钻机司钻房电气柜正压防爆系统的分析与设计

分析了钻机司钻房电气柜的几种防爆形式,认为正压防爆形式最适合司钻房多个电气柜的防爆设计要求。阐述了司钻房正压防爆系统的设计原则及设计方法,并对组装完成的正压防爆系统进行了调试和试验。试验结果表明,司钻房电气柜正压防爆系统设计理论计算满足GB3836·5的要求,即司钻房符合用电设备在一级二区的防爆要求。最后指出了司钻房电气柜正压防爆系统设计制造过程中应注意的问题。     

石油钻机司钻控制房的设计

司钻控制房是石油钻机的控制中枢,其性能的优劣直接关系到整台钻机的生产效率、维护保养性能、工人劳动强度和生产安全等。为此,探讨了新一代机电气液一体化石油钻机司钻控制房的设计问题,分析了房体系统、控制系统和显示系统。对司钻控制房的未来发展趋势进行了展望:人机界面控制是司钻控制房未来的必然发展趋势。届时全部钻井参数显示、全部设备控制都通过几个触摸屏来实现;人机界面控制可最大程度地优化司钻控制房内部结构和布局,显著降低司钻劳动强度,并提高工作效率;人机界面控制也是实现司钻控制房智能化、小型化的重要保证。     

海洋钻井集中控制司钻房的设计与试验

海洋钻井集中控制司钻房集电、气、液及仪表控制于一体,是海洋石油钻机的控制中枢,其性能的好坏直接关系到整座平台钻机的生产效率。鉴于此,通过开展对海洋司钻房总体结构方案研究,设计了正压通风系统、集成控制系统和显示系统。根据设备生产的工艺流程,开发了人机界面的应用软件,实现了集中控制钻井作业和管具移运作业控制功能;优化了司钻控制房内部结构和布局,降低了司钻操作劳动强度,提高了生产效率。试验验证结果表明:该司钻房设计合理、安全可靠、运行平稳,具有明显的创新性和实用性,满足海洋移动平台设计要求。该司钻房实现了在工作环境、生产效率和安全性3方面的重大改进,特别适用于控制集中和自动化程度要求高的钻井平台上作业,并具有较大的适用范围。     

新型司钻房支架的研制与应用

分析了旋升式和2节伸缩式司钻房支架的不足。设计了新型的司钻房支架,立柱采用3节伸缩结构,并将支架台体与立柱分解为2个模块。降低了运输高度,实现司钻房与支架一体运输。减少拆卸、安装和运输费用,满足了国内外用户对钻机运输集成化的要求。     

基于CATIA V5的钻机司钻控制房人机分析

在对ZJ70D石油钻机的司钻控制房进行设计调查的基础上,运用CATIA V5的人机分析模块,根据产品性能并按照有关国家标准,建立了司钻控制房模型和中国成年人数字人体模型。运用男性第10百分位数字人体模型对ZJ70D钻机司钻控制房内的作业空间进行人机分析,从上肢空间伸展范围、姿态评估和RULA等几个方面进行评价,发现该型号钻机司钻控制房设计存在的问题,并对司钻控制房的设计提出了一些建议。     

基于人性化设计的海洋钻井平台司钻控制房布局

在对国内外海洋平台模块钻机(以下简称模块钻机)司钻控制房的布局调查基础上,指出我国模块钻机司钻控制房布置存在的问题,将工业设计中“以人为本”的设计理念引入海洋平台设备设计中.本文提出了具体的人性化设计方法,即对用户进行充分的调查以寻找用户对司钻操作的认知,建立中国数字人体模型作为满足人体生理需要的设计依据,根据人机工程学理论并考虑人的心理认知,通过计算机辅助人机设计确定人性化操作空间,为建立国产模块钻机司钻控制房布局设计规范奠定基础.     

