基于PLC的链传动钻机智能电-气液控制系统

链传动钻机智能电-气液控制系统以PLC为控制核心,系统通过程序实现钻机控制的各种逻辑功能,实时检测诊断、显示和故障处理等功能,加以合理的系统组成和高性能的电、气、液元件的选择,使得智能电-气液控制系统与传统的控制系统比较,具有更高的灵敏度、可靠性和先进性,系统容易操作和维护,更加易于适应钻机野外油气钻井环境恶劣和流动作业的工况需要。智能电-气液控制系统已成功应用于油田各类链传动钻机中。     

海底钻机及其研究进展

为节省钻井成本及避免海洋环境和恶劣天气对钻井作业的干扰,提出了海底钻机的概念。阐述了海底钻机的原理,介绍了国外2种海底钻机的结构、运作程序以及钻机关键设备的功能,对比分析了海底钻机与常规浮式钻井装备预期的经济效益。最后针对海底钻机国产化提出建议:国内应加强对海底钻机材料及自动化程度的跟踪研究;在石油工程相关领域的技术研发和装备制造过程中可以借鉴海底钻机模块化设计技术、加工制造技术、水下安装技术、智能作业技术以及远程控制技术等;国内可以从用于深水海底自动取样、浅钻设备入手,开始关键设备的研发试验。     

现代先进技术在石油钻机中的应用及展望

为了推动我国钻机技术的不断进步和钻机配套技术的快速发展,在阐述电力拖动技术、自动化控制技术、传感检测技术、机器人技术、网络信息化技术和计算机集成控制技术在国内外钻机上的应用现状后,指出未来钻机的新技术研究主要围绕智能钻井、集散控制、远程司钻和在线故障检测及诊断展开;环境恶劣、工作载荷大、危险系数高等是钻井作业的特点,随着各种新技术在钻机中的应用,钻机将朝着自动化、智能化和信息化的方向发展。石油钻井装备制造企业应加大科研投入,联合钻井作业单位加快新技术在钻机中的应用。     

国内外石油钻机现状及我国钻机发展探讨

在介绍国内外石油钻机发展现状及趋势,并分析我国钻机与国外的主要差距及原因的基础上,提出了发展我国石油钻机的建议:(1)在相关技术方面,按3个层次发展钻井技术,即成熟技术产业化、在研技术集成化和高新创新技术自主化。(2)在设备方面,遵循深井钻机自动化,中深井钻机模块化,浅井钻机车装化原则,即大型钻机在重点提高自动化、智能化的基础上兼顾其移运性,中小型钻机在考虑其移运性和降低移运成本的同时考虑智能化。(3)在其他方面,面向国际市场建立石油钻机协调机制;建立科研-生产-应用相结合的钻井装备研发体系;充分利用国内市场资源,以市场换技术促进装备水平和制造水平尽快提高;筹措资金用于创新项目及技术改造;重视基础部件及与主机相配套辅机的开发,提高钻机成套生产能力;培养高素质石油钻机专门人才。     

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。     

智能石油钻机技术现状及发展方向

智能石油钻机可脱离人的干预,自动完成整个钻井过程,并能与钻井、地质和测井等专业进行大数据融合,从而有效提高钻井效率及作业安全性。通过对比分析国内外先进智能石油钻机的发展现状及主要技术参数,发现不管是国内还是国外的智能石油钻机,都只是在钻井领域的某个或多个环节上实现了自动化,完整的智能钻井闭环链尚未形成。总结了智能石油钻机应具备的技术特点,提出了适合国内现状的智能石油钻机发展方向:应首先研究出具有中国技术特色的"半自动智能钻机",使钻机各单体设备达到行业先进水平,然后进行钻机应用软件开发,提高钻机的"智商"水平,让自动化智能钻机具备逻辑分析能力,在面对各种复杂工况时具有适应性和自动调整能力,以实现石油钻机的真正智能化。     

