ZJ40/2250DBT轮式拖挂移运钻机的研制

全拖挂钻机主体外形尺寸较大,无法在宽度为9 m左右的油田公路进行长距离整体移运;分体多模块拖挂移运钻机前、后安装工序多、耗时长、移运成本高,不满足用户的使用要求。为此,研制了ZJ40/2250DBT轮式拖挂移运钻机。该钻机由主机模块、钻井泵模块、发电机组模块及固控系统模块等组成,井架和底座可携带所安装的设备采用半拖挂整体移运,移运时最大轮距外宽8.6 m。主机模块、底座模块、发电机模块及钻井泵模块移运试验中,前行、倒车和转弯均能顺利进行,上面安装的设备固定牢靠,不存在松抖现象。该钻机的成功研制和使用为窄轮距拖挂钻机研制提供了设计参考。     

钻井参数仪的模块化设计方法研究

文章以模块化设计原理为基础，讨论了钻井参数仪的模块划分，模块化设计准则和主要设计内容。采用模块化设计方法、现场设备网络的开放网络和现场总线解决方案设计的钻井参数仪，具有传输信号稳定、可靠性高、抑制噪声能力强、组建现场网络成本低等特点。     

数字化钻井系统信息资源的开发利用问题研究

数字化钻井系统信息资源的开发利用是数字化钻井系统设计的重要问题,其信息资源包括钻井参数、生产运行和管理参数等。在钻机设计之初就应将获取信息资源的物理单元作为数字信息组件模块进行机电一体化设计,使其成为钻井现场局域网的节点,使钻井系统信息资源在钻井工程设计与管理、钻井数据库与专家决策、钻井操作监控与管理等方面得到充分利用。     

加油设备模块划分方法研究

在加油设备模块化设计过程中 ,传统的模块划分方法在很大程度上依赖于设计经验 ,往往带有较大的主观性和盲目性 ,因此可靠性低 ,实用性差。针对上述问题 ,尝试采用计算子功能之间的相关度来进行加油设备模块划分。通过对加油设备的功能分解、子功能之间相关度计算并对功能进行合理整合 ,建立了加油设备的模块体系。该方法为加油设备模块划分提供了数学依据 ,避免了模块划分过程中的主观盲目性 ,并已在某新型加油设备的模块化设计中得到了应用 ,取得了较好的效果     

海洋平台钻井泵甲板动力分析与优化

钻井泵工作时长期受到循环往复动力作用,其振动特性使邻近局部甲板区域产生一定振动,甲板的振动反过来也影响钻井泵的正常运作。为了对钻井泵下部平台结构动力特性进行分析,以某海洋平台上部钻井支持模块为研究对象,采用ANSYS软件建立了符合结构实际装载的精准模型,对结构进行模态分析和谐响应分析。分析结果表明:基于原始设计参数的钻井泵下甲板共振范围与钻井泵工作频率十分接近;通过对甲板骨材进行优化,调整甲板骨材型号提高了结构刚度,使下甲板共振范围避开了钻井泵工作频率,结构更加合理。所得结果可为海洋平台钻井泵甲板结构优化提供思路和技术支持。     

独立机泵组的设计及关键技术分析

为了优化钻井液循环系统，提高其可靠性和移运性，节约能源，设计了独立机泵组装置，与ZJ30型车装钻机配套使用。该装置由独立的柴油机驱动，通过液力偶合器减速箱和万向轴带动钻井泵。整套装置分为2个模块运输。与传统的柴油机带变矩器驱动钻井泵相比，传动效率提高14％～16％，提高钻井效率20％～30％。现场使用表明，该装置结构合理，拆装和运输方便，可靠性高，综合性能满足现代钻井工艺的要求。     

