LIFTBOAT钻修机的研发和应用

针对我国对可快速移动、自带资源、既能钻井又能修井的钻修机需求越来越迫切的现象,宝鸡石油机械有限责任公司结合中海油田服务公司的要求,研制了LIFTBOAT钻修机。该钻修机是集钻井、完井、修井3项功能于一体的3000m模块移动式钻修井机。在该钻修机的研制过程中,采用三维仿真技术开展安装、拆搬模拟仿真,最大限度地满足了模块化设计要求。运输技术和模块化技术结合在一起,使LIFTBOAT钻修机能够迅速、经济地运输,实现近距离快速搬迁、快速工作,具有很高的经济效益。厂内试验表明,绞车、井架等各种模块的各项性能指标符合设计要求。     

海洋无钻修机平台修井作业方式

对目前我国海洋油气田无钻修机平台修井作业方式进行调研,对已经应用成熟的搬迁修井机、液压修井机、连续油管修井和投捞潜油电泵等作业方式进行综述,论证各项作业方式所适用的条件,并对技术局限性进行分析。根据我国国内海洋油气田的开发情况,制约无钻修机平台修井的瓶颈在于提高作业时效和降低作业费用。对国内海洋油气田开发趋势进行分析,未来无钻修机平台修井作业方式将有较大改进。对无钻修机平台修井作业方式进行思考和展望,整理海洋无钻修机平台修井的思路,为海洋平台开发和修井作业提供参考。     

DZXJ20/1580双动力钻修机的研制

针对目前油田在用传统钻修机工作效率低、作业成本高以及存在噪声污染等问题,研制了DZXJ20/1580双动力钻修机。该型钻修机由双动力系统、传动系统、起升系统、旋转系统、气液电控制系统和运载车等部分组成,它配有双动力系统,即一台为柴油机,主要作为运载车行驶的动力,同时可以兼作钻修井作业的备用动力;另一台为交流异步电动机,利用工业网电电源供电,作为钻修井作业设备(绞车、转盘等)的主动力。这种新型钻修机具有动力可靠性好、传动结构简单、工作效率高、操作方便和节能环保等优点,同时它能够自走行驶,快速移运,搬迁和安装便捷,能更好地满足油田钻修井作业的需要。     

海上钻修机结构裂纹安全性评估

基于BS 7910 2A级评估原理,对某海上钻修机钻井支持模块进行断裂评估。鉴于有限元方法能够大幅提高计算失效评估图评定参数的准确度,采用ANSYS软件子模型技术和奇异单元构造裂纹精细有限元模型,通过节点位移插值计算裂纹尖端应力强度因子,应用路径映射对应力进行线性化求得薄膜应力和弯曲应力,从而完成缺陷构件的失效评估图评定,结果表明：该钻修机钻井支持模块含裂纹构件的评估点位于失效评估曲线内侧,安全因数为1.51,结构能够继续安全服役。所用方法可为含裂纹缺陷的海洋结构物的安全评估提供参考。     

钻修机井架承载能力评估系统软件开发

针对现有钻修机井架承载能力和稳定性计算软件存在的不足,结合现场测试数据以及有限元分析软件,开发了钻修机井架承载能力评估系统软件。该评估系统软件采用VB设计用户界面,采用菜单框架结构,包括登陆界面、模块选择主菜单以及各功能模块界面。该软件可以后台调用ANSYS软件,实现井架的有限元计算,并将分析结果实时显示在界面中;同时可以结合现场加载应力测试数据对井架进行稳定性分析和承载能力评估。实例验证结果表明,钻修机井架承载能力评估系统软件可以很好地实现预定功能,界面简洁,操作方便。     

海洋模块钻修机完整性管理系统开发

为了实现海洋模块钻修机的完整性管理,以结构完整性管理为指导思想,按照数据、评估、策略和规划4个过程要素设计了海洋模块钻修机完整性管理系统的整体框架,并制定了钻修机的风险评估方法及检测维修策略。系统采用以C/S体系结构为主、B/S体系结构为辅的混合技术架构,软件采用数据接口技术实现信息的共享与同步,提供稳定性评估、耐久性分析、疲劳寿命分析及安全分析、检修策略与规划等功能。将该软件应用于南海海域的某钻修机上,应用结果表明,软件可以满足海洋模块钻修机完整性管理与评价的基本要求。系统进一步的发展方向是优化智能决策方法,利用云计算方法提高数据存储的可靠性、安全性与完整性。     

美国新型电子自动送钻装置

针对带刹车自动送钻装置存在的许多缺点 ,美国VarcoM /DTotco公司开发了新型电子自动送钻装置。这种装置具有优良的钻井性能 ,自动送钻连续均匀 ,起下钻和下套管作业性能好 ,动作灵敏 ,监测参数多且有多种使用功能 ,钻井时间减少 37% ,钻头数量减少 4 8% ,是目前世界上较先进的自动送钻装置。介绍了新型电子自动送钻装置的组成与工作原理 ,计算机控多盘刹车结构特点、控制特性和产品系列     

