自动化猫道设计在石油钻机上的应用研究

在自动化科技不断发展过程中，自动化技术应用范围不断扩大，不但降低了人力资源需求，而且使各项工作达到了更高效率。近年来，石油钻机方面的自动化技术快速发展，加快了我国石油钻井技术的发展速度。现如今，相关人员大多是在石油钻机的主要设计中应用自动化设计，在石油钻机辅助设备方面自动化研究较为薄弱，如钻杆坡道、猫道等并未实现自动化，在实际运用中相关人员需要反复拆卸和安装这些辅助设备，不仅增加了相关工作的难度，而且在运输、拆卸以及安装这些辅助设备时可能出现安全问题。所以，相关人员应积极推动石油钻机辅助设备自动化问题，从而为石油钻机施工的安全性提供有效保障。基于此，本文首先简单介绍了国内外自动化猫道发展现状和石油钻机自动化猫道运行原理，然后探讨了石油钻机自动化猫道设计策略，最后结合实际工作案例展开研究。     

液压马达自动送钻装置的研制

 液压马达自动送钻装置是石油钻机提升系统中重要的设备之一,当绞车主动力系统发生故障时,可代替绞车主动力系统的功能进行应急操作,提升最大钻柱重量;可以根据钻进作业过程的需要,在恒钻压送钻和恒钻速送钻两种模式下进行选择,完成自动送钻设定。通过设定输出扭矩,反向拖动绞车滚筒,实现自动调整送钻速度和钻井过程安全保护,达到钻进作业过程中恒压和恒钻速目的。利用计算机控制技术与液压控制技术相结合精准控制液压马达实现高精度送钻。控制系统采用PLC编程控制,通过接收外部的连续钻压测量信号与液压马达转速检测单元的信号,实现钻井作业中的信息综合处理和送钻控制。经过油田现场17套钻机30余口井的应用表明,该装置值得推广应用。     

浅谈石油钻机智能送钻技术

随着我国科技强国战略的不断深化与贯彻,国内各个行业领域的技术水平得到明显提升。其中,石油钻机智能送钻技术凭借自身智能化与自动化的优势,逐渐成为整个石油钻机行业的关键技术,并逐渐取代传统手动送钻方法。结合现状来看,我国石油钻机智能送钻技术在某些技术方面基本发展成熟,应用效果显著。针对于此,文章主要通过分析石油钻机智能送钻技术的相关内容,如技术原理与技术内容等,进一步说明智能送钻技术在石油钻机中的实践应用。     

探讨石油钻机中自动送钻技术的发展现状及其应用

根据笔者相关工作实践对石油钻机中自动送钻技术的发展现状及其相关应用进行了论述。首先对自动送钻技术的发展现状及前景进行了简析;然后对包括变频调速自动送钻和盘式刹车自动送钻在内的两种自动送钻技术在石油钻机中的应用进行论述;最后对自动送钻技术在钻机中的应用现状及发展趋势进行概述。     

盘式刹车单片机控制自动送钻技术

在石油钻井过程中，使用自动送钻可显著提高钻进速度、延长钻头和钻柱寿命，降低钻井成本。在PZS－1型盘式刹车自动送钻装置的基础上，用单片机控制盘式刹车实现自动送钻技术的研究，设计了一套盘式杀车单片机控制的自动送钻装置。经闭环试验表明盘式刹车单片机控制自动送钻装置克服了PZS－1型的不足，效果良好。     

动力猫道装置的研制

结合页岩气地理环境和钻井的特点,文中研制了动力猫道装置。基于电液控制技术,该装置利用液压绞车、液压油缸等部件实现模块钻机管材的上下钻台的机械化、自动化的操作。现场应用表明,使用动力猫道装置降低了钻井作业人员的劳动强度,提高了钻井管材上下钻台的效率,提高了钻井作业的自动化、机械化水平。     

