钻修井机下钻方法和钻修井机起钻方法

摘要

本发明涉及一种钻修井机下钻方法和一种钻修井机起钻方法，属于石油钻修井技术领域。钻修井机下钻方法，包括以下步骤：步骤一，准备立根；步骤二，放置立根；步骤三，调整游车位置；步骤四，排管机推管；步骤五，机械手移管对扣；步骤六，管柱上扣；步骤七，游车下行；步骤八，游车上行。本发明所提供的钻修井下钻方法和钻修井起钻方法，可以在钻修井的起、下钻过程中，实现全过程的自动化控制，从而提高对钻修井管柱的处理效率，降低钻修井的成本；并且可以减少给操作员带来的安全隐患，提高管柱操作的安全性；以及可以减少在管柱操作过程中大量的工人辅助操作，降低操作员的劳动强度。

权利要求

1.钻修井机下钻方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，准备立根：通过控制系统记录立根在放置区的位置信息，并使排管机位于放置区等待位；

步骤二，放置立根：将一根立根放置在井口内，使排管机从放置区抓取第二立根；

步骤三，调整游车位置：使吊卡处于二层台的等待位置；

步骤四，排管机推管：利用机器视觉技术反馈吊卡和第二立根之间的位置信息，通过控制系统自动调节排管机钳体的位置，使排管机将第二立根的上端推入吊卡内；

步骤五，机械手移管对扣：机械手抓取第二立根，并将第二立根的底端对扣在井口所放置的立根的顶端；

步骤六，管柱上扣：伸出铁钻工，利用机器视觉技术反馈铁钻工钳体的位置信息，以及利用机器视觉技术反馈对扣完成后的两根立根在接头处的位置信息，通过控制系统自动调节铁钻工钳体的位置高度，使铁钻工钳体的高度位置与两根立根在接头处的高度位置相互吻合，并通过控制系统自动调节上扣扭矩，进而对完成对扣后的两根立根进行上扣；

步骤七，游车下行；

步骤八，游车上行：利用位置检测技术或者机器视觉识别技术反馈吊卡与立根之间的位置信息，并通过控制系统使吊卡与立根之间脱离，然后使游车上行至二层台的等待位置。

2.如权利要求1所述的钻修井机下钻方法，其特征在于：在步骤四中，同时利用位置检测技术和机器视觉识别技术，通过控制系统微调吊卡的开口方向，使排管机所抓取的第二立根顺利进入吊卡内。

3.如权利要求1所述的钻修井机下钻方法，其特征在于：在步骤五中，利用机器视觉技术识别第二立根在放置区的位置信息，并通过控制系统自动记录第二立根抓取的顺序号以及第二立根在放置区的位置信息。

4.如权利要求1至3中任一项所述的钻修井机下钻方法，其特征在于：在步骤五完成时，同时执行排管机的复位操作；在进行步骤六时，使机械手同时进行复位操作，使排管机同时对下一立根进行抓取操作，并且在执行步骤八之前，排管机抓取下一立根的操作完成；在步骤六完成时，铁钻工同时进行复位操作。

5.如权利要求1至3中任一项所述的钻修井机下钻方法，其特征在于：循环执行步骤四至步骤八对钻修井进行连续下钻。

6.钻修井机起钻方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，抓取立根：在吊卡接触立根的台阶面时，关闭吊卡并使吊卡卡住立根；

步骤二，游车上行；

步骤三，卸扣：伸出铁钻工，利用机器视觉技术反馈铁钻工钳体的位置信息，以及利用机器视觉技术反馈连接在一起的两根立根在接头处的位置信息，并通过控制系统自动调节铁钻工钳体的位置高度，使铁钻工钳体的高度位置与两根立根在接头处的高度位置相互吻合，进而对连在一起的两根立根进行卸扣；同时通过机器视觉技术将上、下两根立根的位置信息反馈给控制系统，由控制系统判断卸扣是否成功；

