钻台机械手的研制及应用

随着钻采装备的不断发展,超深井钻机的数量越来越多,在钻井过程中钻台面排放钻具是一项任务繁重的工作,传统依靠人力排放钻具的作业方式已经不能很好地满足油田需求。鉴于此,研制了一种新型钻具排放工具——钻台机械手。钻台机械手采用程序控制和液压驱动的形式实现钻具规定动作的排放。其起升装置采用伸缩式结构,不工作时缩回至钻台面以下,不占用钻台面空间。对其液压调平机构进行了深入研究,得到该机构相关设计参数的最优解以达到调平误差最小的目标,经过动力学仿真软件ADAMS分析验证了其正确性。现场应用中,采用钻台机械手排放立根相比传统人工在钻台面排放立根效率提高了约25%。该钻台机械手对于提高作业效率、降低人工成本、减轻作业强度以及实现大直径钻具机械化排放有重要意义。     

斜井钻机钻具处理机械手设计

斜井钻机钻具处理机械手用于排管架与井口之间往返自动夹持与递送钻具,是斜井钻机钻具传输中最为关键的设备。为此,设计了斜井钻机钻具处理机械手。该机械手主体采用复式四连杆机构,包括主臂、副臂、长摇杆、短摇杆以及主臂与副臂之间连接的副臂液缸。液压系统采用开式循环系统,利用电机带动变量泵为系统提供1个流量可以变化的动力源;系统输出的最大工作压力为21 MPa,最大流量120 L/min。试验结果表明,机械手可实现井架倾角从45°到90°的斜井钻机在井口快速对扣作业,具有操作灵活可靠、运动平稳、拆装方便等优势。     

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。     

橇装式小直径管排水采气作业装置研制成功

中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所与长庆油田分公司油气工艺技术研究院共同研制的橇装式小直径管排水采气作业装置已获成功。该装置主要由橇装小直径管装置、井口防喷系统、注剂装置、监视测量系统等组成，采用全液压控制和操作，主要用于低压、低含水气田排水采气作业。     

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。     

一种轻型桅杆式陆地钻机钻杆排放装置

为减少起下钻作业时间,提高钻井效率,提出了一种轻型桅杆式陆地石油钻机钻杆排放装置的设计方案。该装置由行走平移机构、防倾覆滚轮机构、回转支承机构、桅杆式夹持和提升机构等组成,安装在井架二层台的操作台下面,以液压马达和液压缸为动力机构,可实现对钻具的夹持、提升、回转、平移和排放作业功能,具有结构简单、布局合理、安装方便、成本低廉等特点,可配套使用在各种陆地石油钻机上。     

海洋钻井平台自动排管系统模型样机设计

二层台自动排管系统是海洋钻井平台自动控制系统的重要组成部分。设计了一套二层台自动排管系统模型样机,主要包括机械系统与控制系统两部分。机械系统包括两个协同动作的机械手,上机械手可完成横向平移、纵向平移、机械臂旋转和升降、机械手夹紧动作等功能,下机械手可完成纵向平移、机械臂前伸和后缩、机械臂旋转、夹持动作等功能;控制系统通过建立上下机械臂之间运动的数学模型,规划了钻杆的运动路径并对上下机械手进行协同控制,可实现立根在井口、排杆区、鼠洞之间的自由运移。现场试验结果表明,该系统能够精确地控制立根的运移,并且大大降低工人劳动强度,提高工作效率。     

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。     

小型橇装密闭注水系统的设计

在总结常规注水系统设计经验的基础上,结合边缘区块注水的要求,设计出小型橇装密闭注水系统,该系统主要由水源井、注水站、配水装置3个部分组成,注水站、配水装置按橇装化进行设计.采用橇装化设计,满足边缘小油田开发建设时间的要求,与常规注水站相比,设计周期缩短30％,施工周期缩短20％,实现油田开采、注采同步进行.清水过滤橇反冲洗水经过储水罐内的旋流装置处理后回用,可减少90％以上的污水排放,年节约用水量0.27×104 m3.     

钻机二层台排送管机械手刚柔耦合动力学仿真分析

运用仿真软件Hypermesh及ADAMS建立钻机二层台排送管机械手刚柔耦合模型,模拟机械手夹持管具从收缩状态到井口中心位置的送管过程。对比分析机械手臂架纯刚体、刚柔耦合两种状态和不同臂架驱动速度下机械手末端抓手各方向的位移和位移偏差。为机械手臂架驱动系统的设计选型、臂架的结构设计等提供理论数据支撑,缩短了产品设计开发周期。