本实用新型专利技术公开了一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，包括安装在钢丝绳绞车轮滑处的深度传感器、安装在井口上方大钩滑轮上的拉力传感器、连接在电动机上的变频器、设置在井场上方的声光报警器和设置在地面上的控制箱；所述控制箱上设置有显示屏和输入按钮，控制箱内设置有电源模块和控制器，电源模块的输出端连接控制器的电源输入端，深度传感器、拉力传感器和输入按钮的输出端分别连接控制器的输入端，控制器的输出端分别连接声光报警器、显示屏和变频器的输入端，变频器的输出端连接电动机的输入端。本实用新型专利技术能够实时监测预警取心工具深度与钢丝绳拉力参数异常，并在异常时发出声光报警，保障了井下安全和地面生产安全。全。全。
【技术实现步骤摘要】
一种钻井工程绳索取心报警与控制装置
[0001]本技术涉及绳索取心
，特别是一种钻井工程绳索取心报警与控制装置。
技术介绍
[0002]钻井过程中的绳索取心可钻取岩心，是直接获取地层信息的最有效的勘察手段。绳索取心工具，用来在井底取心钻杆和钻头中卡取和起出岩心，其上端与绞车钢丝绳连接，下端连入取心钻头，整体置入取心钻杆中，可循环下入和取出取心工具，而不必起出全部钻杆获取岩心，极大的提高了钻取的效率。
[0003]绳索取心时，通常采用三相电动机驱动地面的钢丝绳绞车下放和提出取心工具(即岩心筒，也称取心内管)，全程为人工观察、手动控制。人工观察判断取心工具是否提到井口(下方入井时，在钢丝绳上系上标识红布条等)、手动控制绞车档位与刹车停车，经常会出现判断失误和刹车不及时导致取心工具撞上顶部大钩，造成钢丝绳断裂或取心工具变形损坏。而且取心工具在井下受阻时也极易拉断钢丝绳，取出钻杆及取心工具增加了起下钻次数，严重影响了钻取的效率。
技术实现思路
[0004]本技术需要解决的技术问题是提供一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，有效预警撞顶、断绳等井下钻井事故，保障钻井井内安全和生产安全。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案如下。
[0006]一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，包括安装在钢丝绳绞车轮滑处用于感应取心工具入井深度的深度传感器、安装在井口上方大钩滑轮上用于实时监测钢丝绳拉力的拉力传感器、连接在电动机上用于调节取心工具提升速度的变频器、设置在井场上方用于发出声光报警提示的声光报警器和设置在地面上用于控制报警的控制箱；所述控制箱上设置有用于显示深度与拉力值的显示屏和用于对取心工具的动作进行时间标定的输入按钮，控制箱内设置有用于提供电源的电源模块和用于控制报警的控制器，电源模块的输出端连接控制器的电源输入端，深度传感器、拉力传感器和输入按钮的输出端分别连接控制器的输入端，控制器的输出端分别连接声光报警器、显示屏和变频器的输入端，变频器的输出端连接电动机的输入端。
[0007]上述一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，所述控制箱上设置有用于输入不同预警拉力值及报警拉力变化幅度值的输入键盘，输入键盘的输出端连接控制器的输入端。
[0008]上述一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，所述控制箱内还设置有用于存储深度、拉力预警值的RAM，RAM的输入端连接控制器的输出端。
[0009]上述一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，所述控制箱内设置有两个分别用于将深度传感器和拉力传感器采集的信号进行转换的A/D转换电路，两个A/D控制电路的输入端分别连接深度传感器和拉力传感器的输出端，两个A/D转换电路的输出端连接控制器的
输入端。
[0010]上述一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，所述深度传感器为光电码盘。
[0011]由于采用了以上技术方案，本技术所取得技术进步如下。
[0012]本技术能够实时监测预警取心工具深度与钢丝绳拉力参数异常，并在异常时发出声光报警，保障了井下安全和地面生产安全，减少了井下事故与地面事故。本技术可适宜不同的地质钻探环境使用，适用于煤田地质钻探、煤层气钻井、油气钻井、页岩气钻井等取心工艺中，还可以实现白天、夜间对异常工况的有效预警，保证了钻井的安全。
