模块连接，输出端口通过指令发射模块与中央处理模块连接，且输入端口和输出端口均与顶驱连接；信号控制开关与中央处理模块连接，信号控制开关的开启与关闭既可由中央处理模块根据数据采集模块采集的实时数据来控制，也可由人工根据现场实现情况进行控制，其包括正转模式和倒扣模式，当关闭信号控制开关时，信号控制开关处于正转模式，此时顶驱在顶驱控制器的控制下只能正转；当开启信号控制开关时，信号控制开关处于倒扣模式，此时顶驱在顶驱控制器的控制下可正转或倒转。
[0024]所述显示输入设备包括触摸屏、显示模块、附加值设定模块、正反向扭矩输入模块、正反向圈数输入模块、正反向转速输入模块和正反向保持时间输入模块，显示模块、附加值设定模块、正反向扭矩输入模块、正反向圈数输入模块、正反向转速输入模块、正反向保持时间输入模块和中央处理模块均与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顶驱控制器，其特征在于：包括箱体、显示输入设备和控制设备，其中，所述控制设备包括控制电路主板、中央处理模块、供电模块、数据采集模块、指令发送模块、电源端口、输入端口、输出端口和信号控制开关，控制电路主板固定在箱体内，中央处理模块、供电模块、数据采集模块和指令发送模块均安装在控制器电路主板上，电源端口、输入端口、输出端口和信号控制开关均安装在箱体外部；电源端口通过供电模块与中央处理模块连接，输入端口通过数据采集模块与中央处理模块连接，输出端口通过指令发射模块与中央处理模块连接，且输入端口和输出端口均与顶驱连接；信号控制开关与中央处理模块连接，信号控制开关包括正转模式和倒扣模式，当关闭信号控制开关时，信号控制开关处于正转模式，此时顶驱在顶驱控制器的控制下只能正...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，谭东，陈东，张德军，连太炜，胡超，唐梁，肖占朋，冯思恒，谭清明，郑季，肖林，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：新型
国别省市：