海洋模块钻机液压系统故障分析及改进

随着海洋石油模块钻机自动化、数字化快速发展,近年来液压驱动的自动化设备在新建模块钻机上的数量和占比越来越高,但液压系统的整体工艺流程设计和综合液压站的配置不合理,造成了系统发热、终端设备可靠性降低等故障现象,给钻完井作业带来了诸多困扰和时效损失。提出了模块钻机液压系统工艺流程设计优化方案,对综合液压站的配置选型和控制系统提出了改进措施并在新建模块钻机项目中进行了实施和验证,解决了遗留多年的疑难问题,提高了综合液压站和终端设备的可靠性和安全性,节约了建造和使用成本,取得了良好的应用效果,为钻机作业现场解决疑难问题提供了有利指导。     

海上完井防砂密封模块密封性能研究

密封模块是海上油气田完井防砂和生产管柱中常用的密封组件,其密封可靠性对于现场作业安全至关重要。为研究密封模块的密封性能,基于参数化建模方法,利用ANSYA软件建立密封模块轴对称有限元分析模型,确定橡胶件材料常数,计算其接触压力与等效应力,进行密封模块关键影响因素分析。研究表明,橡胶件硬度 与初始压缩量越大、钢件与密封筒间隙越小,橡胶件接触压力越大。而橡胶件等效应力受硬度影响较大,设计时推荐橡胶件邵氏硬度大于90,初始压缩量大于0.15mm,接触宽度大于4mm,钢件与密封筒的间隙小于0.15mm,基于文章理论方法和结论自主设计的密封模块已在海上油田得到成功应用。     

深层气区钻井用新型钻井泵

随着石油天然气行业的钻井重心向深层气区钻井转移,对钻井泵的性能要求越来越严。现已针对深层气区钻井需要研制出新型结构的钻井泵。新型钻井泵采用了锻钢曲轴、双人字齿轮等新结构,并在出厂前进行满载荷试验。经现场试用,新结构钻井泵具有流量大、压力高、可靠性高的特点,能满足深层气区钻井需要。     

挂车式钻井泵组的研制

为了解决钻井泵组在搬迁时的超宽等问题,设计并制造了满足公路运输要求的挂车式钻井泵组。该泵组采用半挂车的拖装结构,钻井泵、发动机等一车安装,采用低转速大功率发动机为车上设备提供动力,运输时高度为4.46 m,宽度为3.24 m,长度最短可以做到15 m。发动机与钻井泵一字形布置在半挂车上的方式,解决了公路运输时超宽、超高等问题。现场应用表明,泵组操作灵活,性能优越,用户反映良好,具有广阔的应用前景。     

国内外石油钻井装备的发展现状

在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了国内外石油钻机发展的新趋势及交流变频调速电驱动石油钻机、液压钻机、快速移运钻机等新型石油钻机的性能及参数。介绍了国内外电驱动和液压驱动两大类型新型顶部驱动钻井装置、钻井泵等设备的最新发展现状及大功率三缸钻井泵、液压泵和六缸钻井泵等新型钻井泵的性能及参数。从国内外石油装备的发展现状看,石油装备正在向型式多样化、技术先进化、设计人性化趋势发展,据此提出了我国发展石油钻井装备的建议。     

钻机远程在线监测及故障诊断系统研究

为了实现对野外钻机的有效监测,提前预防设备故障的发生,开发了钻机远程在线监测及故障诊断系统。介绍了系统的工作原理及总体构架,给出了各个子系统的硬件配置和功用说明,描述了系统实现的主要功能,如振动、温度等数据采集与存储、仪表和电控状态监测、数据的远程在线传输、振动信号分析和智能故障诊断。该系统以钻井现场为采集平台,将计算机技术、传感器技术、信息融合技术、远程通信技术、数据库技术与设备诊断技术相结合,实现钻机主设备的全运行周期的监测与管理。该系统监测模块灵活方便、通信模块安全可靠、诊断模块功能强大,可满足分散钻机远程在线监测及故障诊断的需求。     

