陆地钻机钻杆自动排放系统的设计方案

介绍了国内外海洋钻井平台-钻井船用钻杆自动排放系统的发展现状,重点分析了NOV公司和Aker Kvaerner公司几种钻杆自动排放系统的性能特点。在分析陆地钻机的结构型式和常用起重设备结构特点的基础上,提出适用于陆地钻机的机械手式、立柱式、桥架式和起竖式4种钻杆自动排放系统的初步设计方案,并分析了各自的优缺点,以期为设计开发陆地钻机钻杆自动排放系统提供参考。     

陆地钻机钻杆自动化处理系统方案设计

钻杆自动化处理在提高钻井效率,降低钻井工人劳动强度方面效果明显。介绍了国内外陆地钻机钻杆处理的发展现状。提出一种适用于陆地钻机的钻杆自动化处理系统总体设计方案,能对钻杆进行地面到钻台的传送、上卸扣操作、钻台区立根传送,实现自动化操作。     

钻井平台钻杆自动化排放系统方案设计

钻杆自动排放系统在提高钻井效率、降低作业成本方面成效显著。通过对国内外技术调研,分析排管系统典型结构,提出一种适用于海上钻井平台的自动化钻杆排放系统总体方案。通过方案简化也可适用于陆地钻机。     

自动化管具处理系统的研究与应用

国内对自动化管具处理系统的研究才刚起步,钻井作业中钻杆的传送更多依靠人工协同实现,远不能满足自动化钻井作业的需求。为此,研制了GW-AH1500自动化管具处理系统。该系统采用液控为主的液、电混合驱动,能够独立在鼠洞与钻杆盒间自动移运钻杆并完成钻杆的自动排放,可与在用或新型陆地液压钻机配套使用,实现高效、安全的作业模式。现场应用结果表明,自动化管具处理系统机械化和自动化程度高,可显著降低劳动力成本,钻杆输送等作业流程顺畅,抓取效率高,打破了国外技术的垄断。     

陆地钻机钻杆自动排放系统设计

钻杆自动排放系统主要用于海洋钻井,陆地钻井应用较少。为了减少陆地钻机起下钻作业时间,降低工人劳动强度,增加 钻井安全性能,提高钻井效率,针对陆地钻井常用井架,初步设计研究出一种结构简单、操作方便、能全程实现自动控制的三坐标钻 杆排放装置系统。该系统主要由主夹钳及平移系统、辅助夹钳及平移系统、竖直（Z向）滑道系统、以PCL-839和IPC为主的控制系统4 部分组成,安装在钻井平台和二层台之间,主要适用于陆上钻井常用的任意A型、K（或Π）型井架的钻井系统,能实现在起下钻和接 单根等作业流程中钻杆的自动夹持、提升、下放、平移等轨迹全程无人数字自动控制,是目前比较先进的钻杆自动排放系统     

井架排管机器人研制

排管机器人用于在二层台排放架与井口之间抓取与排放钻杆,是钻井平台钻杆自动排放系统中最为繁忙的装置,在提高钻井安全性及经济性方面发挥着重要的作用。介绍了井架排管机器人的总体机械结构及主要技术参数、液压控制原理。本设备适合于X-Y型排管架结构,具有结构简单、操作灵活可靠、运动稳定、操作空间大等优势,适合于陆地橇装钻机平台、海洋钻机平台立根自动排放操作。     

海洋钻井平台立柱式排管机设计

排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆,是海洋钻井平台钻杆自动排放中最为繁忙的装置。介绍了立柱式排管机总体机械结构组成及主要技术参数、液压系统原理及控制方式。设计的排管机适合于双联井架钻机,具有操作灵活可靠、运动稳定、操作空间大等优势,适合深水半潜式钻井平台及钻井船钻台立根自动排放操作。     

海洋钻井平台折臂起重机设计

钻杆自动排放对提高海上石油钻井作业安全性及降低作业成本有重要作用,甲板钻杆起重是海洋钻井平台钻杆自动排放的首道工序。介绍了所设计的折臂起重机总体机械结构组成、工作原理、主要技术参数和液压系统原理,并对该液压系统特点进行了分析。设计的折臂起重机用于甲板钻杆起重,具有结构紧凑、操作灵活可靠、覆盖空间范围大等优点,适合深水半潜式钻井平台及钻井船甲板钻杆自动抓放操作。     

