海洋钻井用旋转支撑转盘液压传动设计

机械驱动旋转支撑转盘存在传动链长、部件多、整机质量大、在钻井平台布置困难等问题。设计了液压驱动的旋转支撑转盘,低速大扭矩液压马达安装在常规转盘输入轴端,采用先进的闭式液压控制系统和远程电液比例控制方案。在海洋钻井平台的应用表明,该转盘体积小,质量轻,拆装布置方便,便于实现精确和智能控制,满足了海洋钻井的工艺要求。     

SSN型转盘液压扭矩仪工作特点及应用分析

ＳＳＮ型压液转盘扭矩仪，是判断井下钻具工况的仪器。文中介绍了ＳＳＮ型液压转盘扭矩仪的结构特点、工作原理及工作特点。对国内外几种扭矩仪的优缺点进行对比认为：该扭矩仪的设计经过数次改进后，键轮和液压传感器的寿命大大增强，使用维护简单、方便、结构可靠、反映灵敏，更加适用于现场，受到了工程技术人员和井队的欢迎。     

新型转盘扭矩表

目前,国内生产的各种石油钻机,均不带转盘扭矩表。从国外引进的“富士号”钻井船上,带有美国马丁·德柯公司的液压-机械式转盘扭矩表。这种扭矩表,在我国已有仿制,但仅适用于链条传动的钻机。然而,我国各油田使用万向轴带转盘的各种型号钻机,还为数不少。为了解决这类钻机的转盘扭矩测量问题,我们研制了130-Ⅲ钻机配套用的新型扭矩表。这种新型转盘扭矩表的原理、结构也适用于其它类型万向轴带转盘的     

独立式带压作业设备液压转盘的研究与试验

液压转盘是带压作业装备的关键部件,用于带压作业的旋转作业,主要承受轴向载荷和旋转载荷,本研究利用国外先进技术理念,通过对转盘进行有限元分析、驱动型式、结构型式、材料性能的研究,确定了适应于钻井和修井用、具有体积紧凑、作业效率高的新型液压转盘,该转盘采用液压驱动,通过调节液压转盘马达实现管柱旋转速度,旋转扭矩值通过压力调节控制,最大扭矩8.94kN.m,研制成功后,经过现场应用效果良好,取得设计研制目的。     

转盘的液压驱动设计

针对机械驱动转盘传动链长、部件多、整机质量大和在钻台布置困难等问题 ,设计了液压转盘。液压转盘通过行星减速器与液压马达相连 ,驱动转盘的液压系统由主液压回路、散热补油和过载保护回路、控制回路、制动回路等组成 ,采用了先进的闭式液压系统。液压转盘在4 0t修井机和水井钻机上的应用表明 ,它不仅解决了早期液压转盘存在的油路过热和液压元件寿命低的问题 ,而且性能完全满足钻井过程对转盘的要求     

套管钻井专用设备和仪器的配套

在分析大庆油田补心通径小、套管钳只有主钳不能卸扣、扭矩仪测量不精确、测斜仪不能在套管内测量等不适应套管钻井技术的基础上,配套了380 mm转盘方瓦和补心、主背同机套管钳、应变片式转盘扭矩仪以及多级自浮式测斜仪.现场试验表明,所配套的设备和仪器能够满足套管钻井使用要求.     

钻机转盘用液压扭矩表

大家知道,转盘上的扭矩可以说明钻井过程中钻具的应力状态和岩石破碎过程的扭矩大小。为了控制和记录这一参数,苏联乌发石油学院研制了MP-2型钻机转盘扭矩表。该扭矩表的结构是按液压作用的原理设计的。这种扭矩表的主要部件是:扭矩传感器、油葫芦、高压管路、压力指示表、压力自动记录仪和补偿罐。扭矩传感器(图1)装在转盘传动轴轴端双排链轮处。它由油缸体3所组成。油缸体的切向圆柱孔内有活塞10和密封圈9。被活塞隔离的各油腔,彼此用油槽13相联通。油缸体3装在壳体12内的径向滚珠轴承1     