步骤四，机械手抓管放置：机械手抓取立根，并将所抓取的立根的下端送至立根放置区；

步骤五，排管机抓管放置：排管机抓取立根，并利用机器视觉技术反馈立根和排管机钳体之间的位置信息，通过控制系统自动调节排管机钳头的位置，然后将立根的上端送至立根放置区，并且排管机抓取的立根与机械手抓取的立根为同一立根；

步骤六，游车下行：利用位置检测技术或者机器视觉识别技术反馈吊环的位置信息，并通过控制系统控制吊环的倾斜角度，然后使游车下行，用以抓取下一立根。

7.如权利要求6所述的钻修井机起钻方法，其特征在于：在步骤四和步骤五中，通过控制系统调用所抓取的立根在下钻时的顺序号以及该立根在放置区的位置信息，并利用机器视觉技术，通过控制系统控制机械手和排管机将该立根放置在放置区的相应位置。

8.如权利要求6所述的钻修井机起钻方法，其特征在于：在步骤五中，同时利用位置检测技术和机器视觉识别技术，通过控制系统微调吊卡的开口方向，使排管机平稳地抓取立根。

9.如权利要求6至8中任意一项所述的钻修井机起钻方法，其特征在于：在进行步骤四时，铁钻工同时进行复位操作；在进行步骤五时，机械手同时进行复位操作；在进行步骤六时，排管机同时进行复位操作。

10.如权利要求6至8中任意一项所述的钻修井机起钻方法，其特征在于：循环执行步骤一至步骤六对钻修井进行连续起钻。

说明书

钻修井机下钻方法和钻修井机起钻方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钻修井机下钻方法和一种钻修井机起钻方法，属于石油钻修井技术领域。

背景技术

[0002] 在油气开发过程中，钻修井机钻杆一般比较长并且笨重，例如，一根10m长的φ127mm钻杆质量可以重达300kg，如果在操作过程中滑落，则会将人砸伤，引发安全事故，而
钻修井的相关安全事故一般也是发生在井口作业的过程中。

[0003] 目前，钻修井管柱的处理系统一般包括推扶式二层台排管机、推扶式钻台面机械手、顶驱、吊卡、卡瓦和铁钻工等，而对钻修井管柱的处理方法仍停留在机械化或半自动化
的阶段，并且对钻修井管柱的处理方法一般是采用串行的操作方式，也就是在对钻修井的
处理过程中，当前一个设备的动作完成，后一个设备才开始动作；另外设备在管柱的交接过
程中，还需要大量的人工操作以及需要人工去确认过程。这种处理方法极大地降低了对管
柱的处理效率，而且还会给操作员带来重大的安全隐患。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于：在针对现有技术中，对钻修井管柱的处理方法仍停留在机械化或半自动化阶段的问题，提供一种钻修井下钻方法和一种钻修井起钻方法，能够减少大
量的人工操作，从而可以减少对操作员带来安全隐患。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

[0006] 一方面，本发明提供了一种钻修井下钻方法，包括以下步骤：

[0007] 步骤一，准备立根：通过控制系统记录立根在放置区的位置信息，并使排管机位于放置区等待位；

[0008] 步骤二，放置立根：将一根立根放置在井口内，使排管机从放置区抓取第二立根；

[0009] 步骤三，调整游车位置：使吊卡处于二层台的等待位置；

[0010] 步骤四，排管机推管：利用机器视觉技术反馈吊卡和第二立根之间的位置信息，通过控制系统自动调节排管机钳体的位置，使排管机将第二立根的上端推入吊卡内；

[0011] 步骤五，机械手移管对扣：机械手抓取第二立根，并将第二立根的底端对扣在井口所放置的立根的顶端；

[0012] 步骤六，管柱上扣：伸出铁钻工，利用机器视觉技术反馈铁钻工钳体的位置信息，以及利用机器视觉技术反馈对扣完成后的两根立根在接头处的位置信息，通过控制系统自
动调节铁钻工钳体的位置高度，使铁钻工钳体的高度位置与两根立根在接头处的高度位置
相互吻合，并通过控制系统自动调节上扣扭矩，进而对完成对扣后的两根立根进行上扣；

