本发明专利技术公开了一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置及其测控方法，属于冲扣钳扭矩和转角测控技术领域。该装置包括扭矩转角测量模块、微处理器测控模块、远程监控交互模块和云端数据评估模块，其中各模块之间依次电性连接，扭矩转角测量模块用于实时测量扭矩及转角数据，微处理器测控模块用于处理、接收、转化相应数据，远程监控交互模块用于接收和显示监测数据，云端数据评估模块用于对后端智能化数据分类、分析，本发明专利技术能够同时实时测量控制扭矩及转角参量以及远端可视化监测，最大程度保证钻杆连接质量，同时可以根据扭矩及转角多参量评估及自动控制铁钻工的作业过程，通用性强，具有极高的推广价值。具有极高的推广价值。具有极高的推广价值。
【技术实现步骤摘要】
一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置及其测控方法
[0001]本专利技术涉及冲扣钳扭矩和转角测控
，更具体地说，涉及一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置及其测控方法。
技术介绍
[0002]铁钻工作为目前用于连接钻杆及拆卸钻杆自动化程度最高的大型井口辅助装备，取代人力进行旋扣、上扣及卸扣等操作，极大地提高了工作效率。铁钻工在上扣及卸扣时需要对扭矩及转角进行精确测量和控制，扭矩及转动角度过大会造成钻杆螺纹负荷，造成钻杆损伤，扭矩及转角过小则会导致上不紧扣或卸不下扣，造成井下事故，影响作业效率。
[0003]铁钻工目前通过半自动化人工辅助进行上扣及卸扣，而且钻杆连接或拆卸仅凭借扭矩阈值来评价，但是大量井场实际应用实例来看，铁钻工在施加大扭矩时，冲扣钳常发生扭矩加载但冲扣钳并未转动或者打滑，所以仅参考扭矩加载状况并不能准确测量和达到精准控制的目的。因此，迫切需要一种同时精确测量扭矩及转角的装置，以更加准确地、自动控制扭矩及转角输出，提高钻井作业安全及作业效率。鉴于此，我们提出一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置及其测控方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置及其测控方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置，包括扭矩转角测量模块、微处理器测控模块、远程监控交互模块和云端数据评估模块，其中各模块之间依次电性连接；
[0007]扭矩转角测量模块设置于铁钻工冲扣钳前端，用于实时测量冲扣钳钳牙作用于钻杆螺纹接头上的扭矩以及实时测量冲扣钳带动钻杆转动角度；
[0008]微处理器测控模块用于完成处理、接收、转化相应的扭矩及转角数据以及根据相关数据完成铁钻工扭矩及转角的控制；
[0009]远程监控交互模块用于接收和显示监测数据，以及控制冲扣缸泵压和启停来完成冲扣钳自动上扣及卸扣操作；
[0010]云端数据评估模块用于完成在井场记录的完整扭矩
‑
转角测量数据及完成后端智能化数据分类、故障评估、铁钻工设备性能分析及作业质量等报告生成。
[0011]优选地，所述扭矩转角测量模块包括扭矩转角分布式测量单元、扭矩转角集成测量单元；
[0012]所述微处理器测控模块包括扭矩转角测控防爆箱、传感器信号处理单元、微处理器硬件单元、控制单元；
[0013]所述云端数据评估模块包括：云端数据存储单元、智能数据回放单元以及数据自动化处理单元。
[0014]优选地，所述扭矩转角分布式测量单元包括扭矩测量单元、转角测量单元；
[0015]所述扭矩测量单元包括扭矩传感器、压力传感器和力学传感器等可用于铁钻工扭矩测量的传感器模块；所述转角测量单元包括角速度传感器和加速度传感器等可用于铁钻工转角测量的传感器模块；
[0016]所述扭矩转角集成测量单元为力学传感器和角速度传感器或者力学传感器和加速度传感器集成设计。
[0017]优选地，所述扭矩测量单元的压力传感器安装在铁钻工冲扣缸泵油管道口，所述角速度传感器或加速度传感器等置于冲扣钳上钳表面或者曲柄销轴内。
[0018]优选地，所述控制单元包括控制电路、防爆电磁阀和换向比例阀，所述防爆电磁阀安装在冲扣钳液压总线上，换向比例阀安装在铁钻工冲扣缸进油口及出油口。优选地，所述扭矩转角测控防爆箱内设置有微处理器硬件模块。
[0019]一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置的测控方法，包括如下步骤：
[0020]采集冲扣缸压力、曲柄受力数据；
[0021]采集冲扣钳旋转角速度、加速度数据；
[0022]采集冲扣钳液压总线压力数据；
[0023]根据冲扣缸压力、曲柄受力、冲扣钳旋转角速度及加速度数据确定冲扣钳扭矩及转角；
[0024]微处理器测控模块根据用户界面设定扭矩及转角值进行控制；
[0025]远程监控交互模块进行扭矩、转角显示、指令发出以及远端决策；
[0026]云端数据评估模块进行大数据云端上传、下载及智能化数据报表分析。
[0027]优选地，在用户界面设定需要达到的扭矩及转角值，铁钻工开始作业时会自动启动电磁阀，进行泵压，在进行上扣过程中系统会根据实时扭矩及转角值实时绘制扭矩