管柱自动化处理系统在钻机改造升级中的应用

针对钻井作业过程中人员劳动强度大、危险系数高、作业环境恶劣等问题,提出适用于改造钻机的管柱自动化处理系统解决方案。主要包括:动力猫道、铁钻工、二层台机械手、液压吊卡、集成司钻等多个设备。为实现管柱处理全过程的远程自动化控制,解决多设备联动、防碰和互锁等问题,开发集成司钻控制系统(简称集控)。通过集控实现作业人员远离井口、二层台无人值守,确保人员本质安全。最后结合该系统的现场应用情况,提出改造钻机增加管柱自动化处理系统需要解决的主要问题。     

电液控制技术在钻机上的应用与发展

为充分发挥电液技术的优势,扩大电液控制技术在钻机上的应用范围,提高钻机的整体性能,文中通过电液控制技术在石油钻机液压猫头、盘式刹车、套装井架起升、自动送钻以及钻机移动等5种装置上的应用及改进实例介绍,说明了电液技术在钻机上应用,可以提高钻机的控制性能,降低操作人员的劳动强度,提高钻机的安全可靠性。同时为进一步提高钻机综合性能,提出钻机装备应从扩大电液技术应用范围、降低系统成本、提高系统安全可靠性、加强节能控制等方面开展电液控制技术的应用研究。     

石油钻机自动送钻控制系统的设计

为降低司钻工人的劳动强度,提高钻井速度、降低钻井成本,介绍了自动送钻的发展状况以及石油钻机工艺,并阐述了以西门子S7-300PLC为中心的自动送钻控制系统的设计。     

管柱自动化处理系统在石油钻机改造升级中的应用研究

本文对管柱自动化处理系统在石油钻机改造升级中的应用展开了详细的研究,通过分析该系统中钻台面排管机械手、液压钳智能控制系统、吊卡智能控制装置、动力猫道和集中钻井控制系统等组成部分在石油钻机改造升级中的具体应用,旨在提高钻机的操作效率和安全性,减少人力成本。期望通过本文的研究,可以为石油钻机改造升级提供有益的参考和指导。     

阀岛在钻机气控系统中的应用

以中原总机石油设备有限公司生产的ZJ70/4500DB钻机为例,介绍阀岛的组成以及在钻机气控系统中实现的多项功能:盘刹紧急刹车、气喇叭开关、转盘惯性刹车、自动送钻、防碰释放等.阀岛在气控系统中的应用提高了钻机的自动化程度和工作效率.     

石油钻机自动送钻控制系统研究

石油钻机自动送钻是钻机自动控制技术的主要发展方向之一,针对钻井过程中井况的非线性、不确定性和实时性要求,很难得到系统的精确数学模型。用基于模型的传统控制方法也就很难得到精确、稳定的控制效果。采用单神经元自适应PSD控制器实现自动送钻的智能控制,这种方法不需辨识对象的参数,只要在线检测被控对象的实际输出与期望输出,就可以形成自适应闭环控制系统。此控制器结构简单易于实现。仿真结果表明,与传统的PID控制相比,单神经元自适应PSD控制器控制的反应速度快,振荡幅度小,并且稳态误差小,效果明显。     

盘式刹车单片机控制自动送钻系统

在石油钻井的过程中,使用自动送钻可显著提高钻进进度、延长钻柱和钻头的寿命,降低钻井成本.文中提出了一套单片机控制的钻机自动送钻的方法,着重论述了安全监控原理,硬软件系统组成.采用电液数字阀取代传统的D/A转换器.     