[0013] 步骤七，游车下行；

[0014] 步骤八，游车上行：利用位置检测技术或者机器视觉识别技术反馈吊卡与立根之间的位置信息，并通过控制系统使吊卡与立根之间脱离，然后使游车上行至二层台的等待
位置。

[0015] 通过本发明所提供的钻修井下钻方法，可以在钻修井的下钻过程中，实现全过程的自动化控制，从而能够提高对钻修井管柱的处理效率；利用机器视觉技术和位置检测技
术能够在下钻过程中，减少大量的人工操作以及可以避免人工去现场确认管柱的对接过
程，从而可以减少给操作员带来的安全隐患。

[0016] 进一步的是：在步骤四中，同时利用位置检测技术和机器视觉识别技术，通过控制系统微调吊卡的开口方向，使排管机所抓取的第二立根顺利进入吊卡内。通过位置检测技
术，使吊卡和排管机钳头配合，从而可以保证第二立根在吊卡中的位置精度，以及可以使第
二立根顺利的进入吊卡内，进而还可以提高系统的自动化程度。

[0017] 进一步的是：在步骤五中，利用机器视觉技术识别第二立根在放置区的位置信息，并通过控制系统自动记录第二立根抓取的顺序号以及第二立根在放置区的位置信息。从而
在钻修井起钻结束后，可以使第二立根的位置在放置区中进行复原，也即在起钻结束后，第
二立根在放置区的摆放位置与在建立立根时、第二立根在放置区所放置的位置保持相同，
从而在下一次下钻时，可以通过控制系统对上一次下钻时所记录的信息，准确的在放置区
内抓取相应位置的立根进行下钻。

[0018] 进一步的是：在步骤五完成时，同时执行排管机的复位操作；在进行步骤六时，使机械手同时进行复位操作，使排管机同时对下一立根进行抓取操作，并且在执行步骤八之
前，排管机抓取下一立根的操作完成；在步骤六完成时，铁钻工同时进行复位操作。从而当
一个设备在执行动作时，其它设备也可以同时执行动作，进而可以提高工作效率，缩短周
期。

[0019] 进一步的是：循环执行步骤四至步骤八对钻修井进行连续下钻，从而便于对多根立根连续下钻的全自动化控制。

[0020] 另一方面，本发明还提供了一种钻修井起钻方法，包括以下步骤：

[0021] 步骤一，抓取立根：在吊卡接触立根的台阶面时，关闭吊卡并使吊卡卡住立根；

[0022] 步骤二，游车上行；

[0023] 步骤三，卸扣：伸出铁钻工，利用机器视觉技术反馈铁钻工钳体的位置信息，以及利用机器视觉技术反馈连接在一起的两根立根在接头处的位置信息，并通过控制系统自动
调节铁钻工钳体的位置高度，使铁钻工钳体的高度位置与两根立根在接头处的高度位置相
互吻合，进而对连在一起的两根立根进行卸扣；同时通过机器视觉技术将上、下两根立根的
位置信息反馈给控制系统，由控制系统判断卸扣是否成功；

[0024] 步骤四，机械手抓管放置：机械手抓取立根，并将所抓取的立根的下端送至立根放置区；

[0025] 步骤五，排管机抓管放置：排管机抓取立根，并利用机器视觉技术反馈立根和排管机钳体之间的位置信息，通过控制系统自动调节排管机钳头的位置，然后将立根的上端送
至立根放置区，并且排管机抓取的立根与机械手抓取的立根为同一立根；

[0026] 步骤六，游车下行：利用位置检测技术或者机器视觉识别技术反馈吊环的位置信息，并通过控制系统控制吊环的倾斜角度，然后使游车下行，用以抓取下一立根。

[0027] 通过本发明所提供的钻修井起钻方法，可以在钻修井的起钻过程中，实现全过程的自动化控制，从而能够提高对钻修井管柱的处理效率；通过机器视觉技术和位置检测技
术能够在起钻过程中，减少大量的人工操作以及可以避免人工去确认管柱的对接过程，从
而可以减少对操作员带来安全隐患。