DQ20Y1液压顶部驱动钻井装置

顶部驱动钻井装置是动力从钻具的顶部直接驱动钻具进行旋转钻进的装置,具有较强的自动化工作能力和较高的作业效率,是欠平衡钻井、套管钻井、大斜度钻井、水平钻井等多种钻井工艺重要的支持装备。DQ20Y1液压顶部驱动钻井装置设计理念先进,实现了顶驱产品的小型化,配套建立了试验的方法及实验设备,达到闭式液压传动与电液扭矩限定精确控制水平,液压系统及液力传动系统的散热效果较好。产品符合API及国内行业相关标准,经性能测试主要性能参数达到国际先进水平,经工业试验和生产应用,特别适合于中浅井钻机或修井机配套使用。装置设计钩载1350kN(150t),额定扭矩25kN.m,卸扣扭矩55kN.m(最大值),背钳夹持范围为φ73.025～φ127mm钻杆,转速为0～160r/min,IBOP工作压力为35 MPa,主体重量为5t。该装置是目前国内唯一定型生产的2000m顶驱装置。     

钻井参数仪微机化多通道多功能接口

文章剖析了用单片微机8031及其支持芯片构成的钻井参数仪微机化接口。该接口由模拟量输入转换电路,脉冲量输入接口、增益可程控放大器、A/D转换器、I/O光电隔离器、中断控制器和单片机装置等7个单元组成,并配有相应的测试软件,当大钩载荷,泵压,泵冲,转盘扭矩,吊钳扭矩,转盘转速,大钧升降运动,钻井液流量、比重、温度、电导率等参数通过传感器转换为模拟电信号或脉冲电信号后,可直接与该接口适配,该接口连接到IBM-PC机上,利用PC机丰富的软件资源和各种外部设备,实现钻井参数仪微机化,从而提高钻井效率。图7参2     

钻井参数智能信号调节器

采用单片微机8031及其支持芯片组成的钻井参数智能信号调节器由模拟量输入转换电路、脉冲量输入接口、可程控增益放大器、A/D转换器、I/O光电隔离器、中断控制器及单片机8031应用系统七部分组成。当大钩悬重、吊钳扭矩、转盘扭矩、泵压、钻井液参数等由传感器转换为模拟电压或电流信号后,信号调节器可以直接与之适配。泵冲、转盘转速和大钩升降运动等脉冲信号可通过光电隔离器加到中断控制器进行处理。该信号调节器可直接插入IBM PC系列机的扩展槽中使用,从而利用该机拥有的丰富的软件资源,实现钻井参数仪的微机化和高性能。本接口可作为以IBM PC机为主机的钻井实时监控系统的标准接口使用。     

调整扭矩和转盘转速实现钻速优化

该通过对钻井数据绘制系统的应用介绍,阐述了墨西哥湾及北海石油钻井过程中扭矩与转盘转速之间的关系,同时依据现场试验,指出在该地区钻进时,应控制调整转速和扭矩的范围,进而避免钻具事故达到实现优化钻速的目的。     

调整扭矩和转盘转速实现钻速优化

该文通过对钻井数据绘制系统的应用介绍,阐述了墨西哥湾及北海石油钻井过程中扭矩与转盘转速之间的关系,同时依据现场试验,指出在该地区钻进时,应控制调整转速和扭矩的范围,进而避免钻具事故达到实现优化钻速的目的。     

液压螺栓拉伸器的工作原理及在海洋石油工程中的应用

螺栓连接是机械连接中应用最为广泛的一种连接方式。螺栓连接中的螺栓需要一定的预紧力,在预紧过程中无摩擦和扭矩作用时,就可以充分发挥材料性能、减少连接损伤,这些都可通过液压螺栓拉伸器来实现。本文介绍了液压螺栓拉伸器的工作原理及用途,结合海洋石油工程实际,总结了液压螺栓拉伸器使用过程中的注意事项。     

DQ40Y顶驱装置液压系统设计

为了满足小型钻机和修井机的需要,研发了DQ40Y液压顶驱装置。主要介绍了DQ40Y顶驱装置的液压系统设计。其主泵系统采用P/Q控制模块,通过对系统压力和流量的线性调节,实现了对钻井扭矩和速度的控制;动力马达具有摆角可调功能,通过改变马达排量,可调节钻井扭矩和钻速;循环冷却系统采用备份设计,方便了系统的维护与保养;辅助系统吸取了交流变频电驱动顶驱的成功经验,沿用了其液压系统。厂内性能试验结果表明,该液压系统基本达到了最初的设计要求,为DQ40Y顶驱装置进入市场奠定了基础。     