石油钻机前开口井架整体运移装置的设计

中深井电驱动橇装钻机中短途搬家时,传统方式时间长、效率低、成本高。随着对钻井成本控制要求的提高,为满足钻机在沙漠和平原地区系统整体平移要求,设计开发了前开口式井架整体运移装置。该钻机井架运移装置主要由整体运移吊耳、后端轮式拖车、前部连接架及牵引托架组成。现场试验结果表明,该井架整体运移装置将轮式拖车与井架部件有机结合,利用大马力牵引车作为动力源,可实现前开口井架整体运移,应用效果较好,钻机搬家过程工人劳动强度低,不但提高了钻机搬迁效率,而且有效降低了钻井成本,满足了现代钻井承包商对钻井成本控制的高标准要求。     

9000 m智能钻机关键技术

国内9 000 m钻机研制发展迅速,在钻深能力和变频驱动方面已经达到国际水平,但智能自动化关键技术的整合应用仍然落后。鉴于此,通过回顾国内超深井钻机发展历程以及国外装备自动化发展趋势,指出了国内高端钻井装备与国外存在的差距,主要介绍了9 000 m智能钻机研制关键技术。9 000 m智能钻机融合快速移运技术和人性化设计理念,首次将拖挂技术应用于9 000 m钻机,可实现不同运输条件下的多状态快速移运;将人性化理念贯穿于钻机设计环节,最大程度为作业人员提供安全、健康、环保、舒适的作业环境。9 000 m智能钻机的研制成功在一定程度上促进了高端钻井装备的国产化进程。     

中型钻机系统能耗初探

从中型钻机能耗入手，通过对钻机能耗关系的分析和能耗试验研究，提出了开展钻机系统能耗研究的有关问题，分析了钻机在钻井过程中各工况下的能耗关系。指出配备设备过大和钻井事故是造成钻机系统效率低的重要原因；钻机系统能耗研究成果应用于钻井生产不仅可获取可现的经济效益，而且对提高钻机管理水平和钻井速度，延长钻机寿命等都有着重要意义。     

用于钻机和修井机的双驱钻机理论

双驱钻机理论是全新的钻机设计方染，它得钻机 答井机的结构与操作得以大大简化，双驱钻机即可用一 动钻井平台又可用于固定式钻井平台，并取消了带有绞车，钻柱补偿器等的大型井架，双驱钻机理论可使小型修井机象大型钻机那样使用，从而展示了钻井新的方式及改善海上油田经济状况的广阔前景。     

国外石油钻机新技术

简述了国外先进钻机制造商挪威MaritimeHydraulics公司的可编程管子处理系统、美国Varco公司的监视与诊断系统、National Oilwell公司的Hawk系列钻井监控软件以及钻井顾问系统 ,分别介绍了这些系统的特点及其应用情况。这些先进技术的应用 ,大大提高了钻机钻井的安全性和效率 ,降低了钻井成本。随着钻井经验数据库的建立和应用软件的开发 ,以及融有钻井专家顾问系统的远程钻井监控系统的建立 ,智能优化钻井将变成现实 ,油气井钻井也必将产生新的飞跃和发展。     

新型轻便气动钻机的开发与应用

黄土塬地区山高坡陡,地质结构复杂。现有山地钻机多采用液压系统驱动,整体质量仍然偏大,搬运不便,影响钻井作业效率。基于山地勘探实际需求,我们研发了一种轻便气动钻机,它使用压缩空气为动力源,操作简单,搬运方便,更适于黄土塬地区的钻井作业。本文对轻便气动钻机的结构设计和实际应用进行了详细介绍。     

基于IPC、PLC、PROFIBUS的电动钻机智能控制系统

论述了基于IPC、PLC、PROFIBUS的智能控制系统在国产 70 0 0m交流变频电动钻机中的应用 ,介绍了智能控制网络系统软件、硬件的构成 ,涉及钻机动力监控、绞车自动化控制、转盘软扭控制、软泵控制、自动送钻、电子防碰、一体化仪表、电液气联控、电视监控、智能司钻控制等多个方面。将钻井作业的各种监测控制、预警提示等高度集成于网络中 ,实现了对系统各装置的远程数据传输和状态监控。改变了传统的钻井作业监控模式 ,优化控制和监测整个钻井过程 ,为钻井工艺创建了一个数字化、信息化、网络化、智能化的设备管理平台     