[0028] 进一步的是：在步骤四和步骤五中，通过控制系统调用所抓取的立根在下钻时的顺序号以及该立根在放置区的位置信息，并利用机器视觉技术，通过控制系统控制机械手
和排管机将该立根放置在放置区的相应位置。利用机器视觉技术，可以在钻修井起钻结束
后，将立根的位置在放置区中进行复原，使在起钻结束后，立根在放置区的摆放位置与在建
立立根时、立根在放置区所放置的位置保持相同，从而便于在下一次下钻时，可以通过控制
系统对上一次下钻时所记录的信息，准确的在放置区内抓取相应位置的立根进行下钻。

[0029] 进一步的是：在步骤五中，同时利用位置检测技术和机器视觉识别技术，通过控制系统微调吊卡的开口方向，使排管机平稳地抓取立根。利用位置检测技术和机器视觉识别
技术，能够使吊卡和排管机钳头配合，从而可以保证排管机平稳的抓取立根。

[0030] 进一步的是：在进行步骤四时，铁钻工同时进行复位操作；在进行步骤五时，机械手同时进行复位操作；在进行步骤六时，排管机同时进行复位操作。从而当一个设备在执行
动作时，其它设备也可以同时执行动作，进而可以提高工作效率，缩短周期。

[0031] 进一步的是：循环执行步骤一至步骤六对钻修井进行连续起钻，从而便于对多根立根连续起钻的全自动化控制。

[0032] 与现有技术相比，本发明的有益效果：

[0033] 1、可以在钻修井的起、下钻过程中，实现全过程的自动化控制，从而提高对钻修井管柱的处理效率，降低钻修井的成本。

[0034] 2、可以避免人工频繁地去确认管柱的对接过程，减少给操作员带来的安全隐患，提高管柱操作的安全性。

[0035] 3、可以减少在管柱操作过程中大量的工人辅助操作，降低操作员的劳动强度。

[0036] 4、可以减少操作员的数量。附图说明：

[0037] 图1为本发明的钻修井机下钻方法流程图。

[0038] 图2为本发明的钻修井机起钻方法流程图。

具体实施方式

[0039] 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本
发明的范围。

[0040] 如图1所示，本发明所提供的钻修井下钻方法，包括以下步骤：

[0041] 步骤一，准备立根：通过排管机将准备好的立根推扶至立根的放置区，并通过控制系统记录每根立根在放置区的位置信息，使排管机位于放置区的等待位；

[0042] 步骤二，放置立根：将一根立根放置在井口内，并关闭卡瓦，并使排管机从放置区内抓取第二立根；

[0043] 步骤三，调整游车位置：使吊卡处于二层台的等待位置；

[0044] 步骤四，排管机推管：排管机将第二立根的上端推入位于等待位置的吊卡内，将第二立根的上端推入吊卡内后，再关闭吊卡；并且利用机器视觉技术反馈吊卡和第二立根之
间的位置信息，通过控制系统自动调节排管机钳体的位置，使排管机可以准确地将第二立
根的上端推入吊卡内，从而可以避免操作员频繁地去确认第二立根与吊卡之间的位置信
息，进而可以减少对操作员带来安全隐患以及可以缩短操作的时间。

[0045] 进一步的，为了保证第二立根在吊卡中的位置精度，以及可以使第二立根顺利的进入吊卡内，在步骤四中，还同时利用位置检测技术和机器视觉识别技术，通过控制系统微
调吊卡的开口方向，使排管机所抓取的第二立根顺利进入吊卡内；

[0046] 步骤五，机械手移管对扣：机械手从第二立根的下端抓取第二立根，然后再使游车上行一段距离，从而便于将所抓取的第二立根的底端对扣在井口所放置的立根的顶端；

