本實(shí)用新型涉及石油鉆井作業(yè)中應(yīng)用設(shè)備，特別涉及鉆桿扭矩儀。

背景技術(shù)：

在石油鉆井作業(yè)中，鉆具上卸扣作業(yè)過程用于設(shè)置、控制、監(jiān)控、記錄各種鉆具的上扣扭矩值是一個(gè)非常重要的工作環(huán)節(jié)，其目的是保護(hù)鉆具絲扣，扭矩值過大會漲裂絲扣、或產(chǎn)生過大應(yīng)力；扭矩值過小會造成連接強(qiáng)度不夠等問題。

目前，人工控制扭矩值，人工監(jiān)測、記錄和調(diào)控扭矩，對操作人員的要求高，必須具備一定的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度才能勝任，自動(dòng)化程度低，產(chǎn)生的故障率高；延長鉆具的使用壽命，防止因鉆具絲扣損壞而出現(xiàn)安全事故，提高控制扭矩的自動(dòng)化程度是一項(xiàng)需要迫切解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了鉆桿動(dòng)力大鉗智能扭矩儀，包括扭矩值顯示單元、扭矩值監(jiān)控單元和扭矩卸荷單元。

扭矩值顯示單元包括數(shù)顯儀表、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第一數(shù)據(jù)傳輸器，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第一數(shù)據(jù)傳輸器分別與數(shù)顯儀表相連接。

扭矩值監(jiān)控單元包括后臺計(jì)算機(jī)和第二數(shù)據(jù)傳輸器，第二數(shù)據(jù)傳輸器與后臺計(jì)算機(jī)相連接，第一數(shù)據(jù)傳輸器和第二數(shù)據(jù)傳輸器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸。

卸荷單元包括電磁溢流閥，數(shù)顯儀表向電磁溢流閥發(fā)出卸荷指令，控制電磁溢流閥卸荷。

扭矩值顯示單元將計(jì)算機(jī)中所設(shè)置的與鉆具規(guī)格相對應(yīng)的扭矩值進(jìn)行儲存，確定其鉆具的規(guī)格的最佳扭矩值，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器將鉆具的扭矩值進(jìn)行進(jìn)行感應(yīng)并將感應(yīng)信號傳輸給數(shù)顯儀表，當(dāng)動(dòng)力鉗緊扣時(shí)輸出扭矩值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，第一壓力傳感器發(fā)出扭矩信號至數(shù)顯儀表，數(shù)顯儀表發(fā)出卸荷指令給電磁溢流閥，電磁溢流閥卸荷。

本發(fā)明的鉆桿動(dòng)力大鉗扭矩儀，作為鉆桿動(dòng)力鉗的附件，也是鉆桿動(dòng)力鉗的一種輔助裝置，用于設(shè)置相應(yīng)鉆具的上扣最佳扭矩值，并控制該鉆具的上扣扭矩值；并對該設(shè)置扭矩輸出過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)對鉆具型號，作業(yè)時(shí)間，扭矩值等進(jìn)行記錄，便于查詢。本扭矩儀明確了鉆桿動(dòng)力大鉗的操作和后臺監(jiān)控等工作程序，確保鉆井作業(yè)中鉆具上扣的安全。

在一些實(shí)施例中，扭矩值顯示單元安裝于鉆桿動(dòng)力大鉗上，扭矩值顯示單元外部設(shè)有保護(hù)罩，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器與數(shù)顯儀表單向相連接，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器將扭矩?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)顯儀表顯示和儲存。其有益效果是，鉆桿動(dòng)力大鉗上扣時(shí)，采用高檔旋扣時(shí)，第二壓力傳感器發(fā)出信號給數(shù)顯儀表，確認(rèn)當(dāng)前為高檔旋扣；電磁溢流閥不允許卸荷；切換成抵擋緊扣時(shí)，第二壓力傳感器無傳輸信號，確認(rèn)為當(dāng)前為低檔緊扣；當(dāng)達(dá)到設(shè)定的扭矩時(shí)，第一壓力傳感器發(fā)出扭矩信號給數(shù)顯儀表，數(shù)顯儀表項(xiàng)電磁溢流閥發(fā)出卸荷指令。

在一些實(shí)施例中，顯儀表與第一數(shù)據(jù)傳輸器通過數(shù)據(jù)線相連接，第一數(shù)據(jù)傳輸器與數(shù)顯儀表之間通過數(shù)據(jù)線相互傳輸數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施例中，后臺計(jì)算機(jī)與第二數(shù)據(jù)傳輸器通過數(shù)據(jù)線相連接。

