铁钻工旋扣钳的设计

针对目前国内铁钻工旋扣钳结构简单、旋扣扭矩小、动作不灵活以及适用的管径范围小等问题,提出了一种大管径、大扭矩旋扣钳的设计方案,重点对旋扣钳整体、夹紧液压缸、液压马达和摩擦轮进行了结构设计,确定了旋扣钳的工作结构,夹紧液压缸承受的最大载荷、内/外径、活塞杆直径和行程等参数,以及液压马达型号和摩擦轮结构。实例计算结果表明,铁钻工旋扣钳各部件结构设计紧凑,主要零件结构安全可靠,能与多种铁钻工配套使用,且夹紧力大,能实现多级调节,适用管径范围广,能满足不同工况下对夹紧力的要求。研究结果可为铁钻工的后续研发工作提供参考。     

铁钻工的现状与展望

在自动化钻井生产中,铁钻工是目前最先进的扭矩旋扣设备,可完成钻杆、套管等钻具的旋扣连接工作,提高生产效率和安全性,是现代化钻井中重要的自动化设备之一.通过对目前国际市场常见铁钻工的类型对比,分析了铁钻工的结构、工作原理和技术参数;阐述了铁钻工的现状,并对其发展方向做出展望;针对目前国内石油生产和设备现状,讨论了铁钻工国产化的发展方向.     

基于PLC和行走式动力大钳的铁钻工上扣过程的控制

为满足国内对钻井设备自动化程度越来越高的要求,进一步提高液压大钳的自动化程度,基于行走式动力大钳提出了铁钻工上扣过程的PLC液压气动控制系统.以欧姆龙CPM1A为例,给出了铁钻工上扣过程的程序系统框图、硬件主电路图、电气原理图、梯形图及PLC编程语句表.铁钻工基于行走式动力大钳的PLC控制缩短了铁钻工的开发周期,适合国内石油机械发展趋势.     

伸缩臂式铁钻工的研制

针对目前我国铁钻工研究起步较晚、市场需求量大、钻井作业发展受到限制的问题,研制了适用于73.0~247.7 mm钻具的伸缩臂式铁钻工。该铁钻工有3种控制模式,性能先进,布局紧凑,维护方便,能实现上、卸扣"一键式"自动化操作,具有定位精度高、动作连贯、操作灵活、运行平稳等特点,可用于井口和鼠洞作业。现场应用结果表明,伸缩臂式铁钻工上、卸扣速度快,上扣或卸扣1根钻杆的时间由常规的1 min缩短为10 s,大大减轻了工人的劳动强度,缩短了作业时间,提高了作业的安全性和可靠性,为钻井作业带来了很大的便利。     

伸缩臂式铁钻工旋扣钳的设计研究

旋扣钳既可作为一种旋扣工具单独使用,也可以作为铁钻工的一个部件与冲扣钳一起完成旋扣功能。在介绍旋扣钳功能及结构原理的基础上,对旋扣钳结构进行了设计,确定了旋扣钳夹持钻头范围和伸缩液缸的行程,具体包括滚子最小开口距离、液压缸最大/最小长度;同时对旋扣钳的自动对中机构进行了设计,参照ST80/IR80铁钻工,确定了旋扣钳连续旋扣扭矩和最大旋扣速度。利用UG NX7.0软件对新设计的旋扣钳进行了运动仿真。仿真结果表明,旋扣钳的各零部件均按照实际上、卸扣工况动作,各零部件在实际工作中不会发生干涉,运动轨迹与预期设计相吻合。     

复合功能轨道式铁钻工系统集成设计

通过对海洋石油钻井平台上的钻井设备和流程分析,提出了复合功能轨道式铁钻工的设计构想。将管具的上扣和卸扣,起下钻拆卸钻杆过程中的泥浆收集,以及管具上扣前的螺纹清理和涂抹丝扣油的3个功能集成到一起,实现了结构集成、控制集成和使用集成,为用户节省了时间成本、空间成本以及使用成本。     

