石油钻机底座的发展

作者以钻井工艺发展为背景,系统地研究了石油钻机底座的发展历史,重点探讨了高钻台自升式钻机底座的产生与发展过程,由此提出发展我国钻机底座的建议:选择合适的钻台高度参数,以满足先进钻井工艺要求;选择合理的底座结构形式,以降低钻机搬迁安装的成本;加强引进底座的研究,改造老钻机底座;研究并推广运用底座设计的新方法。     

钻机底座下大梁的设计计算

考虑下大梁—基础—地基的共同作用,提出了钻机底座下大梁的长度优化、横截面积设计及内力和位移分析的系统方法。采用文克尔模型为基础的等长单元有限元法,显著地提高了计算速度。最后给出弹弓式底座下大梁的设计计算实例。     

电驱动钻机大井距丛式井平移装置的研制

为了满足电驱动钻机大井距丛式井各系统整体平移要求,研制开发了相应的快速平移装置。该平移装置在机械钻机平移装置的基础上进行了改进,钻机主机通过π型梁可直接移过井口采油树;电传动平移装置采用新型整体式折叠管线槽,能有效避免控制信号受到干扰;低压钻井液循环通过动力橇转运,实现井口返出钻井液正常净化流程。该平移装置满足多井位、大井间距丛式井作业需求,可实现电驱动钻机与丛式井优势结合,且建井周期短,劳动强度低,搬迁费用少,适用于具备大井距丛式井油区开发。     

大庆130型钻机井架和底座的改造

通过对大庆130型钻机现状的分析，提出了经济、适用的改造方案，并进行了设计计算。通过现场试验认为该方案是可行的，并取得了一定的经济效益。     

新型钻机井架及底座设计模型

目前我国油田正在使用的中型、重型模块钻机的井架和底座结构都不适合快移式钻机 的要求,为此,在分析我国钻机井架、底座现状的基础上,提出了快速移动、快速安装的新型钻 机井架、底座的设计原则和标准,同时还对其设计模型和设计特点作了详细的论述。这种新型的 模型除充分考虑了拆装便捷、移运高效外,还应用液压油缸自动举升和控制技术,是一种具有全 新理念的快速移运、快速安装的钻机。     

不需用基础的钻机底座试验

针对目前钻前工程钻机基础运输量大 ,成本高 ,需投入大量人力、物力的问题 ,在现有TJ2 — 4 1型钻机底座上加装底板、加强筋和顶板等部件 ,将其改造成不需用基础的钻机底座。详细介绍了这种钻机底座的改造方案、现场试验布置和测试方法。通过确定地基容许承载能力、地基负载验算等理论计算 ,以及对现场试验井和对比井测试数据的分析 ,明确了不需用基础的钻机底座的各试验参数 ,如最大沉降量和最小沉降量 ,均优于使用基础的钻机底座。这种改造具有显著的经济效益。     

ZJ—15钻机底座系统振动特性试验分析

介绍了功率谱密度法分析随机振动信号的基本原理,并用此法对ＺＪ－１５钻机底座系统的随机振动测试了分析和处理,给出４４个测试点在三挡和四挡及不同钻井深度时的主要频率、振动幅值和有效值。分析结果表明,四挡钻进比用三挡钻进时的振源幅大,三挡时的主要振源为电动机输出轴四挡时的主要振源为变速箱输出轴,钻台面上的振动比梁下部振动强列。为了减少振动,建议将同上钢板与上船连续实焊,将上船及传动底座和支架联结螺栓上紧     

ZJ－15J型钻机整体拖移与该钻机底座的结构设计

一种新设计的钻机在满足功能需要的同时，应当满足整体拖移的要求，这一要求直接影响着钻机底座的结构设计。ＺＪ－１５Ｊ型钻机满足了这一要求。文中较全面地介绍了ＺＪ－１５Ｊ型钻机对底座设计的要求、底座的结构及整体拖移的过程以及整体拖移带来的经济效益。     

ZJ40／2250DB型双升式钻机井架及底座结构静力分析

根据钻机井架及底座的实际结构特点，建立了它的三维有限元模型，按2种工况对钻机及底座的有限元模型加载，应用专业有限元分析软件ANSYS9．0进行分析计算，给出了计算结果，结果分析表明ZJ40／2250DB型双升式钻机井架及底座满足强度、刚度要求。     

齿轮齿条钻机用DQ250Y型液压顶驱研制

为齿轮齿条钻机研制了DQ250Y型液压顶驱,其动力传动系统采用空心轴马达直接驱动主轴,无减速箱及其稀油润滑系统。顶驱上、下运行过程中使用齿条作为导轨,能够主动施加钻压,依靠销轴传感器检测悬重等参数,特别适用于水平井、大位移井的钻井作业。液压控制系统为闭式系统,可两挡切换,实现高低速传动。测试结果表明:各项参数均满足现场使用要求,具有推广前景。     