附图说明
[0013]图1为本技术的结构框图；
[0014]图2为本技术所述的A/D转换模块的电路图；
[0015]图3为本技术所述的电源模块的电路图；
[0016]图4为本技术所述的控制器的电路图。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图和具体实施例对本技术进行进一步详细说明。
[0018]一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，其结构框图如图1所示，包括深度传感器、拉力传感器、变频器、声光报警器和控制箱。深度传感器、拉力传感器和声光报警器的输出端分别连接控制箱的输入端，控制箱的输出端连接变频器的输入端。
[0019]深度传感器为光电码盘，设置在钢丝绳绞车轮滑处，用来感应取心工具入井深度，并将采集的信号输送给控制器进行处理。
[0020]拉力传感器设置在井口上方的大钩滑轮上，用来实时监测钢丝绳的拉力，并将采集的信号输送给控制器进行处理。
[0021]变频器连接在电动机上，用来改变电动机及其负载的钢丝绳绞车的转速，实现取心工具提升的无级调速运行，变频器的输入端连接控制箱的输出端，变频器的输出端连接电动机的输入端。
[0022]声光报警器设置在井场上方的无遮挡处，用来根据报警信号发出声光报警提示，声光报警器的输入端连接控制箱的输出端。
[0023]控制箱设置在地面上，控制箱上设置有显示屏、输入按钮和输入键盘，显示屏用来显示深度与拉力值信息，输入按钮用来对取心工具的下方、提升过程进行时间标定，输入键盘用来输入不同的预警拉力值及报警拉力变化幅度值。控制箱内设置A/D转换模块、电源模块、RAM、控制器，电源模块的输出端连接控制器的电源输入端，A/D转换模块设置为两个，两个A/D转换模块的输入端分别连接深度传感器和拉力传感器的输出端，两个A/D转换模块、输入按钮和输入键盘的输出端分别连接控制器的输入端，控制器的输出端分别连接声光报警器、显示屏、变频器和RAM的输入端。
[0024]A/D转换模块用来将深度传感器和拉力传感器采集的信号进行转换，本技术中的A/D转换电路的电路图如图2所示，采用AD652芯片，将深度传感器和拉力传感器采集的信号进行转换。
[0025]电源模块用来提供电源，本技术中电源模块的电路图如图3所示，为控制器提
供工作电源。
[0026]RAM用来存储深度和拉力预警值，控制器用来接收深度传感器、拉力传感器、输入按钮的信号，运算并输出信号控制声光报警器发出警报。本技术中控制器的电路图如图4所示，采用STM32F103C8T6芯片，来进行信号处理。
[0027]本技术在工作时，先接通电源，显示屏上显示存储的以往预警参数，在输入键盘上设定报警值，输入完成后控制器处于待机的状态，当钻井取心工具提升深度达到预设值时，控制器发出报警信号，驱动声光报警器启动发出声光报警信号，同时发出减速信号驱动变频器降频，使钢丝绳绞车降速运行，提示地面工作人员取心工具即将到地面的岩心，防止取心工具撞顶，确保生产安全和人身安全。当拉力达到设定报警值或拉力的变化幅度达到设定报警值时，发出停止信号驱动变频器断路并提示刹车，防止拉力变化过大导致钢丝绳拉断。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钻井工程绳索取心报警与控制装置，其特征在于：包括安装在钢丝绳绞车轮滑处用于感应取心工具入井深度的深度传感器、安装在井口上方大钩滑轮上用于实时监测钢丝绳拉力的拉力传感器、连接在电动机上用于调节取心工具提升速度的变频器、设置在井场上方用于发出声光报警提示的声光报警器和设置在地面上用于控制报警的控制箱；所述控制箱上设置有用于显示深度与拉力值的显示屏和用于对取心工具的动作进行时间标定的输入按钮，控制箱内设置有用于提供电源的电源模块和用于控制报警的控制器，电源模块的输出端连接控制器的电源输入端，深度传感器、拉力传感器和输入按钮的输出端分别连接控制器的输入端，控制器的输出端分别连接声光报警器、显示屏和变频器的输入端，变频器的输出端连接电动机的输入端。2.根据权利要求1所述的一种钻井工程...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔庆虎，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局第一勘探局地质勘查院，
类型：新型
国别省市：
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