第一數(shù)據(jù)傳輸器和第二數(shù)據(jù)傳輸器進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射和傳輸，用于實(shí)現(xiàn)后臺計(jì)算機(jī)和數(shù)顯儀表之間數(shù)據(jù)的傳輸，便于對扭矩值得監(jiān)測。

在一些實(shí)施例中，電磁溢流閥與數(shù)顯儀表有線連接。便于數(shù)顯儀表及時(shí)的將卸荷指令傳輸給電磁溢流閥，進(jìn)行卸荷操作。

綜上所述扭矩儀，數(shù)顯儀表、第一傳感器和第二傳感器，安裝于鉆桿動(dòng)力鉗上，第一數(shù)據(jù)傳輸器安裝于數(shù)顯儀表上，數(shù)顯儀表顯示、存儲、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，并控制電磁溢流閥卸荷；后臺計(jì)算機(jī)、第二數(shù)據(jù)傳輸器放置于偏房或司鉆房內(nèi)；下載設(shè)置數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控；電磁溢流閥安裝于液壓站上或直接代替鉆桿動(dòng)力鉗上扣溢流閥，與數(shù)顯儀表有線連接。

鉆桿動(dòng)力大鉗智能扭矩儀調(diào)控扭矩的方法，調(diào)控扭矩的方法采用如下步驟：

步驟S1：設(shè)置參數(shù)：在后臺計(jì)算機(jī)上核對并設(shè)置所用鉆具的扭矩值，并通過第二數(shù)據(jù)傳輸器將扭矩?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)顯儀表內(nèi)；

數(shù)顯儀表通過第一數(shù)據(jù)傳輸器接收上述數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)置選擇并確認(rèn)當(dāng)前對應(yīng)鉆具規(guī)格；

步驟S2：扭矩控制：鉆具上扣時(shí)，采用高檔旋扣時(shí)，第二壓力傳感器發(fā)出信號，確認(rèn)當(dāng)前為高檔旋扣，電磁溢流閥不進(jìn)行卸荷；

切換至低檔緊扣時(shí)，第二壓力傳感器無輸出信號，確認(rèn)當(dāng)前為低檔緊扣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定扭矩時(shí)，第一壓力傳感器發(fā)出扭矩信號，數(shù)顯儀表向電磁溢流閥發(fā)出卸荷指令，電磁溢流閥卸荷；

步驟S3：數(shù)顯儀表顯示并記錄當(dāng)前鉆具的扭矩最大值，并同時(shí)顯示并記錄扭矩曲線；

步驟S4：數(shù)顯儀表實(shí)時(shí)將扭矩?cái)?shù)值及扭矩曲線無線上傳至后臺計(jì)算機(jī)，后臺計(jì)算機(jī)對扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保存數(shù)據(jù)便于查找和分析。

上述電磁溢流閥需提供DC24V電源。

以上方法步驟實(shí)現(xiàn)了對鉆具扭矩的控制，防止扭矩值過大造成鉆具絲扣的損壞，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控扭矩。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施方式的鉆桿動(dòng)力大鉗智能扭矩儀示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1示意性地顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的鉆桿動(dòng)力大鉗智能扭矩儀，該鉆桿動(dòng)力大鉗智能扭矩儀包括扭矩值顯示單元1、扭矩值監(jiān)控單元2和扭矩卸荷單元3。

扭矩值顯示單元1包括數(shù)顯儀表11、第一壓力傳感器13、第二壓力傳感器14和第一數(shù)據(jù)傳輸器12，第一壓力傳感器13、第二壓力傳感器14和第一數(shù)據(jù)傳輸器12分別與數(shù)顯儀表11相連接。

扭矩值監(jiān)控單元2包括后臺計(jì)算機(jī)21和第二數(shù)據(jù)傳輸器22，第二數(shù)據(jù)傳輸器22與后臺計(jì)算機(jī)21相連接，第一數(shù)據(jù)傳輸器12和第二數(shù)據(jù)傳輸器22之間相互發(fā)射和接收數(shù)據(jù)信息。

扭矩卸荷單元3包括電磁溢流閥31，數(shù)顯儀表11項(xiàng)電磁溢流閥31發(fā)出卸荷指令，控制電磁溢流閥31卸荷。

扭矩值顯示單元1將計(jì)算機(jī)中所設(shè)置的與鉆具相對應(yīng)的扭矩值進(jìn)行儲存，確定其鉆具的規(guī)格和扭矩值，第一壓力傳感器13和第二壓力傳感器14將鉆具的扭矩值進(jìn)行進(jìn)行感應(yīng)并將感應(yīng)信號傳輸給數(shù)顯儀表11，當(dāng)動(dòng)力鉗緊扣上輸出扭矩值的設(shè)定值時(shí)，第一壓力傳感器13發(fā)出扭矩信號至數(shù)顯儀表11，數(shù)顯儀表11發(fā)出卸荷指令給電磁溢流閥31，電磁溢流閥31卸荷。