混凝土预制基础在ZJ45J型钻机中的应用试验

针对目前 ZJ45 J型钻机使用的毛石灌浆基础施工难度大、材料运输工作量大、劳动强度大 ,且一次性使用成本高等问题 ,对部分地区进行了地基静力触探 ,分析确定了地基承载能力 ,并根据钻机设备的底部结构 ,进行了ZJ45 J型钻机的基础设计、中间试验和理论计算。通过对现场试验井的测试分析 ,确定了 ZJ45 J型钻机使用混凝土预制基础的技术条件     

ZJ50/3150DB型自行式钻机

介绍了5 000m及5 000m以上新型自行走钻机大模块快速搬家的新理念和新设备,分析了ZJ50/3150DB型自行式钻机运输单元划分、液压缸起升底座和新型单轴绞车的结构特点和控制性能。该钻机可实现大吨位、高重心钻机部件安全方便地运输和安装。     

车装钻机套管台的研制与应用

针对车装钻机内部空间有限,井架主体与竖直方向存在设计夹角,井架作业时发生微量弹性变形,给井架附件安装带来很大难度的问题,研制了一套使用高度可以调节的套管台,降低了井架工扶正劳动强度,满足了国内外用户对车装钻机使用性能不断增高的要求。     

ZXJ30CZ/K型钻机的开发研制

为适应丛林、山地、丘陵等特殊地况条件下的油气开发，在总结小吨位车装修井机和大吨位撬装钻机优点的基础上，研制了直立无绷绳3000m车装钻机。该钻机结构简单、性能稳定，能够完成复杂地质条件下的钻井作业，是一种很有发展潜力的钻机。     

钻机垂直起升系统的研制

ZJ40/2250JD/DB系列钻机具有井架底座公用一套垂直起升系统的结构,包括地面安装支架、移动小车、液压绞车、起升支架、斜拉杆、扒杆、横杆等。阐述了起升系统的起升原理、起升过程及应用实效。运用该起升系统,能够减少井场占地面积,节省钻机安装时间,避免高空作业,保障了工人的人身安全。     

XJ70DB电动修井机的研制与应用

鉴于柴油机驱动修井机存在废气排放量大,噪声污染严重,工作效率低,以及安全隐患多等技术缺陷,研制了XJ70DB电动修井机。整机采用模块化设计,主要包括电驱绞车模块、液压控制模块和电气控制模块。其中,电驱绞车采用双速电机加齿轮减速箱传动方案,以双速电机变极调速取代机械换挡调速,操作方便,结构简单,运行可靠,噪声低。采用盘式刹车与绞车电机能耗制动联合刹车技术,刹车准确可靠,启停平稳。电气控制系统采用PLC集中控制,为修井作业创建了数字化、自动化和信息化平台,全面提升修井机自动化水平。23口井的现场试验结果表明,该电动修井机具有节能环保、安全高效、自动化程度高及操作方便等优点。     

低温轨道钻机固控系统的研制

根据低温钻机对配套设备性能的要求,研制了适合俄罗斯7 000 m低温轨道钻机配套的低温固控系统。该固控系统采用多层模块结构,在空间上分为上、中、下3层,依次为顶棚、中间层、钻井液罐。下层钻井液罐底座带有与地面轨道配套的高强度合金钢滚轮,可以实现系统整体移动,工作时通过锁紧机构连接成一个整体,并实现空间内部温度不低于10℃。系统对钻井液采用5级净化处理,能在-45～50℃环境下对钻井液进行配置、贮存、循环和净化等,且保证在-60℃环境下能无损储存。试验及应用情况表明,该固控系统能够满足丛式井作业快速移动和7 000 m低温轨道钻机的配套需要。     

全液压一体化不压井修井机的研制与应用

目前大部分陆上油田已进入中后期开发阶段，油气井压力逐年降低，注采矛盾日益突出。为了最大限度地提高其采收率，自主研发了全液压一体化不压井修井机，该修井机移运性好，结构合理，便于操作，改善了作业环境．降低了修井成本，可广泛应用于各油田。     

ZJ20DBX型斜井钻机液压系统设计

液压系统是ZJ20DBX型斜井钻机的重要组成部分,采用开式回路,主要实现对机械手、钻具加压、液压小绞车、液压大钳总成、卡瓦支承盘扶正器、死绳绞盘器、液压吊卡、井架起升、底座辅助起升、井架伸缩、液压猫头缸、排管架调平等的驱动与控制,提高了钻机的自动化水平。