[发明专利]一种钻井钢丝绳做功量的监测系统及监测方法

说明书

本发明提供了一种钻井钢丝绳做功量的监测系统及监测方法，该监测系统包括防爆主机(1)、绞车编码器(6)和悬重传感器(8)，防爆主机具有数据显示模块、按键操控模块和数据存储与调取模块，绞车编码器安装于绞车滚筒(5)低速端的导气接口上，并通过信号电缆(2)与防爆主机的大钩高度接口相连，悬重传感器安装于死绳固定器(7)液压信号输出端的三通上，并通过信号电缆与防爆主机的大钩负荷接口相连。本发明提供的监测系统及监测方法解决了大绳定量判废时缺乏客观数据且耗时繁琐的问题，能够提供更加科学有效的定量判废依据，保证钢丝绳安全、高效地应用。

技术领域

本发明涉及钢丝绳定量判废技术领域，特别是涉及一种钻井钢丝绳做功量的监测系统及监测方法。

背景技术

钻井钢丝绳(大绳)作为钻机起升系统的一个重要构件，配合钻机绞车实现整体起放井架，起下钻具、下套管以及钻进过程中控制钻压等施工作业，能否确保其处于良好的运行状态，直接关系到生命财产的安全，决定着钻井效益及成本。

钢丝绳在钻井工程的各个工艺过程中使用频繁，受交变应力、载荷等因素影响容易发生疲劳和磨损，然而，进行切割作业过早会造成大绳的浪费，过晚则存在安全隐患。在目前的钢丝绳定量判废方式中，钻井工程师主要通过查看大绳外观和测量大绳直径，再结合经验公式来粗略计算钢丝绳的做功量，这种方式受工作条件和人为因素等影响较大，导致大绳断裂事故时有发生，对员工生命和设备安全形成严重威胁，因此，如何提供一种更加有效的钢丝绳定量判废方式，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钻井钢丝绳做功量的监测系统及监测方法，该监测系统及监测方法能够解决大绳定量判废时缺乏客观数据且耗时繁琐的问题，提供更加科学有效的定量判废依据，保证钢丝绳安全、高效地应用。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钻井钢丝绳做功量的监测方法，包括：

获取绞车滚筒低速端的导气接口上的绞车编码器测量的实时脉冲值P，根据预制数据表和所述实时脉冲值P查得对应该脉冲值的实时绳层，根据所述预制数据表和所述实时绳层查得大钩高度脉冲数曲线对应该绳层的斜率k_n和截距b_n，通过计算式H＝P·k_n+b_n计算得出实时大钩高度H；

获取死绳固定器液压信号输出端的三通上的悬重传感器测量的实时大钩负荷G；

通过计算式W＝∑(μ×G×ΔH)计算得出钻井钢丝绳的累计做功量W以实现监测，式中，ΔH为相邻两次计算的所述实时大钩高度H的变化量，μ为千牛米与吨千米间的单位转换系数；

所述预制数据表中的数据包括第n层大绳缠绕1圈的周长L_n、第n层对应的游车总位移量S_n、第n层的开始脉冲值P_n、第n层的开始脉冲对应的大钩高度H_n，以及第n层对应的所述斜率k_n和所述截距b_n，各数据的计算式分别为：

式中，D为绞车滚筒的直径，d为大绳直径，B为绞车滚筒的筒身长度、N为大绳股数，P_e为大绳放空脉冲数，P_r为每圈脉冲数，C为起始层，q为起始圈。

可选地，在上述监测方法中，还包括将所述累计做功量W实时显示在监控屏幕上。

可选地，在上述监测方法中，还包括将所述累计做功量W以通用的井场信息传输标准格式无线传输至第三方共享设备。