液压吊卡的应用与安全性分析

在传统的钻修井作业中,吊卡扣合为人工作业,劳动强度大、作业安全性不高。液压吊卡的诞生改变了钻修井作业模式,使自动化钻修井成为可能。目前,国外对液压吊卡的研究已经有较好的发展,而国内还处于起步阶段。本文对液压吊卡的结构、安全性进行分析,并论证了液压吊卡在钻修井作业中的实践与应用。     

全自动液压吊卡的研制

针对钻修井作业过程中传统的机械式吊卡的效率低、风险高的问题,研制了全自动液压吊卡。该吊卡采用液压驱动,可以实现司钻远程控制及信号反馈,吊卡主体可进行±90°的翻转,内部设有自锁机构。根据API 8C对设备进行强度校核,并通过有限元分析对主要受力部件进行分析,结果表明该液压吊卡满足设计要求。为了充分验证液压吊卡的可靠性,对设计成果进行了样机试制并进行了功能试验和载荷试验。各项数据表明,该液压吊卡满足现场使用要求。     

钻修井作业自动化装备技术研究及发展方向

钻修井作业自动化技术与装备是当前石油装备的重点发展方向,是未来无人化钻修井作业的重要关键技术之一。针对青岛杰瑞工控技术有限公司设计生产的海洋平台钻修井作业一体化智能系统装备,通过综合分析系统及系统中各个设备的优缺点,对钻修井作业自动化技术及装备做出了展望。     

CD350套管吊卡应力场三维有限元分析及危险截面上裂纹应力强度因子求解

首先对ＣＤ３５０套管吊卡三维应力场进行分析，进而采用有限元位移法，求解危险截面处不同深度和形态表面角裂纹的应力强度因子。在大量有限元计算基础上，拟合出关于角裂纹特征参数的无量纲应力强度因子表达式，为预测带裂纹的套管吊卡的承载能力、剩余寿命、确定探伤周期、制定判废标准等提供了必要的断裂分析参数。     

新型吊卡翻转机构的优化设计和研究

修井作业中,新型吊卡的作用是从猫道口拾取油管并将油管送至井口。在吊卡拾取油管之前需翻转一定角度便于抓取。翻转机构是新型吊卡的重要组成部分,为了对翻转机构进行设计和研究,根据建立的力学模型,从翻转机构液压驱动系统设计出发,选用吊卡结构安装位置为优化设计变量,以驱动力在翻转过程中最大值最小为优化目标函数,借助MATLAB计算得到优化结果,并用Adams进行仿真验证,证明力学优化结果的正确性。同时在已知吊卡翻转运动特性的基础上,建立运动学模型,对吊卡进行运动学分析,推导出液压系统的输出速度与时间关系。Adams中输入得到的函数关系进行仿真,得到的仿真结果与给定运动特性相符,论证运动学分析的正确性。     

三控制通道液压翻转吊卡设计

液压翻转吊卡用于石油钻井作业中替代人工吊卡提放钻柱，其主要功能为吊卡开关、翻转、关闭随动及反馈扣合信号，一般需要至少5个控制油道，而目前大量装备油田的顶驱其旋转头仅有3个备用油道。为适应实际需要，设计了一种新型三控制通道液压翻转吊卡，从设计开发角度介绍了这种新型三控制通道液压翻转吊卡。     

关于石油钻井作业中钻修井机械设备发展问题的探究

基于目前我国石油钻井机设备的发展现状,对我国石油钻井作业中钻井机设备的创新及发展进行更深入的研究。主要对石油钻作业中钻修井机械设备的发展问题,进行了相应的讨论,着重介绍了目前世界范围内钻井作业对于钻井机的技术要求,并结合世界钻修井设备的发展现状,对我国石油钻修井设备的发展及完善问题进行了相应的分析与阐述,以期对未来我国石油钻修井设备的革新与发展提供相应的参考依据。     

基于响应面法的钻杆吊卡结构优化设计

吊卡作为钻井提升系统的重要结构，强度与可靠性要求极高。为提高吊卡的强度与安全可靠性，对吊卡吊臂部位进行结构优化。利用有限元软件ANSYS workbench对吊卡的静态特性进行了研究分析；在此分析基础上，对吊臂结构优化设计参数进行了灵敏度分析与实验设计；并基于响应面法建立了优化的数学模型，再通过遗传算法得到最优设计方案。结果表明：当吊臂截面厚度b为94mm，吊臂截面半径R为87mm，吊臂截面偏离角度β为37°时，吊臂的最大应力值降低12.5%，并通过试验进行了验证。提高了吊卡的强度与安全储备，为吊卡结构改进设计提供了理论指导。     

卡点计算的有限元分析

在修井作业中钻杆被卡不是偶然的事,常常需要判断钻杆卡点位置.为了寻找判断卡点位置的理论依据,需要弄清楚钻杆在套管中的力学行为特征.在深达千米甚至数千米的油水井中,利用常规手段是难以描述出钻杆工作时的应力应变状态以及钻杆的变形形态.而利用有限元法有望模拟直井中钻杆在套管中的变形形态,并给出提升力与钻杆变形量的计算结果.现场施工工程师可以根据提升力与钻杆变形量之间的关系,判断出钻杆在井下的卡钻的位置,从而利用合理的手段和工具解决卡钻问题.研究目的就是要实现直井管柱的有限元模拟过程,并通过对有限元计算结果的分析,认识套管中修井钻杆的力学行为特征,为判断卡点位置提供分析依据.     