中石化石油工程机械有限公司研制出自动化动力猫道装置

<正>动力猫道装置是指在钻井、修井过程中,将井场钻具自动送上和放下钻台的装置。动力猫道可与钻杆自动处理装置、二层台钻具自动排放装置、铁钻工、气动卡瓦等联合使用,实现井口钻杆操作全自动化或半自动化,大大提高钻井工作效率,增强施工的安全性。目前,国外的动力猫道主要有固定式、举升式、机械手臂等3种。固定式动力猫道适用于低钻台或小型钻机,如修井机和2 000m以下的小钻机,缺点是钻具与V形槽之间的摩擦大,对钻具的保护不够。举升式动力猫道比较适用于我国陆地大型钻机,但国外设计的尺寸比较     

钻具自动组配系统提高了作业安全性

威德福石油公司的IronDerrickmanPlus钻具组配系统可以在海上自升式平台或平台钻机上实现钻具的自动组配。这套还没有申请专利的管排架装置可以提起10433kg的钻具,在起下钻和接单根时不需要钻工站在二层台或钻台上操作。装置安装到现有的海上平台或平台钻机上,可以垂直提起2～3根钻杆,钻杆的直径最大为254mm,并将这些钻杆排入位于井中心边上的指梁。该设计包括改进的机械工程、液压闭环均衡线路控制、电子遥控移动控制、无线电和直接电缆连接的操作台,使操作者对所有的移动有个直观的感觉。该系统应用的领域包括海上自升式平台和平台钻机以及任何紧凑型塔架钻机。     

自动化钻机向智能化发展的关键技术分析

总结了我国石油钻机在自动化方面的技术现状,包括自动化钻机总体技术、自动排管技术、司钻集中控制技术以及钻机远程信息化监测技术等。分析了自动化钻机技术发展过程中面临的技术瓶颈,包括系统作业效率问题、自动化工具稳定性及作业成功率问题、检测环节瓶颈问题、数据零散并缺少系统分析整理问题等。对自动化钻机向智能化方向发展所涉及的关键技术进行了阐述,并提出开展全新流程方式的钻机总体技术开发及电动化钻井机器人装备开发等发展建议。     

液压自动排管架研制与应用

为满足石油自动化钻机发展及其升级换代需求,研制了一种液压自动排管架。从结构形式、工作原理、主要技术参数、关键技术等方面进行了该产品的技术分析。现场应用表明,液压自动排管架结构安全可靠,管柱滚动平稳有序,管柱输送过程自动化程度高,能够有效降低劳动强度,提高作业安全性。     

适用于在役陆地钻机的自动化立根排放系统

传统钻井作业中,起下钻时需要井架工在二层台高空作业,钻工在钻台面配合作业,按先后顺序移动立根的上部和下部,实现立根在井口与立根盒之间移动。 提出了一种适用于在役陆地钻机的自动化立根排放系统总体方案,利用二层台扶管机械手和钻台面提管机械手同时作业,简化起下钻操作流程,实现立根的快速移运。     

在役海上模块钻机自动化升级方案设计

有很多在役的海上模块钻机仍旧保留着传统钻机的操控方式,钻机的自动化水平很低,现场作业环境恶劣,工人劳动强度大。为了对这些模块钻机进行自动化升级,对司钻操作控制、管具处理、钻井液处理、关井操作4个方面的自动化技术应用进行研究,提出了集成控制系统、一体化仪表、防碰互锁、远程监测、管具处理自动化、钻井液处理自动化、自动化关井等设计方案。可为新建海上模块钻机以及在役平台进行自动化升级改造提供参考方案。     