利用数据中心构建数字化钻井施工模式

世界石油钻井技术不断向信息化、智能化方向发展,为适应钻井技术的发展,构建了数字化钻井施工模式框架。从井场信息采集设施、井场网络环境、井场信息采集处理软件、井场工程监测软件等方面阐述了数字化钻井队的构建方法,从钻井数据库设计、数据流向及数据加载、数据发布等方面阐述了钻井数据中心的构成,从钻井设计系统、钻井远程监测系统、井眼轨迹控制系统以及专家系统等方面描述了钻井辅助决策平台主要功能。除了理论研究之外,还简要介绍了研究成果在现场的应用情况。这些研究成果是国内"数字油田"建设的基础,必将促进钻井行业的信息技术发展。     

崖城PFA小撬块组合式模块钻机总体方案设计

小撬块组合式模块钻机是一种新型的海洋模块钻机,具有安装拆卸灵活、搬迁方便、安装运输不依赖大型驳船和浮吊设备等特点。介绍了崖城PFA小撬块组合式模块钻机总体方案和撬块吊装方案及安装步骤,对同类钻机设计有借鉴作用。     

顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统总体设计

设计了顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统的系统结构和数据库 ,研究了管理系统与模型库和数据库的关系 ;通过数据库访问接口的开发及CAD与分析系统的接口集成 ,建立了顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统的基本框架。探讨了典型石油设备的数字化设计的开发程序。该虚拟样机原型系统的初步实践表明 :(1)对三维建模更易于实现、组织和构建 ;(2 )可进行参数化设计 ,有利于顶驱钻井装置的更新或变形设计 ;(3)利于数字化产品后续的运动学、动力学、有限元等工程分析 ;(4 )有利于在虚拟环境中的外观分析 ,以及新产品的快速开发与实现 ;(5 )软件具有模块性、可重用性、灵活性和可维护性。     

番禺30-1气田钻机DES模块吊装强度分析

7000m海洋模块钻机是番禺30-1气田开发工程的关键装备,文章介绍了该模块钻机海上吊装工程概况,针对现场实际情况,对原定的吊装方案进行了改进。为了合理评估吊点结构的安全性,应用ANSYS软件对吊点结构进行了有限元分析。结果表明,吊点结构能满足起重船吊装作业的安全要求,为DES模块海上吊装方案的确定提供了可靠的依据。对海洋模块钻机的海上吊装提出了建议。     

DBS系列数控变频电动钻机

为实现安全、高效、低成本钻井,应用机电液数字通讯和经济一体化技术,研制了电动、变频、数控(DBS)系列数控变频电动钻机。DBS钻机集成应用了交流变频、矢量控制、总线通讯、数字可编程序控制和计算机技术,建立起数字化、信息化、智能化平台,使钻机实现全数字控制功能,并为以后建立钻井工程数据库和远程钻井支持系统、实现智能优化钻井奠定了基础。经工业性试验表明,钻机设计新颖、性能先进,为钻井装备的升级换代和智能优化钻井提供了先进的设备。     

微流量控制钻井自动节流管汇的设计及应用

微流量控制钻井技术具有能够探测早期微小溢流和漏失、精确控制井底压力的优势。该技术的核心部件是地面自动节流管汇,其节流敏捷度和准确度直接关系到能否实现微流量控制和其控制精度。为了打破国外对该技术的垄断,降低钻井成本,开发具有自主知识产权的微流量控制钻井技术,综合考虑节流流量与井筒压力分布的关系,基于流体动力学与自动控制理论,设计了一套适用于微流量控制钻井的地面自动节流管汇。现场试验证实其具有较好的自动节流控制功能,能在30 s内实现井筒微流量控制,地面检测压力误差低于0.1 MPa。该节流管汇的设计与现场成功应用为微流量控制钻井技术在我国的推广和设备的国产化进行了积极探索。     

海洋可搬迁模块钻机可行性研究

:随着海洋边际油田的开发及钻修井工艺技术的不断进步和勘探开发难度的日益增大,对平台模块钻机设备的经济性、轻型化和可靠性、可搬迁性及安全性要求更加严格.研究了将数控交流变频技术应用到海洋钻机上,则会使整个钻机质量减轻、平台占用空间减小、操作简单,提高效率,降低成本,更能满足海洋边际油田的开发及钻修井工艺技术的要求.