遥控套管入扣系统

据有关人员测算 ,石油钻机的工作时间约有 30 %用于起下钻或下油 (套 )管方面。以 945ｍ深的井为例 ,下套管时通常要用 6～ 12ｈ。美国Ｗｅａｔｈｅｒｆｏｒｄ国际公司在 1994年便研制和安装了一台机械化的“套管调制—解调器” ,还将遥控套管在钳装在液压铁钻工。这套系统使用可程序编制的逻辑控制器 (ＰＬＣ) ,将 5个部件联接在一起 ,这些部件是遥控动力大钳、大钳定位系统 ,带ＰＬＣ遥按期系统、不用入扣钻工的定位系统和循环头。经过 6年的演变发展 ,还开发出ＳｔａｂＭａｓｔｅｒ入扣臂、带安全联锁系统 (ＩＳＩＳ)的卡盘和吊卡 ,这些…     

YQ_1—10000液动大钳的试验研究

我国石油钻井工人为了快打井多出油、多采气,争分夺秒地战斗在钻台上。随着深井、硬地层和海洋钻井的迅速增加。致使起下钻的工作量变得特别大。目前所使用的普通吊钳,上卸扣时消耗体力大、工效低、又不安全。因此,用机械化的动力大钳代替人工打吊钳、拉猫头、用旋绳器等进行上卸扣操作,是钻井工人多年来的迫切希望,是当前石油矿场机械向深井、硬地层和海洋钻井     

煤层气钻机旋转式轻便铁钻工的研制

为配套MZJ15/60全液压煤层气钻机,研制了一种旋转式轻便型TZG50铁钻工。该铁钻工不同于手臂式铁钻工和落地式铁钻工,它安装于井架大腿上,使用时旋转至井口中心,上、卸扣后旋转复位,不占用钻台面积,非常适合用于钻台面非常小的煤层气钻机。该铁钻工质量轻,运输时可以方便拆卸,并可快速组装;采用PLC智能控制和良好的操作面板设计使得操作非常简便,并能精确控制扭矩,动作准确灵活,可靠性高,可大幅提高作业效率。试验和现场应用结果表明,该铁钻工夹紧可靠,上卸扣动作迅速、灵活;PLC远程控制设计合理,自动化程度高,具有良好的经济效益和市场前景。     

煤层气钻机旋转式轻便铁钻工的研制

为配套MZJ15/60全液压煤层气钻机,研制了一种旋转式轻便型TZG50铁钻工。该铁钻工不同于手臂式铁钻工和落地式铁钻工,它安装于井架大腿上,使用时旋转至井口中心,上、卸扣后旋转复位,不占用钻台面积,非常适合用于钻台面非常小的煤层气钻机。该铁钻工质量轻,运输时可以方便拆卸,并可快速组装;采用PLC智能控制和良好的操作面板设计使得操作非常简便,并能精确控制扭矩,动作准确灵活,可靠性高,可大幅提高作业效率。试验和现场应用结果表明,该铁钻工夹紧可靠,上卸扣动作迅速、灵活;PLC远程控制设计合理,自动化程度高,具有良好的经济效益和市场前景。     

TQ508—70Y大管径高扭矩液压套管钳的研制

鉴于我国生产的各类套管动力钳已不能适应现在越来越多的大井眼和超深井作业需求的情况,研制开发出适用管径244.5～508mm、最大扭矩70kN.m的TQ508—70Y液压套管钳。该套管钳主要部件包括钳头、传动齿轮壳体、变速机构、液压系统、液压测矩装置等。试验与应用表明,该液压套管钳性能可靠,作业效率高,能满足下套管作业的要求;产品的各项性能指标均达到设计要求,并符合SY/T5074—2004行业标准。     

钻杆套管两用动力钳的研制及应用

为了提高原钻杆动力钳的使用效率,在其上增加套管钳功能,实现一钳两用的目的,研制了钻杆套管两用动力钳。该动力钳是在原钻杆动力钳的基础上增加套管动力钳功能。设计了上、下钳间隙调节气缸,使其性能参数能满足钻井及下套管施工需求。在两用动力钳上安装的扭矩控制记录仪,可测量、显示、记录和控制钻杆上扣时扭矩,以保证钻杆、套管上扣时的最佳拧接扭矩。在大庆油田的推广应用中,该动力钳均收到较好的应用效果。由于受结构尺寸的限制,该两用动力钳不适用于大于φ203.2mm的套管。     