本實(shí)用新型的鉆桿動(dòng)力大鉗扭矩儀，作為鉆桿動(dòng)力鉗的附件，也是鉆桿動(dòng)力鉗的一種輔助裝置，用于設(shè)置相應(yīng)鉆具的上扣扭矩值，并控制該鉆具的上扣扭矩值；并對該設(shè)置扭矩輸出過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)對鉆具型號，作業(yè)時(shí)間，扭矩值等進(jìn)行記錄，便于查詢。本扭矩儀明確了鉆具的操作和后臺監(jiān)控等工作程序，確保鉆井作業(yè)中鉆具上扣的安全。

扭矩值顯示單元1安裝于鉆具上，扭矩值顯示單元1外部設(shè)有保護(hù)罩，第一壓力傳感器13、第二壓力傳感器14與數(shù)顯儀表11單向相連接，第一壓力傳感器13和第二壓力傳感器14將扭矩?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)顯儀表11顯示和儲存。鉆具上扣時(shí)，采用高檔旋扣時(shí)，第二壓力傳感器14發(fā)出信號給數(shù)顯儀表11，確認(rèn)當(dāng)前為高檔旋扣；電磁溢流閥31不允許卸荷；切換成抵擋緊扣時(shí)，第二壓力傳感器14無傳輸信號，確認(rèn)為當(dāng)前為低檔緊扣；當(dāng)達(dá)到設(shè)定的扭矩時(shí)，第一壓力傳感器13發(fā)出扭矩信號給數(shù)顯儀表11，數(shù)顯儀表11項(xiàng)電磁溢流閥31發(fā)出卸荷指令。

顯儀表與第一數(shù)據(jù)傳輸器12通過數(shù)據(jù)線相連接，第一數(shù)據(jù)傳輸器12與數(shù)顯儀表11之間通過數(shù)據(jù)線相互傳輸數(shù)據(jù)。

臺計(jì)算機(jī)與第二數(shù)據(jù)傳輸器22通過數(shù)據(jù)線相連接。

第一數(shù)據(jù)傳輸器12和第二數(shù)據(jù)傳輸器22進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射和傳輸，用于實(shí)現(xiàn)后臺計(jì)算機(jī)21和數(shù)顯儀表11之間數(shù)據(jù)的傳輸，便于對扭矩值得監(jiān)測。

電磁溢流閥31與數(shù)據(jù)儀表有線連接。便于數(shù)顯儀表11及時(shí)的將卸荷指令傳輸給電磁溢流閥31，進(jìn)行卸荷操作。

綜上所述扭矩儀，數(shù)顯儀表11、第一傳感器和第二傳感器，安裝于鉆桿動(dòng)力鉗上，第一數(shù)據(jù)傳輸器12安裝于數(shù)顯儀表11上，數(shù)顯儀表11顯示、存儲、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，并控制電磁溢流閥31卸荷；后臺計(jì)算機(jī)21、第二數(shù)據(jù)傳輸器22放置于偏房或司鉆房內(nèi)；下載設(shè)置數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控；電磁溢流閥31安裝于液壓站上或直接代替鉆桿動(dòng)力鉗上扣溢流閥，與數(shù)顯儀表11有線連接。

鉆桿動(dòng)力大鉗智能扭矩儀調(diào)控扭矩的方法，調(diào)控扭矩的方法采用如下步驟：

步驟S1：設(shè)置參數(shù)：在后臺計(jì)算機(jī)21上核對并設(shè)置所用鉆具的扭矩值，并通過第二數(shù)據(jù)傳輸器22將數(shù)據(jù)下載傳輸?shù)綌?shù)顯儀表11內(nèi)；

數(shù)顯儀表11通過第一數(shù)據(jù)傳輸器12接收上述數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)置選擇并確認(rèn)當(dāng)前對應(yīng)鉆具規(guī)格；

步驟S2：扭矩控制：鉆具上扣時(shí)，采用高檔旋扣時(shí)，第二壓力傳感器14發(fā)出信號，確認(rèn)當(dāng)前為高檔旋扣，電磁溢流閥31不進(jìn)行卸荷；

