[发明专利]孔底电动冲击器控制系统

说明书

技术领域

本发明属于钻探领域，具体涉及一种孔底电动冲击器的控制系统。

背景技术

为了提高硬岩的钻探效率，国内外研制了多种液动、气动孔底冲击器，并取得显著成果。 但传统的液动、气动冲击器在国内推广使用的程度并不理想，主要有以下四个原因：一是传 统液动、气动冲击器的结构复杂，现场组装调试的技术要求高，每次拆装费工费时；二是它 要求很大的泵(风机)排量和压力——超过孔底正常钻进的需要，从而要求更换设备，在孔 内钻具上增加分流接头，有时过大的流量还会带来孔壁失稳等负面效果；三是液动冲击器对 循环介质的含砂量等有严格要求；四是由于重力对传统液动、气动冲击器的配液、配气机构 工作稳定性有影响，在大顶角斜孔和水平孔中使用有局限性。孔底电动冲击器(如图6所示) 能够克服以上不足，同时大幅度提高钻探效率，应用前景十分广泛，而孔底电动冲击器成败 的关键是其控制系统，控制系统是其核心，研究孔底电动冲击器的控制系统具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种孔底电动冲击器控制系统，该控制系统能够实现对孔底电动冲 击器的电磁冲击装置的控制。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：孔底电动冲击器控制系统，其特征在于它包 括监控系统用电池、主电池、一个检测模块、一个控制模块；监控系统用电池给检测模块和 控制模块供电，主电池给控制模块供电；检测模块的输出口和控制模块的输入口之间通过CAN 总线相连，可完成控制命令及各部分检测数据的通讯；

所述检测模块包括温度传感器、压力传感器、放大电路、第一AD转换器、电阻分压电路、 电压比较器、渗漏传感器、第一微处理器；第一微处理器设置在孔底电动冲击器的控制系统 密封筒25内；温度传感器设置在孔底电动冲击器的电磁冲击装置的线圈29内(封在线圈29 内)，温度传感器的输出端与第一微处理器的输入端相连；压力传感器设置在孔底电动冲击器 的钻井液仓35内(钻井液仓与外相连通，能获得泥浆压力信号)，压力传感器的输出端与放 大电路的输入端相连，放大电路的输出端与第一AD转换器的输入端相连，第一AD转换器的 输出端与第一微处理器的输入端相连；电阻分压电路设置在主电池19上，电阻分压电路的输 入端与主电池的输出端相连，电阻分压电路的输出端与电压比较器的输入端相连，电压比较 器的输出端与第一微处理器的输入端相连；渗漏传感器设置在孔底电动冲击器的电磁冲击装 置密封筒30的底端，渗漏传感器的输出端与第一微处理器的输入端相连；

所述控制模块包括第二微处理器、可编程控制器(现有的GAL器件)、IGBT全桥控制电 路、毫欧电阻、仪表放大器、第二AD转换器；第二微处理器的输出端与可编程控制器的输入 端相连，可编程控制器的输出端与IGBT全桥控制电路的输入端相连，IGBT全桥控制电路的 控制输出端与电磁冲击装置8的线圈29相连；IGBT全桥控制电路的控制电流信号输出端与 毫欧电阻的输入端相连，毫欧电阻的输出端与仪表放大器的输入端相连，仪表放大器的输出 端与第二AD转换器的输入端相连，第二AD转换器的输出端与第二微处理器的数字信号反馈 输入端相连。

本发明的有益效果是：

1)通过检测地表泥浆泵以一定顺序开合在钻孔内产生的一定顺序的泥浆压力脉冲信号， 并对该检测信号进行解析，进而获得地表控制命令，从而控制孔底电动冲击器的执行机构电 磁冲击装置实现不同动作的控制系统；本发明能很好的完成孔底电动冲击器的电磁冲击装置 不同频率的直线往复运动或停止动作的控制，该控制系统能够实现对孔底电动冲击器的电磁 冲击装置的控制。同时本控制系统还能完成孔底电动冲击器的电池电量、温度、渗漏、电磁 冲击装置工作电流等工作参数的监测，并能根据各种参数调整对冲击器的控制。具有防止渗 漏、温度过高、电流等方面的保护功能。

2)传统的液动、气动冲击器在井下开始工作后无法通过地表控制，冲击频率等工作参数 一经确定无法在井下调整；遇到紧急情况需停止工作时，必须关闭泥浆泵(风机)，可能造成 烧钻等事故。本控制系统可以控制孔底电动冲击器根据钻进地层和孔底电动冲击器工作情况 的不同，在地表遥控孔底电动冲击器实现冲击频率和冲击功的调整以及停机等工作，控制灵 活，操作简便，具有很高的自动化程度。

附图说明

图1为本发明系统框图；

图2为检测模块框图；

图3为控制模块框图；