双气缸气动水冷刹车自动送钻装置研究

雷先革 涂志威 蒋新 边双宾（中国石油渤海钻探工程有限公司，天津 300272）

双气缸气动水冷刹车自动送钻装置研究

雷先革 涂志威 蒋新 边双宾（中国石油渤海钻探工程有限公司，天津 300272）

石油钻机上配备自动送钻装置已成为一种趋势，不论在陆地还是在海洋钻井都在积极推广使用自动送钻。这不仅仅因为使用自动送钻可以大大地减轻司钻的劳动强度，更重要的是可以提高钻机的机械钻速和钻井质量，降低钻井成本。在现代化钻井过程中，自动送钻更能显示出其独特的优越性，本文重点介绍双气缸气动水冷刹车自动送钻装置在石油钻井行业的应用。

双气缸气动水冷刹车；自动送钻；PLC；钻压

目前，自动送钻系统有以下两种：一种是基于盘式刹车的自动送钻系统，即通过控制盘式刹车的刹车力，来维持钻头处的钻压基本恒定，实现恒钻压钻进；另外一种是蜗轮蜗杆机构，即通过变频器和变频电机来实现自动送钻。前者由于盘式刹车多个刹车片的同步性和动作灵敏性，使刹车力难以控制，直接影响自动送钻系统的性能，而后者需要增加新的设备，使用受到限制。

本文介绍了一种双气缸气动水冷刹车自动送钻装置，即以双气缸气动水冷刹车为执行机构，取代盘式刹车，在PLC中通过软件编程来实现PID调节，使钻压基本维持恒定，实现恒钻压钻进。

自动送钻原理

双气缸气动水冷刹车自动送钻系统是一种配套于石油钻机上的控制系统，由软件和硬件两大部分组成，软件包括PLC及程序，硬件包括ADS电控箱、气控阀箱、以及装于现场适当位置处的变送器、编码器等，软硬件的有机结合，形成钻压与气缸压力的闭环控制，输出的两路模拟量电信号分别控制气路的大、小气缸比例阀，比例阀的输出气压经继动器放大后，进而分别控制双气缸气动水冷刹车大、小气缸的气压，实现了正常钻进时恒压送钻功能和对设备的安全保护。

系统结构

双气缸气动水冷刹车自动送钻特点

1.连续均匀自动送钻,提升钻井质量、效率和速度；2.可随时监测、报警及调整钻压、钻速；

3.降低司钻人员的劳动强度、提高钻井效率；

4.钻进安全保障，避免溜钻、顿钻事故；

5.采用一键式启动，手、自动无扰切换方便、快捷；6.防瞌睡报警器可作为选件配置。

现场安装

测试数据分析

2013年本自动送钻装置在渤海钻探钻井一公司井队进行了几口井的现场测试，对同井段手动送钻与自动送钻测试数据进行了对比分析。

双气缸气动水冷刹车自动送钻装置在现场测试运行稳定，司钻应用该设备后反应良好，不但降低了司钻的劳动强度，而且提高了钻机的机械钻速和钻井质量，降低了钻井成本，可广泛应用于配备双气缸气动水冷刹车的海洋与陆地钻机。

[1]廖常初.大中型PLC应用教程.机械工业出版社2005.

[2]罗超.浅谈我国石油钻机技术现状和发展策略.石油机械2003.1.

[3]崔丽琼.石油钻机恒压自动送钻系统研究.兰州理工大学硕士学位论文2007.

雷先革(1968-)，汉，湖南常德，硕士研究生，高工，石油装备，中国石油渤海钻探工程有限公司。