CDZ500钻杆吊卡结构优化设计

为了提高CDZ500型钻杆吊卡的机械强度,对其结构关键承载部位—吊臂进行优化设计,研究吊臂截面横向厚度b、吊臂截面半径R的改变对吊卡应力的影响,优化吊臂结构,并对优化后的吊卡进行有限元分析和应力贴片试验。结果表明：当b为98mm,R为81mm,吊臂的最大弯曲应力降低了4.8%,有限元、贴片试验结果验证了结构优化的合理性。计算结果为提高吊卡安全性能提供了依据,为海洋石油钻井设备的设计提供了理论基础,确保其在深海石油开采平台安全使用。     

超大型非标准化吊钩的结构强度分析

为了提高超大型非标准化吊钩设计的安全性,建立了吊钩三维有限元模型,考虑到吊重在吊载时可能会因重心不稳而导致钩头受力不均,因而对单侧钩头偏载下的不同工况进行了整体计算,根据弹性曲梁理论的危险截面校核,分析了钩身内侧截面的应力分布情况;结合不同设计尺寸的结果比较,从截面形状和水平形状两方面讨论了吊钩设计参数对最大应力值的影响,确定了影响程度排序。研究工作为大型非标吊钩结构的优化设计提供了分析手段和参考依据。     

连续油管修井技术研究与应用

介绍了对管内砂堵、卡钻、井内落物、桥塞完井工艺等采用连续油管解堵、切割、打捞、磨钻修井工艺的研究及应用实例。通过研发配套修井工具可以由连续油管输送至井内进行修井作业,研发的井下工具简洁紧凑,施工的安全性大大提高。该技术为各大油气田井内修井问题提供了行之有效的解决途径。     

探析石油钻井作业中钻修井机械设备发展问题

钻井作业作为油气资源的主要勘探手段,其作业开展依赖于钻修井机械设备,各类设备运行的安全性与稳定性取决于石油钻井整体运行环境,如何打造可靠的生产运营空间,成为各石油勘探企业所面临的核心任务。文章在掌握钻修井基础性技术要求的基础上,分析国际钻修井设备的发展现状,介绍并深化机械设备管理经验。     

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。     

集装箱港口集卡——轮胎吊集成调度方法

为了更好地协同调度集卡和轮胎吊,以桥吊调度计划为依据,给定轮胎吊和集卡关联任务集与作业要求时间,研究了轮胎吊—集卡的调度问题特性,以最小化完成任务的累计延误时间为目标,分别建立集装箱码头轮胎吊和集卡的调度问题整数规划模型。考虑到两者之间的并发耦合关系,通过建立分布式到达时间控制方法模型,并融合离散粒子群优化算法对集卡—轮胎吊集成调度问题进行求解。在算例分析中,通过与CPLEX计算结果进行比较,验证了分布式到达时间控制方法及离散粒子群优化算法对求解集卡—轮胎吊集成调度的收敛特性和可靠性。结果表明,不同时间阶段按当前配置的集卡—轮胎吊资源进行作业,均有从85~215min不同程度的累计作业延误时间,这将导致桥吊的效率损失,进而延长船舶作业时间,影响船舶实际靠离泊时间。     

集装箱正面吊曲臂的有限元分析及优化

设计了45 t集装箱曲臂正面吊,并对其曲臂进行了三种工况运动学分析与有限元分析,分析表明基本臂前端滑块、基本臂与伸缩臂末端连接处的截面突变处、突变处至基本臂油缸铰耳之间的上下翼板处,应力较大.同时对曲臂的结构进行了直接人工优化分析.设计的曲臂正面吊能够满足跨箱作业的要求,且效率高,为以后曲臂正面吊的设计进行了有益的探索.     

一种液压控制的吊卡旋转装置研制

为了解决钻杆自动送入作业问题,研制了一种吊卡旋转装置。文中介绍了吊卡旋转装置结构功能及参数,液压和电控控制系统及装置的研制情况。经油田现场工业性试验表明,该吊卡旋转装置通过使用双平衡阀,可有效防止吊卡由于振荡使得旋转油缸损坏。装置工作性能稳定,布局合理,整体安装和拆卸方便。     

基于ANSYS的耳轴式吊点有限元分析方法

吊点是海上大型结构物吊装的关键受力结构,合理设计吊点结构并对其进行强度校核,是吊装作业顺利完成的保障。本文结合工程实例,介绍了应用ANSYS有限元软件,对耳轴式吊点进行应力分析的一些基本原则,对同类型结构的分析计算具有一定的指导意义。     

套管吊卡主体关键尺寸灵敏度分析与优化

吊卡主体是套管提升系统的关键性零件,安全性能要求极高。为了提高吊卡主体的安全性能,对其结构关键尺寸进行灵敏度分析,通过变尺寸法调整吊卡主体关键尺寸。分析结果表明:当吊耳截面横向厚度为81mm,吊耳截面半径为R67mm时,吊卡主体的最大弯曲应力比优化前改善了9.7%。其结果有助于吊卡适应更为苛刻的工况条件,能减少事故的发生,为进一步的改进设计提供了依据。     

尾管悬挂固井中钻杆接头伸长量计算模型建立

尾管悬挂固井作业过程中,钻杆受到多种载荷联合作用产生轴向变形;若注水泥施工步骤前的钻杆上提距离过短,会导致钻杆和尾管悬挂器在后续作业时重新扣合,使得起钻时悬挂器无法顺利脱手造成卡钻。通过对直井尾管固井施工过程中钻杆受载情况的分析,并基于钻杆接头与钻杆本体存在结构差异这一特点,提出了一种综合考虑结构场、温度场、压力场等因素的钻杆接头最大伸长量工程计算模型。运用该模型可以对尾管固井过程中钻杆的伸长量进行更加准确的分析计算,尽量减少卡钻事故。通过分析得知,静止状态下钻杆的轴向伸长量是最大的;对钻杆接头伸长量影响最大的因素是温度场,影响最小的因素是压力场,且温度对钻杆接头的影响要比对同尺寸的管柱的影响略小。