石油钻机整机移运装置设计研究

随着我国石油开采工业的发展,石油开采逐渐进入深井作业,对钻机的要求越来越高。为提高钻机工作效率,钻井平台和石油钻机设备配置了不同型式的钻机移运装置。钻机移运装置可以提高钻机的工作效率,降低钻井成本,对促进我国石油工业的发展具有重要意义。本文以石油钻机整体移运装置作为研究对象,分析了目前国内几种常见的移运装置,采用模块设计技术,将钻机分为主机模块和液压模块,根据钻井实际作业要求实现从式井作业和长距离运输工作要求。     

超深井钻机自动送钻系统研究探讨

智能型自动送钻能够有效的减少钻井投资成本,降低人力劳动的强度并增加钻速,对于推动钻机的高自动化及高安全可靠性发展具有关键的作用。其主要目的是通过控制系统的作用按相应的工艺要求将钻具自动送进,使得钻头对井底的钻压维持在设定值不变。针对目前的深井超深井钻机智能型自动送钻中所存在的绞车及游动滑车的动载荷作用、钢丝绳的振动影响及大钩不匀速送钻而导致井底的钻压发生变化以致很难达到准确送钻的问题,有必要进行深入的研究。本文在对绞车游动系统自动送钻的工作原理及液压盘刹系统自动送钻、主电机自动送钻和辅助电机自动送钻的方法进行阐述的基础上,提出更为精确的理想液压缸送钻方案。该方案避免了绞车及游动滑车的干扰作用,采用液压缸系统实现自动送钻及下钻具的动作,提高了工作效率。     

JC40D钻井绞车改造设计

为了实现安全、优质、高效、低成本钻井,现代石油钻机在20世纪后期推广应用了顶部驱动、盘式刹车和自运送钻等新技术。主要介绍了JC40D绞车改造中的重点工作,带式刹车改为盘式刹车滚筒轴的结构设计;通过计算重新选配驱动电机,使绞车的配置更为合理;通过计算选配、增加自动送钻装置,并和绞车进行一体化设计,使绞车的结构更加紧凑;绞车架的全新设计。     

钻机盘式刹车自动送钻的模糊控制研究

针对钻机自动送钻的控制特点和传统 PID控制存在的问题提出钻机盘式刹车自动送钻的模糊控制方案。在计算机仿真研究的基础上确定采用钟型隶属函数 ,设计了以 80 5 1单片机为核心的自动送钻模糊控制器 ,并给出了相应的运行软件框图     

采用气控盘式刹车的石油钻井绞车及其控制系统设计

设计了一种采用气控盘式刹车的单减速箱石油钻井绞车及其控制系统。对这一绞车的传动系统、技术特点与性能进行了介绍,对其刹车控制系统与自动送钻控制系统进行了分析。这一绞车质量轻,体积小,结构简单,工作稳定可靠。     

石油钻机人机交互系统技术现状及发展趋势

针对石油钻机中司钻控制房内人机交互系统和控制系统展开论述，分析了国外HMHW、NOV和斯伦贝谢（SLB）公司在司钻操作座椅、钻井参数优化、工况判别、风险分析、人机交互、安全监测等方面的技术现状及代表产品。建议国内应在司钻信息抬头显示（HUD）、司钻房内主动降噪（ANC）、操作人员疲劳监测与提醒、自动辅助钻井等几方面进行技术突破，以缩小与国外差距，应用新技术快速提升产品性能，构建环境友好型钻机人机交互系统，提升司钻作业人员体验感和现场作业的安全性。     

3000 m超长单根自动化石油钻机的研制

为了提高生产效率,降低作业人员劳动强度,保障其作业安全,研制了3000 m超长单根自动化钻机。该钻机采用抓举式管柱自动化系统及智能化司钻控制平台,实现了管柱的自动化输送及上卸扣作业;成功应用了设备远程监测及故障诊断技术,实现了石油钻机的预防性维护及故障预警;两节伸缩式井架能携带顶驱及游吊系统实现整体运输及起放,垂直升举式底座,低速大转矩电动机直驱绞车、顶驱及钻井泵,提高了钻机效率。现场试验结果表明,该钻机使用性能良好,作业环境得到明显改善,验证了技术的合理性和先进性。