JCOE钢管生产线精整横移台车运行故障分析及改进

针对JCOE钢管生产线精整横移台车在使用过程中出现的钢管放置不到位、托起钢管时在台架、辊道处撞击钢管等问题,分析了其产生原因,发现横移台车编码器的累积误差以及通讯闪断引起的编码器位置数据清零是产生故障的主要原因。通过增加位置校正接近开关和程序改进,能够减少横移台车的累积误差,解决横移台车编码器位置数据丢失的问题,消除了横移台车自动运行时撞击台架、撞管以及钢管放偏故障,从而保障钢管在生产过程中的安全平稳传送。     

8 000 m四单根立柱自动化钻机研制

目前,石油钻机多采用三单根立柱进行钻井作业,管柱处理多以手动操作为主。为了提高钻井效率、降低钻井成本、改善工人作业环境、提高钻井作业安全性,研制了8 000 m四单根立柱自动化钻机。从钻机总体方案、关键系统方案、关键技术及试验等方面对该钻机进行技术分析。通过试验证明,8 000 m四单根立柱自动化钻机适应能力强、自动化程度高、作业效率高、作业安全。该钻机为石油勘探开发提质增效提供了有力的装备保障,具有良好的推广价值。     

海洋钻井设备综述

阐述海上特殊条件对钻井设备的要求、海洋钻机与击地钻机的区别、海洋钻井工艺流程及钻机系统的组成,以及海洋石油钻井装置的分类与选用。     

深井超深井钻完井技术现状、挑战和“十三五”发展方向

"十二五"期间,为解决塔里木、四川等盆地超深油气藏勘探开发所遇到的深井超深井钻完井难题,中石油研制了一批具有自主知识产权的重大装备、工具、仪器、工作液等,包括:①8 000 m钻机、四单根立柱超深井钻机、5 000/7 000 m钻机管柱自动化处理装置、精细控压钻井技术与装备、双燃料/高可靠性钻机动力机组、气体/欠平衡钻井装备等6项深井超深井核心装备;②自动垂直钻井工具、涡轮钻具、高效PDC钻头、系列复合钻头、水力脉冲提速工具、钻井井下安全监控系统、顶驱下套管装置等7项核心工具;③高温高密度水基钻井液、油基钻井液、高温大温差固井水泥浆、韧性水泥浆体系等4项钻井液和水泥浆体系。研究认为,"十三五"期间深井超深井钻完井所面临的挑战包括:深井超深井高温、高压、窄密度窗口、井筒完整性等,以及降本增效的巨大压力,亟待在深井超深井高效运移钻机、高效破岩钻头和辅助工具、井筒完整性、井下宽带信息传输技术等方面开展攻关并力争取得技术突破。结论认为:上述研究和试验成果有力地提升了中石油超深井钻完井的能力和水平,将对中石油油气勘探开发业务起到重要的支撑作用。     

陆地钻机用二层台管具排放系统设计

根据目前钻井施工对管具排放作业安全性和作业效率的要求,结合当今管具排放技术领域的发展趋势,提出了一种紧凑型管具排放自动化系统的设计方案。该系统由机械臂总成、机械手总成、滑车总成、纵向传动系统总成、走台总成等子系统组成,可直接安装在现有陆地钻机的二层台上。系统采用全液压驱动方式,具有轻便、结构紧凑、作业效率高、现场施工安全性好、安装与拆卸方便、维护成本低以及与现有钻机适应性好等特点,可满足钻机起下钻作业时管具的夹持、提升和排放等作业需要。     

自动化智能液压修井机结构设计

针对目前传统修井机小修作业存在的作业周期长、作业自动化程度低、人工劳动强度大、作业安全性差等问题,设计了一款新型自动化智能液压修井机,通过“‘PLC 程控/ 人控’多单元协调自动耦合控制+ 人机离线操控 ”的控制方式使修井机的各个关键系统相互协同作业,实现油田小型修井作业过程的自动化、无人化操作。该修井机改变了传统修井作业过程中管柱地面卧排的放置方式,采用管柱井口立放、双立根同时起下的工作模式,同时可以兼容单根起下、地面卧排的传统作业工艺, 与传统作业相比缩短了近20%~30% 的修井周期;采用全液压驱动方式,增加液压蓄能系统,通过变载荷变驱动方式的配置达到节能的目的,方便远程控制,同时提高了修井作业的安全性。