基于模糊理论的司钻控制房人机界面的综合评价

针对国内某厂生产的ZJ70D型钻机司钻控制房,应用模糊数学理论初步建立了司钻控制房人机界面的多层次综合评价模型,用分值集合来取代隶属函数,从人的生理和心理因素角度对司钻控制房人机界面设计进行了综合评价,有效解决了人机界面复杂因素定量化评价的问题。通过对某司钻房人机界面改进前后的方案对比和实践证明,该方法可行,效果良好。     

试论我国石油钻机司钻控制人性化设计

在对国内外石油钻机司钻控制房设计调查的基础上,指出我国石油钻机司钻控制系统存在的问题,将工业设计中"以人为本"的设计理念引入石油矿场设备设计中。提出具体的人性化设计方法,即对用户进行充分的设计调查以寻找用户对司钻操作的认知,建立中国数字人体模型作为满足人生理需要的设计依据,根据人机工程学理论并考虑人的心理认知,通过计算机辅助人机设计确定人性化操作空间,为建立国产石油钻机司钻控制房设计规范奠定了基础。     

石油钻机司钻工作空间设计

在对国产石油钻机司钻控制房调查的基础上，本着“以人为本”的设计理念，结合人机工程学理论，对司钻控制系统中的显示、操纵装置进行了分析，并给出了便于人操作的合理空间尺寸。     

石油钻机司钻的H点研究

司钻控制房作为石油钻机的核心控制单元,其设计的好坏直接影响到司钻操作方式,从而影响整台钻机的生产效率和安全问题。针对国内司钻操作控制界面没有规范和行业标准,结合汽车界面规范SAE,提出石油钻机司钻H点的概念和相应的计算方法。H点的建立提供了人在舒适操作时尺寸定位的基准点,以此可以推出人的眼椭圆位置,确定人观察范围和手臂运动的最大伸及范围,对司钻控制房人性化设计具有重要的意义。最后通过计算机仿真证明计算结果与仿真结果吻合。     

浅谈我国石油钻机司钻控制系统存在的问题

从设计心理学和人机工程学的角度对国产石油钻机司钻控制系统进行调查,发现普遍存在问题。本着“以人为本”的设计理念,对设计发展方向提出一些建议。     

钻机绞车控制器和司钻房的设计与应用

目前,在用的大部分钻机绞车采用的是带刹车,司钻需站在露天的钻台上操作刹把,工作环境恶劣,劳动强度大,因此,设计了一套钻机绞车控制器及司钻房.用刹车气缸取代刹把驱动滚筒带刹车的转轴,操纵气阀手柄实现了刹车的远程控制及司钻入室操作.钻井实践表明,该套系统设计合理,结构简单,安全可靠,操作方便,完全可用于配有带刹车钻机的改造上,具有很大的推广价值.     

钻机司钻集成控制系统技术现状及发展建议

当今的钻机司钻功能较传统钻机司钻大为增加,并可实时监测所有设备状态参数和钻井工艺参数。介绍了国外公司司钻集成控制系统的性能特点,包括NOV公司的Cyberbase系统和AMPHION系统、AXON公司的RigScope系统、CAMERON公司的OnTrack系统、JELEC公司的DID系统及BENTEC公司的infoDRILL系统。之后简要分析了我国司钻集成控制系统的发展现状和技术特点,就我国的司钻集成控制系统发展提出了3点建议,即应用物联网技术、大数据后台计算技术和一健式智能控制技术,使我国的司钻集成控制系统性能达到或超过国外同类产品。     

深水井控司钻法压井模拟

陆地上的井控方法和压井模型目前已经比较完善,但在深水井控过程中,特殊的地层条件和长节流管线的存在,压井过程中时常因套管鞋处的地层破裂造成压井过程的失败。由于特殊的管路条件和温度环境,深水压井过程中的立压和套压的变化也不同于陆地,气体进入节流管线后套压迅速增大,这给井控的操作带来了较大的困难。在考虑了节流管线摩阻、气体的压缩系数及温度等参数变化对套压、立压的影响的基础上,以常规陆地司钻法为基础,介绍了深水压井排量的优化选择方法,通过计算机模拟给出了整个压井过程中的立压和套压变化曲线。这种改进的“深水司钻法”符合深水井控条件,对现场压井施工具有指导意义。     

