基于双储能元件的钻机制动能量回收应用研究

石油钻机工作过程中产生的再生制动能量和公共直流母线的冗余能量不能有效回收利用,只能经能耗制动消耗掉,造成能源的浪费。为此,提出采用能量回收和再应用的方式解决此类问题。通过分析钻机对储能控制系统的需求及对几种能量回收方法的比较,提出采用双储能控制系统的制动能量回收方法。现场应用结果表明:双储能控制系统的引入既减小了正常钻井过程中冲击载荷和制动能量对控制系统的影响,也可确保对冗余能量的有效回收利用,降低发电机的燃油和保养费用;减少了对发电机的功率需求,进而减少前期的采购费用,间接减少了后期设备的折旧和维护费用。该系统的引入全年可节省单个钻机成本43.2万元以上。     

永磁电机在钻井装备中的应用探讨

永磁电机具有体积小、质量轻、效率高,可提供低速大扭矩输出特性等优点,已被广泛应用。对目前几种永磁电机的性能特点进行了阐述,并结合钻井装备的工况进行了对比匹配分析,提出了研制永磁电机直驱式泥浆泵的可行性。针对永磁电机应用到钻井装备中必须解决的几项关键技术提出了建议。     

我国石油钻机控制技术现状与后续发展思考

从电力拖动技术、逻辑程序控制技术、管柱自动化技术、网电及直驱传动技术和司钻远程集中操作技术等方面阐述了目前国内石油钻机控制系统在自动化、智能化和信息化方面的技术现状。对照国外钻机新技术发展对控制系统的新功能要求,提出了国内钻机存在的融合集成化水平不高、"软扭矩"等核心技术掌握不深入、信息化程度有待提升以及管柱自动化装备原始创新不足等问题。最后,结合未来钻井作业对石油钻机高效和智能等趋势要求,提出了加快管柱自动化装备创新研究、开展钻井专家优化系统研究及建立大数据故障诊断系统等后续发展建议。     

抽油机运动特性研究

抽油机是石油开采领域最重要的两大石油装备之一,其性能的优劣直接关系到各油田的经济效益。首先从理论上研究了游梁式抽油机的运动特性,得到了悬点位移、速度、加速度的解析式;随后利用计算机仿真技术对某典型游梁式抽油机的运动进行了仿真模拟,经过对比分析可见两种研究方式得出的结果基本一致,即：悬点位移、速度呈类似正弦规律变化;加速度呈类似余弦规律变化。以理论分析为基础,借助于先进的计算机仿真技术,在进行抽油机设计初期即可掌握其运动特性,这为新型抽油机的开发以及现有抽油机的结构优化提供了可靠依据。     

基于CFD的旋流器油水分离仿真研究

旋流器是对油田采出液进行油水分离的重要设备,旋流腔流场特性是研究其分离能力的重要依据,但是通过试验的方式无法全面地揭示其流场性质。应用CFD技术对其流场特性进行了研究,借助于计算机仿真技术,对旋流器油水分离过程进行了数值模拟,得到了旋流腔内压力、速度、含油体积百分数等物理量的变化规律。通过计算机仿真的方法对旋流器结构进行优化,既节约成本,又缩短了新产品的开发周期。     

石油钻机集成化操作系统研究与工业应用

随着钻机自动化程度的提高,为克服常规钻机垒积木式的操作模式,对钻机操作集成化提出了更高的要求。在对操作集成化的总体规划下,提出了一体化集成椅座模式以实现操作集成化方案。借助于星型或环形工业态网通信网络,使各自动化的设备能集中管理。此方案可以解决各设备单独操作,布局凌乱等问题;提高了钻机操作效率,为以后钻机智能化打下基础。     

石油钻机自动化技术的问题及发展建议

分析了我国石油钻机在绞车与盘刹耦合控制、旋转系统软转矩控制、司钻房人性化设计等方面存在的问题。通过与国外先进钻机的相关性能特点进行对比,找出了我国石油钻机自动化技术与国外钻机的主要差距,对国内钻井装备在管柱自动输送及排放、集成控制等方面亟待升级的技术进行了阐述,并对研究的具体工作提出了几点建议。     

国内石油钻机自动化技术现状与建议

目前国内在石油钻机自动化技术方面取得了一定进展,但与国外先进技术相比,仍存在着较大差距。阐述了国产石油钻机在变频传动(VFD)和晶闸管整流传动(SCR)、基于PLC的数字控制以及管柱处理设备等自动化技术方面的现状,分析了国内在钻机自动化系统统一规划设计、钻机电机定制化开发以及现场电气设备安装等方面存在的问题及原因,并通过与国外同行技术对比,对国内钻机在多样性管柱自动输送及排放、钻机节能、基于交互式虚拟现实技术的司钻培训系统等方面需要开展的具体工作,提出了几点建议。     

电驱动石油钻机的安全控制技术研究

从硬件设计和软件开发两个方面分别阐述了石油钻机安全控制系统应遵循的设计原则。硬件设计方面包括:集成控制架构设计、手动急停电路设计、智能刹车系统设计、智能装置自保护功能设计、关键电气设备冗余化设计等。软件开发包括:控制器的“软急停”功能模块开发、运动防碰安全管理系统开发、智能工艺过程模块开发等。针对钻机出厂安全功能试验验证、钻机远程在线监测及专家故障诊断系统开发、网络化控制安全管理等方面提出相关工作建议。