AquaMaKKs制动器在石油钻修机上的应用

介绍了一种新型辅助刹车——AquaMaKKs水冷式制动器。该制动器主要由弹簧、不锈钢驱动销、驱动盘组件、轮毂、气囊、水套组件、压板等组成,特别适用于大惯量的制动以及快速散热,具有优异的水冷张力控制性能,采用气囊式推动,内部采用独特的水套设计,保证了水流平衡及扭矩传递的稳定性,紧急状况下可用来实现完全制动。与伊顿辅助刹车相比,Aqua-MaKKs制动器传递的力矩大,质量和安装尺寸较大,有较强的适应性,散热效率较高。工业性试验表明,该制动器运行安全可靠,制动平稳,适用于中、浅井的石油钻修机。     

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。     

渤海D油田WHPA平台大位移水平井钻修机钻井作业实践

应用钻修机在渤海D油田WHPA平台完成了3口大位移水平井作业,这是渤海钻井史上的一次新的技术突破。文中主要分析了渤海D油田WHPA平台钻修机设备能力不足及大位移水平井摩阻高、井眼清洁难、井眼轨迹控制难、下套管固井难等施工难点,总结了钻井作业中所采取的使用设备优化、井眼轨迹控制、井眼清洁、钻井液优选、固井方式选择等技术措施。本文成果可为今后其他油田应用钻修机进行大位移水平井施工提供借鉴经验。     

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。     

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。     

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。     

斜井钻机气控系统设计分析

我国首次研制的ZJ15X斜井钻机气控系统由气源和钻台控制两部分组成。两台空气压缩机可交替使用，空气经无热再生处理后进入载车空气罐；气控部分安装在主司钻气控箱、副司钻台和钻机安装控制台上，主司钻气控箱输出端以及绞车前后底座气管线都装有快速接头，均可单独运输。详细论述了钻机绞车滚筒离合器、气刹车、防碰天车装置、阿里森传动箱、钻具输送装置、柴油机油门、液压泵和钻井泵离合器、气动卡瓦、气动吊卡、加压装置和动力水龙头等的逻辑控制回路。     

石油钻机绞车的设计与计算

介绍了国外现代石油钻机绞车的7种新型结构。根据对7家美国公司的石油钻机绞车设计与计算的综合分析结果，概述了美国陆地钻机机械驱动绞车和海洋钻机电驱动绞车设计与计算中的有关问题，给出了绞车主要参数的经验计算公式。最后介绍了美国、原苏联、罗马尼亚等国绞车主要参数的经验推荐值范围。     

TZJ40/2250拖挂钻机的研制

根据油田对钻井工程减少作业时间、提高移运速度和降低成本的需要,南阳二机石油装备(集团)有限公司综合了移动式钻机和橇装模块化钻机的结构特点和设计思想,以安全为主,高效和环保为补充,研制开发了TZJ40/2250拖挂钻机。钻机采用了半挂车行车制动、半挂车转向控制、液压盘式刹车和液力传动箱等关键技术,大大提高了钻机的自动化程度。出口和现场应用表明,该型钻机不仅具有结构简单、安全可靠和设计紧凑等优点,而且具有移运方便和使用范围广等不可比拟的优势。     

ZJ32-SL_I型钻机上台装置

针对在用钻机上台装置移运性差、安装困难和密闭润滑难以保证的问题，设计制造了高钻台、低底座的ＺＪ３２－ＳＬＩ型钻机。这种钻机采用了一种新型上台装置，整体布置有所改变，即取消了正车箱和猫头轴，并采用万向轴加角传动箱的传动驱动转盘，取消了驱动转盘的链条。同时，也改善了移运性能，保证了密闭润滑条件，达到了上台链条和绞车的密闭润滑部位在钻机搬迁时不需拆装的目的。     

HZ19-2/3海洋钻机控制系统的方案设计

根据海洋平台的结构特点及其特殊环境要求,介绍了HZ19-2/3海洋平台电驱动钻机电控系统的总体设计方案,体现了海洋钻机电控系统的设计特色。该电控系统是SIEMENS公司SIMOREG 6RA70全数字直流调速装置、人机界面(HMI)、可编程序控制器(PLC S7-300)和PROFIBUS-DP现场总线技术首次在海洋电驱动钻机中的应用。     

电动钻机的工作理论基础(二)--系列专题之七

近年来，电驱动已成为石油钻机的主要驱动形式，是钻机自动化、智能化的坚实平台。文章就电动钻机的部分工作理论作初步剖析，包括钻机工作机组对电驱动的要求，可控硅直流电驱动和交流变频电驱动的工作原理，直流电动机和交流变频电动机等的特性分析，电动机的四象限运行和能耗制动原理等。     

电动钻机的工作理论基础(一)--系列专题之七

近年来，电驱动已成为石油钻机的主要驱动形式，是钻机自动化、智能化的坚实平台。文章就电动钻机的部分工作理论作初步剖析，包括钻机工作机组对电驱动的要求，可控硅直流电驱动和交流变频电驱动的工作原理，直流电动机和交流变频电动机等的特性分析，电动机的四象限运行和能耗制动原理等。