深水司钻法压井模拟计算

针对深水钻井井控的特点,考虑油、气相变,建立了深水司钻法压井过程中的多相流控制方程,并给出了具体的求解方法。模拟计算结果表明,随着循环流量的增加,节流管线摩阻迅速增加,而且不同尺寸节流管线摩阻之间的差距也随着循环流量的增加逐渐增大;动态安全余量随着泥浆池增量的增大而减小;第1及第2循环周的最大循环流量随着节流管线内径的减小而减小。第1循环周的最大流量随着泥浆池增量的增加而减小,而泥浆池增量对第2循环周最大流量的影响不大。在压井过程中,节流压力随着循环流速的增加而降低,实际应用时需要优化设计。     

盘式刹车钻压优化自动送钻微机控制系统的设计与研制

阐述了盘式刹车钻压优化自动送钻微机控制系统的设计思想和研制方法,给出了系统的软硬件设计方法。该系统不但可以适应盘式刹车钻压优化自动送钻的控制,而且还可适应盘式刹车恒钻压自动送钻的控制。试验表明,该系统达到了预期的设计目的,并取得了良好的效果。     

井底钻压扭矩传感器设计与分析

井底钻压扭矩参数的测量在钻井过程中十分重要。在分析靠近钻头处测量短节受力的基础上,应用应变原理建立了钻压、扭矩测量模型,得出钻井液压力对钻压测量产生的影响较大。在测量短节上增加1个压力传感器测量钻井液压力,通过数据处理可以消除钻井液压力对测量产生的影响。该方法能较好地实现井底钻压扭矩的测量。     

深水钻井司钻法压井过程中立管压力和地层受力变化规律

深水钻井地层破裂压力低、钻井液密度窗口窄,溢流时采用司钻法压井,往往未控制溢流却又诱发井漏事故。因此采用深水司钻法压井时地层受力显得尤为重要。考虑节流管汇影响,利用流体动力学,建立了深水钻井司钻法压井立管压力和地层受力计算模型,分析了深水司钻法压井中立管压力和地层压力变化规律,给出了司钻法压井过程中累计泵入长度对应的立管压力、套压、地层受力变化曲线,结合地层破裂压力极限值,确定压井过程中最优压井排量。对于压井排量和钻具组合相同的情况,司钻法压井时,套管鞋越深,套管鞋处地层受力越大;深度大的套管鞋位置出现最大压力时间要早于深度小的套管鞋位置;当天然气柱顶部达到井深某处时,某处地层受力最大;当天然气柱顶部达到井口时,套管压力最大,并且地层受力最大值总是早于套管压力最大值。     

钻机自动送钻模拟实验系统的研究

为了更好地开展自动送钻技术的研究 ,以ZJ— 32钻机 1∶8模型为基础 ,用液压加载装置模拟钻柱载荷 ,用微机控制的电液伺服装置控制绞车刹车机构 ,构成钻机自动送钻模拟实验系统。由于系统中存在多种非线性环节 ,采用模糊控制技术进行送钻控制 ,编制自动送钻实时控制软件。通过实验对比研究了常规模糊控制、自组织模糊控制和自校正模糊控制 3种方法的控制效果。实验结果表明 :在恒压送钻的条件下 ,实验系统能够模拟钻机自动送钻过程 ,系统工作稳定 ;自校正和自组织模糊控制都可满足自动送钻控制要求 ;自校正模糊控制的控制效果更好 ,最大稳态误差 3 2 % ,最大超调 9 1 % ,动态调整时间 2 6s ,峰值时间 0 86s。     

钻井试验装置钻压伺服控制系统的设计与仿真

为提高钻井试验装置钻压伺服控制系统的钻压控制精度,利用Simulink软件包对液压系统进行动态仿真。在论述钻压伺服控制系统的物理模型及工作原理后,建立了电液伺服阀控制系统的数学模型,给出系统的设计参数值、Simulink仿真模型和仿真分析方法。理论分析和仿真结果表明,采用步进式积分分离的PID控制能够满足钻压伺服控制系统的控制要求,控制平稳,无超调量,并具有一定的适应能力。