油田修井作业天车防碰装置

海外石油钻井防碰天车与刹车系统安全操作规程和注意事项游车碰天车当然不会经常发生。

但是，这种事情一旦发生，其后果便是十分惨重的：设备严重损坏，人员受到伤亡、刹车失灵也会造成同样严重的后果。

从事钻井工作的人都知道。

刹车系统是否安全直接关系到井的安全、设备的安全和钻井人员的安全。

出自防碰天车和刹车系统的事故，通常是由于人们判断不当、操作不当、保养检查不当、调整不当等原因造成的。

但最主要的原因是司钻的思想麻痹问题。

司钻可能精力不集中，在高速的起下钻作业中，稍一走神就可能造成极为惨重的损失。

虽然这些意外事故与人的因素有很大关系，但并不总是人的责任。

离合器粘住（分不开或合不上）或油门卡死、刹车部件意外破损、辅助刹车意外失灵等虽不经常发生，但也会偶尔出现。

预想到这些情况，人们设计了各式各样的天车防碰装置及多种辅助刹车系统。

所有这些装置都会不同程度地防止和减缓恶性事故的发生．有一种防碰天车装置使用过许多年，确实起了一定的作用，这就是游车缓冲器．钻井同行们都熟悉这种装置，它不过是附在游车顶上的能减轻冲击振动的橡皮气缸。

多少年来，在客车、载货升降机和吊车上一直使用着某种装置来防止这些机械设备超过其极限状态运转。

这些装置中大概最简单的就是吊车的限位开关了。

在现代的吊车上，它已成了标准设备。

限位开关就是一个带有一到三个触点的弹簧载荷开关。

当吊车的游车接近行程极限时，游车就会触动限位开关的指针或导线，使开关开始转动。

该指针或导线需调节至所要求的限位点、当限位开关开始打开时，一个常开触点开关闭合，同时发出可能是闪光、蜂鸣声或喇叭声的警报。

当限位开关继续转动时，常闭触点的第二个开关打开，并且切断动力。

与此同时，这些触点开关全部打开，第三个触点开关闭合，从而使电磁刹车的电路通电，终止游车继续向上运动。

在电动钻机上安装完全符合要求的装置是不难的，这套装置主要是三个过程发出警报、切断动力和使用刹车。

而在其他类型的钻机上，情况一般较为复杂。

天车防碰装置操作规程（智成）1．范围1.1 本操作规程规范了ZCFP电子、机械天车防碰装置的安装、调试、校准、使用等应注意或遵守的相关事项。

1.2 本操作规程适用于油田钻井、修井作业中的天车防碰装置。

2．规范性文件及标准2.1 SY/T5587.12-2004常规修井作业规程第12部分：打捞落物2.2 SY/T5587.1-1993油水井常规修井作业注水井调配作业规程2.3 SY/T5587.14-2004常规修井作业规程第14部分：注塞、钻塞2.4 SY/T5587.5-2004常规修井作业规程第5部分：井下作业井筒准备本操作规程所涉及起下作业的条款均受以上标准控制。

本操作规程使用时，以上标准均应为有效标准。

3．天车防碰装置的安装3.1 ZCFP电子、机械天车防碰装置安装前应根据井架高度、钢丝绳根数及正常起钻高度，计算出游动系统起至井架允许起升高度时钢丝绳在滚筒上的缠绕数量和钢丝绳进入滚筒的位置。

3.2 根据滚筒直径及钢丝绳在滚筒上的缠绕数量，确定ZCFP电子、机械天车防碰装置信号发生器控制杆的长度（信号发生器控制杆的长度应预留出一定的调节长度）。

3.3 根据钢丝绳进入滚筒的位置，确定ZCFP电子、机械天车防碰装置信号发生器托架在滚筒护罩上的安装位置。

3.4 ZCFP电子、机械天车防碰装置信号发生器托架应用螺栓紧固在滚筒护罩上，螺栓数量不应少于4条，安装时应加装螺母防退垫圈或备帽等螺母防松措施。

3.5 根据游动系统起至井架允许起升高度时钢丝绳进入滚筒的位置，将ZCFP电子、机械天车防碰装置信号发生器用螺栓紧固在已安装好的托架上。

螺栓数量不应少于4条，安装时应加装螺母防退垫圈或备帽等螺母防松措施。

3.6 连接并固定控制电路及气路。

控制电路、气路所用材料应满足防爆、防水等野外恶劣条件下的安全需要。

控制电路、气路应尽可能沿滚筒护罩、车架等非运动部件安装固定，且便于拆装维修，应尽可能远离运动部件。

电路连接部位应进行绝缘抱扎，不应裸露。

天车智能防碰装置在渤海油田的推广应用摘要:天车防碰系统是海洋钻修机运行过程中非常重要的安全装置,在钻井、修井作业过程中起着致关重要的作用。

普通天车防碰系统只是通过一个简单的过卷阀来控制刹车,一旦管路老化或破裂则不能正常使用,并且普通的天车防碰系统只能防止游车大钩上碰天车,不能防止游车大钩下落砸伤设备和人员。