切換至低檔緊扣時(shí)，第二壓力傳感器14無輸出信號，確認(rèn)當(dāng)前為低檔緊扣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定扭矩時(shí)，第一壓力傳感器13發(fā)出扭矩信號，數(shù)顯儀表11項(xiàng)電磁溢流閥31發(fā)出卸荷指令，電磁溢流閥31卸荷；

步驟S3：數(shù)顯儀表11顯示并記錄當(dāng)前鉆具的最大值，并同時(shí)顯示并記錄扭矩曲線；

步驟S4：數(shù)顯儀表11實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)值及扭矩曲線無線上傳至計(jì)算機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保存數(shù)據(jù)便于查找和分析。

上述電磁溢流閥31需提供DC24V電源。

基本流程為：在后臺計(jì)算機(jī)21已預(yù)設(shè)各種規(guī)格鉆具鉆桿、加重鉆桿、鉆鋌的上扣扭矩值；通過重新設(shè)置若需調(diào)整和確認(rèn)所用鉆具的最佳上扣扭矩值，下載至鉆桿動(dòng)力鉗的數(shù)顯儀表11中；鉆工從儀表中選擇實(shí)時(shí)所下鉆具的規(guī)格，即就確定了實(shí)時(shí)鉆具的上扣扭矩值；鉆工直接操作鉆桿動(dòng)力鉗對鉆具進(jìn)行上扣作業(yè)，當(dāng)動(dòng)力鉗上扣輸出扭矩至設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器發(fā)出信號，電磁溢流閥31自動(dòng)卸荷；數(shù)顯儀表11記錄當(dāng)前鉆具上扣的扭矩的最大值，并實(shí)時(shí)顯示扭矩曲線圖；數(shù)顯儀表11實(shí)時(shí)將當(dāng)前鉆具的上扣扭矩參數(shù)無線傳輸后臺計(jì)算機(jī)21上，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一個(gè)工作循環(huán)完成后進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)；若需更換鉆具規(guī)格，直接在數(shù)顯儀表11重新選擇確認(rèn)；數(shù)顯儀表11所記錄的每一扣的扭矩值，按該井鉆井開始時(shí)設(shè)置的時(shí)間順序錄入，直至該井完井為止。若使用動(dòng)力鉗的高檔進(jìn)行上扣作業(yè)時(shí)，無扭矩記錄。

扭矩儀操作：

1：后臺計(jì)算計(jì)操作：在司鉆房或偏房內(nèi)

1對所用鉆具鉆桿、加重鉆桿、鉆鋌規(guī)格的上扣扭矩進(jìn)行修改確定并保存，并下載至數(shù)顯儀表11上，該操作由鉆井技術(shù)員進(jìn)行；

2在鉆井過程中或隨井深的增加或因鉆具原因需適當(dāng)調(diào)整修改相應(yīng)鉆具規(guī)格扭矩參數(shù)；也需確定并保存、下載至數(shù)顯儀表11上；

3若無需后臺實(shí)時(shí)監(jiān)控，在參數(shù)設(shè)置并確認(rèn)、下載完成后，可關(guān)閉計(jì)算機(jī)；

2：數(shù)顯儀表11的操作：在動(dòng)力鉗上，由鉆工直接操作

1數(shù)顯儀表11接收后臺下載參數(shù)后，在數(shù)顯儀表11上不能作修改；只能直接選擇應(yīng)用；

2按數(shù)顯儀表11上“設(shè)置”鍵，選擇當(dāng)前所用鉆具規(guī)格，按“確認(rèn)”鍵即確認(rèn)當(dāng)前鉆具規(guī)格及對應(yīng)上扣扭矩；

3當(dāng)使用不同鉆具規(guī)格時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重新選擇并確認(rèn)；

數(shù)計(jì)記錄：

1數(shù)顯儀表11記錄從鉆井開始至完井整個(gè)時(shí)間內(nèi)所有鉆具的上扣扭矩值及扭矩曲線圖；并按時(shí)間順序形成完成記錄格式；每個(gè)上扣所記錄的內(nèi)容有：序號、鉆具規(guī)格、上扣扭矩、上扣時(shí)間段等；

2所記錄的數(shù)計(jì)存儲在數(shù)顯儀表11內(nèi)，可由數(shù)據(jù)線導(dǎo)出，導(dǎo)出格式為Excel；

3具有記錄數(shù)計(jì)查找功能，按字段查找，如時(shí)間段等；

4數(shù)顯儀表11內(nèi)存儲的數(shù)計(jì)，存入為只讀，不可以修改；數(shù)計(jì)不可以直接刪除，可設(shè)置密碼刪除。