[0047] 进一步的，为了可以在钻修井起钻结束后，使第二立根的位置在放置区中进行复原，也即在起钻结束后，第二立根在放置区的摆放位置与在建立立根时、第二立根在放置区
所放置的位置保持相同，从而在下一次下钻时，可以通过控制系统对上一次下钻时所记录
的信息，准确的在放置区内抓取相应位置的立根进行下钻，在步骤五中，利用机器视觉技术
识别第二立根在放置区的位置信息，并通过控制系统自动记录第二立根抓取的顺序号以及
第二立根在放置区的位置信息；并且在步骤五完成时，同时让排管机执行复位操作，也就是
让排管机返回立根放置区的等待位，为抓取下一立根做准备；

[0048] 步骤六，管柱上扣：在机械手将所抓取的第二立根的底端对扣在井口所放置的立根的顶端后，伸出铁钻工并对对扣完成后的两根立根进行上扣；并且利用机器视觉技术反
馈铁钻工钳体的位置信息，以及利用机器视觉技术反馈对扣完成后的两根立根在接头处的
位置信息，通过控制系统自动调节铁钻工钳体的位置高度，使铁钻工钳体的高度位置与两
根立根在接头处的高度位置相互吻合，并通过控制系统自动调节上扣扭矩，进而对完成对
扣后的两根立根进行上扣，从而可以避免操作员频繁地去确认铁钻工的位置信息，进而可
以缩短操作时间，提供工作效率，并且可以减少对操作员带来安全隐患；并且在进行步骤六
的同时，使机械手开始进行复位操作，也就是让机械手返回初始状态的位置，为抓取下一立
根做准备，并使排管机开始对立根放置区里的下一立根进行抓取操作；并在步骤六完成时，
使铁钻工同时进行复位操作，也就是使铁钻工返回到初始状态的位置，为下一次对立根进
行上扣做准备；

[0049] 步骤七，游车下行：打开卡瓦，然后再使游车下行，在游车下行到设定位置后，关闭卡瓦；在步骤七中，为便于卡瓦的打开，可以使游车先上行一段距离，并在游车上行的同时
打开卡瓦；并且在执行步骤八之前，排管机抓取下一立根的操作已经完成；

[0050] 步骤八，游车上行：控制吊环倾斜，使吊卡脱离立根，然后再使游车上行至二层台的等待位置，并在游车上行的过程中完成吊环的倾斜复原；在游车上行中，通利用位置检测
技术或者机器视觉识别技术反馈吊卡与立根之间的位置信息，并通过控制系统使吊卡与立
根之间脱离，然后使游车上行至二层台的等待位置，从而可以确保吊卡与立根完全脱离后，
再进行游车的上行操作，而不需要操作员频繁地去确认吊卡与立根之间的位置信息。

[0051] 同时，为了便于对多根立根连续下钻的全自动化控制，在本发明提供的下钻方法中，可以循环执行步骤四至步骤八，从而对钻修井进行连续下钻。

[0052] 所以，通过本发明所提供的钻修井下钻方法，可以在钻修井的下钻过程中，实现全过程的自动化控制，从而能够提高对钻修井管柱的处理效率；通过机器视觉技术和位置检
测技术能够在下钻过程中，减少大量的人工操作以及可以避免人工频繁地去确认管柱的对
接过程，从而可以减少对操作员带来安全隐患。