智能型天车防碰系统则采用了过卷阀和电磁阀双重保护,防止大钩上碰下砸,同时具有声光报警功能,防止大钩下落过快的减速装置等安全措施,提高了钻修机在操作过程的安全系数,在渤海油田现场应用中发挥了很好的作用。

关键词:海洋钻修机游车大钩天车防碰智能型过卷阀海洋钻修机在作业过程中,最频繁的操作就是起下钻作业。

动力系统通过滚筒的钢丝绳拉动游车大钩并通过吊环和吊卡来带动井下管柱上提或下放。

在上提油管过程中,如果出现操作失误,游车大钩到达一定高度未及时刹车,游车大钩将碰到井架顶部的天车系统,游车大钩撞上天车将对井架结构将产生破坏性的影响。

同样,在下放油管的过程中,如果出现操作失误,大钩到达转盘附近未及时刹车,一方面对转盘及井架结构带来较大的冲击载荷,对底座支撑和转盘造成损坏,另一方面可能砸伤井口区域的操作人员。

近几年的陆地和海洋油田事故报告多次提到游车大钩砸伤人员的案例,目前天车防碰系统已经得到了管理者和操作者的很大重视。

普通天车防碰系统由于其防碰过于简单,越来越不适应现场的安全作业的需要。

随着海洋钻修机技术的不断发展,智能天车防碰系统在海洋平台钻修机上的应用已经是迫在眉睫。

1 普通天车防碰系统工作原理及使用方法2007年以前,渤海油田海洋修井机及钻机上全部采用普通天车防碰系统。

普通天车防碰系统是防止游动滑车碰撞井架天车的装置,它联接在修井机(通井机)的气控系统中。

通过防碰过卷肘阀的气控系统来控制刹车从而防止游车大钩与天车相碰。

1.1 工作原理普通天车防碰系统在绞车主滚筒轴上方安装了一套防碰过卷肘阀。

当游车大钩起升至一定高度时,钢丝绳碰到防碰过圈肘阀,此时防碰过圈肘阀进气孔打开,气源通过解碰阀进入防碰过圈肘阀,再进入二位五通换向阀的右腔,推动二位五通换向阀向左移动,此时气体通过二位五通换向阀进入气缸,气缸推动刹车助力器,从而带动刹把,刹住滚筒,防止游车大钩继续上升,碰到天车。

作业天车防碰报警装置【摘要】作业机滚筒上安装传感器，从位置传感器接收来自滚筒的信号，经微电脑计算处理，当到达设置的安全位置时，控制器即刻发出声光报警，提示操作手刹车，满足修井作业的安全需要。

【关键词】防碰天车作业装置该装置主要应用于修井作业的施工现场，满足修井作业的安全需要。

修井作业的施工中，尤其在下管、杆时，由于作业机操作精力不集中，或者在夜间施工，由于光线太弱，很容易发生大钩撞天车的事故，轻则损坏天车影响生产；严重则将井架拉到，造成人员伤亡和设备损坏，造成很大的经济损失；在下管过程中，如果遇到重负荷，大钩下得过快，很容易顿碰井口，造成管柱落井的事故发生，出现人为转大修作业。

针对这种情况，决定研制作业天车防碰报警装置，满足修井作业的安全需要。

1 主要技术内容作业天车防碰报警技术，是指在作业施工中使用天车防碰报警装置，从而实现井下作业施工的安全生产。

1.1 基本原理该装置的基本原理。

其说明如下：来自霍尔传感器的两路模拟信号经A/D转换器变成数字信号进入CPU进行比较，CPU对两路信号的先后顺序进行判断后送到累加器，而后由LCD驱动LCD显示结果，当按下上限按钮时，累加器的结果就会送到极限位置的寄存器中，这时，如果累加器的结果大于极限位置寄存器的数值，就会触发报警电路进行报警。

外界电源通过全桥整流、7805（7812）稳压后输入CPU 和LCD背光灯，为他们提供安全稳定的电压。

1.2 重点技术该项目推广的重点技术是作业天车临界报警技术。

其原理是：从位置传感器接收来自滚筒信号，经微电脑计算处理，当达设置的安全位置时，控制器即可自动发出声光报警，提醒作业机操作手停车，满足修井作业的安全需要。

该装置使用的是双电路可预置限位报警器采用双电路独立工作、互补控制等高科技成果，不仅可以上下行双向设置报警点，传感器自动检测等功能，而且两套电路互相监视，完全自检。