我国石油钻机控制技术现状与后续发展思考

从电力拖动技术、逻辑程序控制技术、管柱自动化技术、网电及直驱传动技术和司钻远程集中操作技术等方面阐述了目前国内石油钻机控制系统在自动化、智能化和信息化方面的技术现状。对照国外钻机新技术发展对控制系统的新功能要求,提出了国内钻机存在的融合集成化水平不高、"软扭矩"等核心技术掌握不深入、信息化程度有待提升以及管柱自动化装备原始创新不足等问题。最后,结合未来钻井作业对石油钻机高效和智能等趋势要求,提出了加快管柱自动化装备创新研究、开展钻井专家优化系统研究及建立大数据故障诊断系统等后续发展建议。     

80m山地钻机的开发与应用

本文介绍了80 m山地钻机开发设计的技术特点和野外试验结果。通过对80 m山地钻机的主机动力结构的创新设计、井架及滑架的优化设计、新型空压机的匹配设计、钻具设计及工艺研究,成功地解决了钻井能力与钻机重量之间的矛盾、钻井速度与钻井深度之间的矛盾。野外试验表明:80 m山地钻机的钻井能力符合设计要求,满足山地施工需要。     

轻型钻机现状与发展方向探讨

研究和分析国内外钻机的应用和发展现状表明,我国目前的钻井装备满足了不了参与国际市场竞争的需要,必须尽快研制适应国际市场竞争的轻型钻机,轻型钻机的结构优化设计要充分考虑缩短建井周期和钻井准备时间,适应国际标准规范体系和钻井市场管理制度的要求,研制开发轻型钻机在驱动型和传动方式,绞车结构型式,转盘传动装置,提升系统,井架,钻台,机泵组,固控系统,井控系统和电气系统等方面应做到自主创新与引进消化相结合,不断提高产品质量,增加品种,提高档次。     

破除旧观念创造新钻机(六)

由于世界石油资源紧张，油气勘探开发掀起高潮，带动钻井装备迅速发展。以交流变频电动钻机为龙头，以科技创新为核心，不断扩展电动钻机的优越性能，为自动化、智能化钻机构筑平台，以高可靠性、安全性和先进性创造国际名牌钻机，满足国内钻井新技术的要求，提高钻机的国际市场竞争力。通过现场调查和查阅文献，深感观念与知识落后于形势发展，提出一些有关钻机的变革和创新课题，供同行研讨。     

破除旧观念创造新钻机(八)

由于世界石油资源紧张，油气勘探开发掀起高潮，带动钻井装备迅速发展。以交流变频电动钻机为龙头，以科技创新为核心，不断扩展电动钻机的优越性能，为自动化、智能化钻机构筑平台，以高可靠性、安全性和先进性创造国际名牌钻机，满足国内钻井新技术的要求，提高钻机的国际市场竞争力。通过现场调查和查阅文献，深感观念与知识落后于形势发展，提出一些有关钻机的变革和创新课题，供同行研讨。     

近海钻井的顶驱钻机

阐述了顶驱钻机的工作过程，并指出与传统钻井方法相比，顶驱钻机所具有的特殊优越性，以及顶驱钻机用在海洋钻井方面的重要性。     

ZJ70／4500D电驱动钻机的研究与开发

作为中油集团公司钻井装备更新改造的重点项目，研究开发了ZJ70／4500D电驱动钻机。钻机以柴油发电机组作动力，采用AC－SCR－DC直流的电传动，“一对二”控制方式，经SCR系统分别驱动绞车／转盘和钻井泵直流电动机；采用双升式底座，前开口井架，所有钻台设备均低位安装，整体起升，采用内变速密封绞车，翻转式下沉转盘驱动箱，钻台面平整，开阔，。整机符合SY／T5609－1999石油钻机型式与基本参数的规定，满足深井钻井工艺要求，主要部件符合API规范，动力及SCR控制系统符合IEC，NEMA等标准，已有8台钻机在各油田使用，表明ZJ70／4500D电驱动钻机具有较高的技术含量，在提高生产效率及降低成本方面，，有竞争优势。