CTR120/300复合连续油管钻机研制与试验

连续油管钻井技术是20世纪90年代从北美地区迅速发展起来的一项高效、低成本、安全环保的钻井技术。四川宏华石油设备有限公司成功研发了国内首台复合连续油管钻机,名义钻井深度（Φ114.3 mm钻杆）2 000 m。钻机的主要设备由移动运输性好的3台拖挂单元组成：连续油管井架底座拖挂单元、连续油管滚筒拖挂单元和机械手拖挂单元。该钻机将连续油管装置和带动力水龙头的常规钻井装置集成在一起,既能进行常规钻杆钻井,又能进行连续油管钻井。钻机配备的全套自动化管子处理装置、轻便铁钻工、自动液压卡瓦等机具,极大地减少了钻台面的作业量,降低了劳动强度。钻井试验结果表明,CTR 120/300复合连续油管钻机总体性能符合设计要求,与常规钻井相比具有起下钻速度快、机械钻速高、钻井液连续循环等优点,但还需要进一步加强井下工具和钻井工艺的研究,以加快其在国内的推广应用和发展     

轻型钻机模块化应用技术

在分析了国内钻机模块化技术应用方面同国外钻机的差距后 ,提出了适合中国国情的橇装模块化钻机的设计方案 ,即在符合SY/T5 6 0 9- 1999《石油钻机型式与基本参数》条件的基础上 ,使井架、底座、动力机橇的设计与橇装模块化技术相吻合。实际应用表明 ,南阳石油机械厂根据这种思路研制的ZJ30 / 170 0橇装模块化钻机具有良好的移运性及经济性。     

TD500/1000型顶驱在海洋钻井中的应用

在吸收国内外先进顶驱经验的基础上,研制了TD500/1000型顶部驱动钻井装置。该装置采用交流电动机变频驱动,变频调速,矢量控制;管子处理器采用双扭矩臂双背钳技术;提升系统采用双载荷通道。现场应用表明:该装置降低了劳动强度,极大地提高了钻井工作效率,减少了事故的发生,提高了施工的安全性。     

无牙油管钳设计

针对普通油管钳在采油作业中存在打滑、啃伤油管以及需调节钳口等问题，研制了一种无牙油管钳。介绍了这种油管钳的结构特点和工作原理。这种油管钳靠钳口对油管的摩擦力矩完成上、卸扣动作，不管钳口是否磨损，都不存在打滑问题，且操作方便，无需调整钳口，不啃伤油管，从而延长油管的使用寿命。     

石油管柱上卸扣装置技术现状

管柱的上卸扣作业是起下钻作业中的关键环节,目前国内外钻修井作业中的管柱上卸扣装置以动力大钳、铁钻工为主。在介绍石油管柱上卸扣装置技术发展过程的基础上,对国内外石油管柱上卸扣技术现状进行了说明。主要介绍了美国Weatherford、Eckel及奥格公司动力大钳的性能及特点,同时也介绍了江苏如石机械公司、盐城特达钻采设备公司和宝鸡石油机械有限责任公司动力大钳的性能及特点。建议国内的管柱上卸扣装置应开展系统自动化、控制系统模块化数字化及斜直井钻机专用上卸扣装置的研究工作。     

CDS系统下全漂浮套管串工艺及技术分析

近年来,随着海上油田勘探向滩海和深海的发展,大位移井由于其显著的成本和技术优势,获得了快速且广泛的应用。但是,在大位移钻井中应用传统下套管技术时发生了套管下不到设计位置且无法处理等井下事故。CDS(Casing Drive System)技术通过顶驱整合了套管钳、灌浆工具与循环工具,实现下套管自动连接,提供套管旋转及循环钻井液功能。基于CDS系统的组成及其下套管工艺的原理,通过将CDS系统与全漂浮下套管技术结合,形成了CDS下全漂浮套管串工艺。现场应用取得了良好效果,为超大位移井的下套管作业提供了新的技术方案。     

无线钻井参数监测系统的设计与实现

针对钻井井场无线传感器网络组建中存在的几个问题,提出基于ZigBee协议和低功耗微处理器的无线钻井参数监测系统的设计。该设计方案有利于降低自组织网络的复杂程度,提高网络的效率及节点的自适应能力。通过硬件和软件的有效结合,完成对传感器模块、微处理器模块、无线收发模块的动态电源管理,在一次性高能电池与可充电电池结合供电技术上进行了尝试,实现了传感器节点的低功耗,采用了绞车、泵冲/转盘转速、大钩负荷、立/套压无线传感器节点。经现场试验,该系统对钻井井场环境具有很强的适应性,有较高的可靠性及扩展性。