[0053] 如图2所示，钻修井起钻方法与上述的钻修井下钻方法相反，具体的，钻修井起钻方法包括以下步骤：

[0054] 步骤一，抓取立根：井口内放置有立根，并且卡瓦已经关闭，在吊卡接触立根的台阶面时，关闭吊卡并使吊卡卡住立根；

[0055] 步骤二，游车上行：打开卡瓦，使游车上行，并且在游车上行至目标高度的位置后，关闭卡瓦；

[0056] 步骤三，卸扣：在游车上行至目标高度的位置后，伸出铁钻工对连接在一起的两根立根进行卸扣；利用机器视觉技术反馈铁钻工钳体的位置信息，以及利用机器视觉技术反
馈连接在一起的两根立根在接头处的位置信息，并通过控制系统自动调节铁钻工钳体的位
置高度，使铁钻工钳体的高度位置与两根立根在接头处的高度位置相互吻合，进而对连在
一起的两根立根进行卸扣；同时通过机器视觉技术将上、下两根立根的位置信息反馈给控
制系统，由控制系统判断卸扣是否成功，从而可以避免操作员去频繁地确认铁钻工的位置
信息，以及可以避免操作员去频繁地确认上、下两根立根是否卸扣成功，从而可以缩短操作
时间、提高工作的效率，以及可以减少对操作员带来的安全隐患；

[0057] 步骤四，机械手抓管放置：在脱扣完成后，机械手伸至上、下两根立根的连接位置处，并抓取上方的立根，然后将所抓取的立根的下端送至立根放置区；并且在进行步骤四
时，同时让铁钻工进行复位操作，也就是使铁钻工返回到初始状态的位置，为下一次对立根
进行卸扣做准备；

[0058] 步骤五，排管机抓管放置：在机械手将所抓取的立根的下端送至放置区后，排管机开始抓取立根，在排管机抓取立根后，打开吊卡使排管机脱离，然后将立根的上端送至放置
区，并且排管机抓取的立根与机械手抓取的立根为同一立根；并且在步骤五中，还利用机器
视觉技术，反馈立根和排管机钳体之间的位置信息，通过控制系统自动调节排管机钳体的
位置；从而可以避免操作员去频繁地确认立根与排管机钳体之间的位置信息，从而可以减
少对操作员带来安全隐患，以及可以缩短操作时间、提高工作的效率；在进行步骤五时，让
机械手同时进行复位操作，也就是让机械手返回初始状态的位置，为抓取下一立根做准备；

[0059] 进一步的，为了可以在钻修井起钻结束后，将立根的位置在放置区中进行复原，也即在起钻结束后，立根在放置区的摆放位置与在建立立根时、立根在放置区所放置的位置
保持相同，从而便于在下一次下钻时，可以通过控制系统对上一次下钻时所记录的信息，准
确的在放置区内抓取相应位置的立根进行下钻，在步骤四和步骤五中，通过控制系统调用
所抓取的立根在下钻时的顺序号以及该立根在放置区的位置信息，并利用机器视觉技术，
通过控制系统控制机械手和排管机将该立根放置在放置区的相应位置；

[0060] 为了可以使排管机平稳的抓取立根，在排管机抓管放置的过程中，在步骤五中，同时利用位置检测技术和机器视觉识别技术，通过控制系统微调吊卡的开口方向，使排管机
平稳地抓取立根；

[0061] 步骤六，游车下行：利用位置检测技术或者机器视觉识别技术反馈吊环的位置信息，并通过控制系统控制吊环的倾斜角度，然后使游车下行，用以抓取下一立根。

[0062] 所以，通过本发明所提供的钻修井起钻方法，可以在钻修井的起钻过程中，实现全过程的自动化控制，从而能够提高对钻修井管柱的处理效率，可以减少对操作员带来安全
隐患；并且在进行步骤六时，排管机同时进行复位操作，也就是让排管机返回立根放置区的
等待位，为抓取下一立根做准备。

[0063] 为了便于对多根立根连续起钻的全自动化控制，在本发明提供的起钻方法中，可以循环执行步骤一至步骤六，从而可以对钻修井进行连续起钻。

[0064] 综上所述，通过本发明提供的钻修井的下钻方法和钻修井的起钻方法：

[0065] 1、可以在钻修井的起、下钻过程中，实现全过程的自动化控制，从而提高对钻修井管柱的处理效率，降低钻修井的成本。

[0066] 2、可以减少给操作员带来的安全隐患，提高管柱操作的安全性。

[0067] 3、可以减少在管柱操作过程中大量的工人辅助操作，降低操作员的劳动强度。

[0068] 4、可以减少操作员的数量。

[0069] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。