真正做到上不碰天车，下不碰井口。

该装置的特点为：1动滑车最大计程999.9r；2可全程设置上下限；3环境温度显示-30～50℃，1%误差；4环境温度低于10℃是传感器可自动加温；输入电源电压AC/ DC12-35V，可避免正负极接反；5当运行中传感器短路（断路）可自动报警，等待故障排除，并显示传感器故障；6设置上下限报警：上限超限：警号发声、闪灯报警（切断电磁阀）下限超限：闪灯报警；7单片机内有软件狗，可以防止系统死机，并且上电自动复位功能；8为了安全，传感器报警后，经正确处理，再运行将自动解除报警，如在处理之前强行解除报警，必须关闭电源，才可解除报警。

目录1 概述 (2)2 功能及特点 (2)3 技术指标 (3)4 工作原理 (3)5 操作说明 (4)6 安装说明 (9)7 其他注意事项 (10)CONTENTS1 Summarize ....................................................................... .112 Function and characteristic ............................................. .113 Technology index ........................................................... ..134 Operating principle ......................................................... .135 Handle explanation (15)6 Assemble explanation (22)7 Other matters needing attention ....................... .23钻机游车高度数显防碰仪使用说明书钻机游车高度数显防碰仪是在吸收了国内外电子行业微电脑控制方面的先进技术基础上，以人机智能化控制程序，并结合各油田现场的特殊环境而研制开发设计的。

可显示油车运行的位置高度，提供上防碰预警信号，还增加了大钩运行速度、时间显示等功能，来保证大钩在设定的区域内安全运行。

功能及特点实时显示大钩相对于钻台面的高度，同时用模拟高度直观的显示大钩所处的位置。

当大钩达到设定的预警高度时，进行声光报警，当达到设定的防碰高度的时候，在声光报警的同时，还提供刹车控制信号。

采用大尺寸的LCD显示屏，显示运行的高度值。

采用中英文两种语言显示，友好的人机界面，可使用户根据屏上的提示，快速操作和正确使用仪表。

钻井用机械式防碰装置石油钻机生产作业过程中，需要限定大钩的活动范围，以避免由于人为操作失误，大钩碰撞天车或砸到钻台面而引发重大事故，传统的防碰机构，分为电子式和触碰式，都有明显的缺陷，出于安全性及经济性的综合考虑，开发了一种全新的机械式防碰装置，该装置采用通用标准元件，结构简单，价格低廉，安全可靠，已投产并获得了国家发明专利。

石油钻机生产作业过程中，采用绞车驱动大钩，完成钻井修井等作业，由于大钩工作时载荷大，运行速度快，一旦碰到天车或钻台，将引发重大事故。

目前国内大部分油田及钻机生产厂家，普遍采用两种防碰装置：电子防碰仪和天车防碰阀。

电子式防碰仪具有灵敏度高等优点，但是价格昂贵，同时由于井场环境恶劣，电子元件容易失效，导致安全事故的发生。

触碰式防碰机构核心部件为一防碰阀，当绞车滚筒缠绳达到设定高度时，钢丝绳触碰阀杆，绞车紧急制动，大钩停止运行，这种机构只能防止大钩碰撞天车，而无法避免大钩碰撞钻台。

综上所述，以上两种方式均存在明显缺陷，因此开发一种结构简单，可靠性高、经济性好的防碰装置显得尤为必要。

机械式防碰装置的结构及工作原理1.1.设计依据：因为大钩是通过绞车来驱动的，所以控制大钩的运行位置完全可以靠控制绞车滚筒上钢丝绳的缠绕圈数来实现，但是，滚筒的转动速度很快，直接记录钢丝绳缠绕圈数不易实现，因此，我们设计了一套减速机构，可以把滚筒的高速旋转运动转化为计量机构的缓慢旋转运动，计量机构设计有触点，触点触碰行程开关，绞车紧急刹车气缸动作，实现紧急刹车，避免碰撞事故的发生。

1.2.结构组成：1.2.1.传动机构：主要包括小链轮（1），大链轮（2），链条（3），涡轮蜗杆减速机（4）等部分；小链轮通过螺栓连接在绞车滚筒轴头上，大链轮固定在减速器的输入端，二者之间通过链条连接。

1.2.2.计量机构：主要由限位盘一（7），限位盘二（6），压紧螺母等组成；限位盘一安装在减速器输出轴上，通过压板压紧，限位盘二与限位盘一同轴安装，通过压紧螺母与限位盘一固定；1.2.3.执行机构：主要由按钮阀（9）及紧急刹车气缸组成；工作原理：下面以本装置在4000米钻机上的应用为例，说明本装置的工作原理：4000米钻机绞车最大缠绳高度为4层，每层缠绕圈数为33圈，即总缠绕圈数最多为n=132圈。