‑
转角曲线进行加载趋势可视化监测；同时根据扭矩及转角值进行自适应阶段调整，控制比例阀调整泵压大小来调整扭矩加载，保证扭矩及转角有效、平稳加载。一旦出现扭矩及转角任意参量出现过大，均立刻关断电磁阀，保证作业安全。
[0028]优选地，实时确定的扭矩、转角数据和预先在远程监控交互模块设定的扭矩及转角进行比较包括：
[0029]如果确定的所述扭矩、转角数据还未达到设定扭矩，则防爆电磁阀保持通电，冲扣钳液压缸继续泵压和液压缸继续伸长带动冲扣钳旋转至设定转角及扭矩值；
[0030]如果扭矩或转角任意变量均超过预定扭矩或转角值，测控装置会立即启用，防爆电磁阀立刻断电，停止泵压，换向比例阀立即换向，防止冲扣钳液压缸继续伸进；
[0031]如果扭矩达到而转角还未达到设定值，用户界面则会发出异常报警，提醒现场操作人员进行检查，如无误，系统则会在前一次转角记录数据基础上进行二次上扣，直至转角达到设定转角位置处，保证钻杆连接密封性；
[0032]如果转角达到设定值时，扭矩还未达到设定值，用户界面则会发出异常报警，需要现场操作人员进一步去确认钻杆连接是否到位或者是否存在铁钻工冲扣钳打滑现象，一般系统会自动采取卸扣再重新进行二次上扣操作，来保护钻杆正常连接。
[0033]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0034](1)本专利技术能够同时实时测量控制扭矩及转角参量以及远端可视化监测，最大程
度保证钻杆连接质量，同时可以根据扭矩及转角多参量评估及自动控制铁钻工的作业过程，通用性强，具有极高的推广价值。
[0035](2)本专利技术的测控装置安装简单，自动化程度高，适合对现有铁钻工进行自动化升级。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置整体结构示意图；
[0037]图2为双冲扣缸型冲扣钳传感器安装示意图；
[0038]图3为单冲扣缸型冲扣钳传感器安装示意图；
[0039]图4为扭矩及角度传感器集成示意图；
[0040]图5为某尺寸钻杆上扣扭矩监控曲线示意图；
[0041]图6为本专利技术的测控装置测控方法流程示意图。
[0042]图中标号说明：101、扭矩转角测量模块；102、微处理器测控模块；103、远程监控交互模块；104、云端数据评估模块；201、双冲扣缸型冲扣钳；202、第一冲扣液压缸；203、第二冲扣液压缸；204、夹紧液压缸；205、第一冲扣压力传感器；206、第二冲扣压力传感器；207、夹紧压力传感器；208、角速度传感器或加速度传感器；209、上挡板；301、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置，其特征在于，包括扭矩转角测量模块(101)、微处理器测控模块(102)、远程监控交互模块(103)和云端数据评估模块(104)，其中各模块之间依次电性连接；扭矩转角测量模块(101)设置于铁钻工冲扣钳前端，用于实时测量冲扣钳钳牙作用于钻杆螺纹接头上的扭矩以及实时测量冲扣钳带动钻杆转动角度；微处理器测控模块(102)用于完成处理、接收、转化相应的扭矩及转角数据以及根据相关数据完成铁钻工扭矩及转角的多种方式控制；远程监控交互模块(103)用于接收、显示监测数据、远程决策以及控制冲扣缸泵压和启停来完成冲扣钳自动上扣及卸扣操作；云端数据评估模块(104)用于完成在井场记录的完整扭矩
‑
转角测量数据及完成后端智能化数据分类、故障评估、铁钻工设备性能分析及作业质量等报告生成。2.根据权利要求1所述的一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置，其特征在于：所述扭矩转角测量模块(101)包括扭矩转角分布式测量单元、扭矩转角集成测量单元；所述微处理器测控模块(102)包括扭矩转角测控防爆箱、传感器信号处理单元、微处理器硬件单元、控制单元；所述云端数据评估模块(104)包括：云端数据存储单元、智能数据回放单元以及数据自动化处理单元。3.根据权利要求2所述的一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置，其特征在于：所述扭矩转角分布式测量单元包括扭矩测量单元、转角测量单元；所述扭矩转角集成测量单元为力学传感器和角速度传感器或者力学传感器和加速度传感器集成设计。4.根据权利要求3所述的一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置，其特征在于：所述扭矩测量单元包括扭矩传感器、压力传感器和力学传感器中的任意一种或多种；所述转角测量单元包括角速度传感器和加速度传感器中的一种或多种组合。5.根据权利要求2所述的一种铁钻工冲扣钳扭矩和转角测控装置，其特征在于：所述控制单元包括控制电路、防爆电磁阀和换向比例阀，所述防爆电磁阀安装在冲扣钳液压总线上，换向比例阀安装在铁钻工冲扣...
【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，吴昊，吕方兴，
申请(专利权)人：陕西智钻新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。