关键词：数码防碰仪 钻井 安全
一.引言
目前,石油工程板块钻机上使用的防碰天车装置主要有机械型 (如单重锤式、过卷阀式) 和智能型两类。但从我国目前自行研制的几种型号的智能型防碰天车装置的使用情况看,也存在一些安全问题。之前公司基层队所使用的电子防碰天车只有防上碰（天车）、防下砸的功能，并不具有防撞二层台的功能，在使用顶驱后，挂压二层台的可能性大大增加。
二．存在的问题
石油钻机游车防碰装置是钻机安全运行的关键部件，为避免发生碰撞恶性事故，石油钻井安全管理条例要求必须安装3套防碰天车，但近两年碰撞事故仍然时有发生，究其原因，设备设施可靠性存在一些问题。目前钻机安装的防碰装置和存在的问题如下:（1）过卷阀安装在绞车滚筒上，依靠钢丝绳层高及运动位置进行触发动作，触发可靠性低。（2）重锤式防碰天车安装在天车下通过横拉钢丝绳进行定位，游车运动上限位置触发横拉钢丝绳，由钢丝绳导向带动下步重锤气开关实现防碰控制，钢丝绳导向繁琐，易卡死，气路控制反应滞后，动作迟缓。（3）电子防碰天车基本是通过滚筒旋转带动编码器计算游车运动行程。原有的防碰天车，只有防上碰和防下砸的功能，随着目前使用基层队顶驱较多，吊环前倾，极可能出现挂压猴台的情况，出现设备损坏，人员伤亡的情况。(4) 公司钻井队所配备的电子防碰天车大部分使用时间较长、零部件磨损、传感系统严重老化，给钻井施工过程中的起下钻、处理井下复杂等工况带来重大安全隐患。
三．新型多功能数码防碰仪自控装置原理
公司目前更新使用的新型多功能数码防碰仪自控装置，应用了较为先进的智能化逻辑程序控制原理，对起下钻作业能够进行自动监测、运算处理、智能化预警司钻、主机内部故障的自行诊断、自动刹车控制，能够有效地防止“碰天车”事故的，是国家级发明专利。
该新型多功能数码防碰仪自控装置，能够有效地克服现有钻井队所使用的各型钻机之提升系统的技术缺点，旨在其生产过程的起、下钻作业中，能够完全自动地以智能化监测，电子逻辑运算、电气动执行机构所特别具有的最快瞬间，达到防止恶性事故发生的目的，做到真正安全生产。
（一）结构组成
本装置主要由以下四部分所组成：
1.安装在原钻机防碰刹车机构中的“电气动执行机构”(可与原有的防碰气路即过卷阀状态或防碰重锤并联使用)；2.主机及声响报警器；3.安装在绞车端部导(进)气龙头上的B相数码传感器；4.分别用不同的专用插头线连接
（二）工作原理
前期未改装前，原有的钻机上都已经设计并安装了“机械式”的防碰系统。但是，在井队的实际生产过程中，却不时都有(顶)碰天车的重大事故在发生。
该装置使用了一种特别的游车大钩提升高度(位置圈数)“数码传感器”，与主机匹配。它可以根据具体情况方便地在井队现场预置设定预警司钻(主机内部故障自诊断)高度“h”(圈数)和防碰限定高度“H”(圈数)及其它各类数据S、L1、L2、L3、L(圈数)等新增功能。由专用的导线插头(座)把高度(位置圈数)数码脉冲信息传输入主机中，经过处理运算、放大、数码显示、驱动并输出相关指令。
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（三）主要技术参数1.交流电输入：
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2.功能特点：
(1）在给主机接通～220V(或-110V用户特约)电源，开机后主机面板上 (～220V或～110V或DC24V电源)指示灯就会闪亮；同时数码显示屏也会亮，并且开始(能自控向UPS电瓶补充充电)工作。
(2)工作电压范围0～30V8AC，这完全能够适应井队电压波动大的特点。
(3)由于采用了三新(新材料、新工艺、新技术)，和超大规模精密集成运放芯片、表面安装、贴片工艺、具有超高亮度、节能、防爆、防风沙、抗干扰的优良性能。
四．实际使用情况
该新型多功能数码防碰仪自控装置， 2019年8月在公司内某井队施工的现场进行了试点使用，试点使用效果较好。通过现场2个月的连续运行，系统正常，报警、刹车正常及时，运行可靠，未出现故障和零点跳变现象，目前已在公司所有钻井队进行了推广应用，使用效果良好。
（一）真正的“防下砸”实现，要比原来的“防上碰”控制更加复杂很多。 “防下砸”的刹车安全距离（空间）较“防上碰”来说也要短很多。为此，该机具有多级的“限速点刹”功能，来作为“防下砸”功能实现的前提必要条件，从而实现“防下砸”的保护作用。
（二）在使用了顶驱的钻机，当其吊环处于“前倾”状态时，是不能经过二层台的，否则将会发生撞挂事故。在向上提或向下放中，吊环运行到二层台这一特定“区间”时，就会强制（必须的）自动地“悬浮”动作，即收回倾斜出去的吊环。才能继续向上提或向下放，保证顺畅通过。
（三）为了方便司钻进行某些特殊作业，在该主机的面板之上设有“防撞猴台”和“防砸自控”选择开关。灯亮开即工作，灯灭关即解除该功能。
五．结论
综合调试情况和其他类似设备的使用情况分析，随着运用技术的成熟，利用目前性能较为稳定的新型多功能数码防碰仪自控装置系统运行稳定性、抗干扰能力强，操作简单，安装方便。能够满足防上碰（天车），防下砸（钻台），防撞二层（猴）台的3防技术组合，多功能安全保护的要求，动作反应更及时，可靠。
论文作者:王雅琦
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年5期
论文发表时间:2020/4/30
标签：天车论文; 钻机论文; 装置论文; 多功能论文; 数码论文; 自控论文; 井队论文; 《工程管理前沿》2020年5期论文;