高精度液压管钳扭矩标定仪的设计与实现

为了解决扭矩控制记录装置存在的扭矩标定及扭矩控制误差过大的问题,研制了一种液压管钳扭矩标定仪。介绍了液压管钳标定仪的硬件和软件设计。所设计的信号调理电路在采样电阻和A/D转换电路之间,增加了由超高精度、超低失调电压的运算放大器OPA2364构成的电压跟随缓冲电路,不但降低了信号的失真,还可以降低运算放大器的失调电压对测量精度的影响。设计了高精度的A/D基准电压,为系统的测量提供了精确的基准。软件上设计了分段标定算法,减小了偶然误差对标定的影响。经国家扭矩检测一级计量站检定,液压管钳扭矩标定仪的示值精度为0.2%,达到了国家一级计量标准。     

低速大扭矩交流变频电动机直驱转盘系统

鉴于传统的钻机转盘已不能满足各类新型钻井工艺要求的状况,研制了一种新型直驱转盘系统。该系统采用新研制的低速大扭矩交流变频电动机代替常规电驱动转盘的高速电动机,省去了大型减速箱这一中间传动机构,减少了中间的故障点,提高了传动效率,同时也更加方便转盘的维护与保养。12口井的现场试验表明,钻井过程中整个转盘驱动系统运行良好,低速大扭矩电动机在低速情况下能够提供较大扭矩,完全可以满足现场施工要求,更有利于水平井等复杂结构井的施工及井下复杂情况的处理。     

支持套管钻井的液压钻机

用油田套管边钻边封隔井眼,是一项能够降低钻井成本的重大技术进步。文中概述适合套管钻井的液压钻机及其设计特点和相关设备,包括：（１）套管钻井系统以及４台新一代钻机／操作系统的改进情况;（２）采用模块化和液压动力系统的３台混合型钻机和１台套管钻钻机;（３）可编程逻辑控制系统;（４）绞车、顶驱装置、泥浆泵驱动系统,转盘及电力系统。最后回顾４台新一代钻机的现场作业情况。     

钻柱扭矩测量方法研究

钻井过程中扭矩参数的精确测量一直是钻井工程中的一大难题，长期以来人们一直在探索。目前国内外有关钻柱扭矩测量的方法与研究工作有了较大的进展。概括介绍了钻柱扭矩测量的国内外发展状况。并在此基础上进一步介绍了方补心扭矩仪及井下马达电流测量扭矩的原理及优点，提出了通过测量扭矩来判断钻柱扭转振动的强烈程度。与此同时，方补心扭矩仪的成功研制基本解决了长期困扰钻井界的钻柱扭矩测量问题。     

新型连续管钻井用电液定向装置的研制

由于受到下入方式的限制,连续管无法在井眼内旋转,造成定向困难,严重影响了连续管钻井技术的应用与推广,为此,设计了一种连续管钻井用电液定向器。通过电子控制-液压驱动-机械传动的方式对底部钻具组合工具面进行调整,实现连续管定向操作。通过机械传动系统受力分析,得到摩擦系数与接触倾角对机械效率和输出扭矩的影响;建立了液压驱动系统的动态特性模型,仿真了整个液压驱动过程,得到各个阶段中活塞位移和活塞受力的变化情况,以及传动接触面冲击力与活塞运动速度的关系。研究结果为定向器机械传动系统和液压驱动系统的优化设计提供了理论依据。     

中原地质录井处研制出ZLJ-2000钻井参数仪

中原地质录井处研制的ZLJ-2000钻井参数仪,通过在文92—平1井现场试验,仪器性能稳定,采集数据准确,达到了国内同类型设备的先进水平,于2002年7月26日通过了中原石油勘探局专家评定组的验收,标志着中原地质录井处在仪器制造方面又迈出了坚实的一步,同时也形成了该处新的经济增长点。为提高钻井速度和钻井质量,中原地质录井处组织技术人员经过潜心攻关,开发出了ZLJ-2000钻井参数仪,该仪器具有以下优点:一是能够完成大钩负荷、钻压、井深、钻头位置、钻时、转盘扭矩等多钻井参数的采集与分析,对钻井异常进行预报;二是能自动对有害的钻具振动…