JGF型与ＨWF型天车防碰撞装置使用说明太原奇拓电子科技有限公司：0351―7024303JGF(HWF)型天车防碰撞装置使用说明天车在同一轨道上行驶,有可能会发生碰撞，造成人员和设备的事故。

所以需要防碰撞装置及时提醒操作人员注意，防止事故的发生。

一、产品型号及组成（一）产品型号1.JGF（激光）型天车防碰撞装置JGF-1型：双向单点控制JGF-2型：双向双点控制2.HWF（红外）型天车防碰撞装置HWF-1型：双向单点控制HWF-2型：双向双点控制（二）本产品由以下3部分组成：1、控制器（主机）控制器的功能主要是将激光（红外）传感器接收到的信号进行处理，根据检测到的距离，作出相应的报警和继电器的动作。

2、激光（红外）距离检测器激光（红外）距离检测器的功能是将发射光束射到反射板，并接收反射板所反射回的信号。

从而提供给主机计算天车到被测物体的距离。

3、反射板反射板的功能是以最小的损耗，将激光定向反射。

二、产品性能产品JGF-1型和HWF-1型是双向单点控制传感器，控制距离为15米范围内（可根据用户要求调整距离），只控制一点距离。

左右各有一路继电器输出供用户减速或停车使用。

产品JGF-2型和HWF-2型是双向双点控制传感器，控制距离为5米内和15米内（可根据用户要求调整距离）。

15米时开始报警，左右各有一路继电器输出供用户选择使用，是否参与减速或停车，由用户自己确定。

5米时左右各有一路继电器输出供天车停车使用。

三、产品技术指标1、工作电压：AC220V，50HZ2、功耗：≤10W3、检测距离：15M（5M）4、检测距离误差：≤10%5、工作环境温度：–20℃―60℃6、外形尺寸：控制器205×130×86距离检测器150×120×55反射板84×84×8反射胶贴120×120四、安装和调试方法1、距离检测器（带强磁）吸附在天车边缘，反射板（带强磁）吸附在对面的物体上（反射胶贴在对面物体上），与距离检测器的传感器光轴对应，呈一直线，安装时可先用激光源辅助安装。

目前，常规石油钻机配套的天车防碰装置，主要由天车防碰梁、防碰气控阀、防碰钢丝绳等组成。

当上行的游车撞击绷紧的钢丝绳时，钢丝绳拉动气控阀动作，实现防碰功能。

该装置存在以下不足：一是防碰梁、悬绳器和防碰钢丝绳安装在高位，现场维护时需要操作者爬到井架上段或天车上进行高空作业，存在一定的安全风险；二是天车防碰高度不可调节，无法满足不同钻井设备防碰高度的要求；三是钻井钢丝绳与防碰钢丝绳交叉，在游车碰撞钢丝绳时，易发生防碰钢丝绳夹在游车滑轮槽内，引发事故。

因此应对其进行必要的改进。

一、天车防喷装置概述1.链条式链条式天车防碰装置用在F-320钻机上，它以滚筒轴转动圈数，链轮及蜗轮、蜗杆的传动比及传动丝杆行程作为媒介，来传递游车允许最高提升位置信号。

这种天车防碰装置结构紧凑、安装和检查比较方便。

但由于游车、滚简自身的惯性作用，在切断绞车气源之后，不能马上停止运动，致使滑动碰块撞坏项杆阀，进而重新切断刹车气缸的气路，再次接通绞车控制气源，造成天车防碰装置工作失效。

2.重锤式重锤式天车防碰装置用在大庆130型、ZJ45型和5型钻机上，它是以横拉在井架上的限位钢丝绳作为媒介，来传递游车允许最高提升位置信号。

这种天车防碰装置结构简单，不易损坏，但传递信号慢、灵敏度低、可靠性差。

从游车撞击限位钢丝绳到重锤倒下，需要2.5~3秒左右，到刹住绞车，使游动系统停止运动，需要5秒左右。

ZJ45钻机挡速度为1.69米/秒，从游车撞击限位钢丝绳到停止运动，游车仍将上升8.45米的距离。

而限位钢丝绳至天车的安全距离只有6~7米，故这种天车防碰装置不宜用于高速提升工况。

3.顶杆式顶杆式天车防碰装置用在C1-3型钻机上，它以滚筒钢丝绳缠绕厚度(层数)作为媒介，来传递游车允许最高提升位置信号。

这种天车防碰装置结构简单、灵敏可靠，但要求滚简上的钢丝绳排列必须均匀、整齐，目前国产钻机还很难完全做到这-一点。

4.电驱动式电驱动式天车防碰装置与重锤式天车防碰装置一样，也有限位钢丝绳，一端固定在井架上，另一端与常闭电磁开关的开口销子相联接。