环保型钻机气控盘式刹车的研制

制动系统既是石油钻机中的功能设备又是安全设备，其核心部件为主刹车和辅助刹车。为解决深井、超深井石油钻机的安全设备问题，介绍了石油钻机辅助刹车的发展现状、类型和各种辅助刹车的特点。重点对所研制的环保型气动控制盘式辅助刹车系统进行了阐述，对其构成进行了详细的说明，对它的关键部件--气动盘式刹车的结构进行了设计。整个辅助刹车系统工作安全可靠、劳动强度小、噪音低、拆装维护方便，无污染，运作维护费用低，易于由专业生产厂家进行系列化生产，具有广泛的推广应用前景。     

2000米钻机液控盘式刹车的设计

在理论研究的基础上提出了钻机盘式刹车的设计思想和设计方法。经过方案比较,给出了适用于2000m钻机的盘式刹车系统的设计方案;同时还进行了理论推导,并对盘式刹车系统工作原理和工作特性作了较深入的分析。     

绞车辅助刹车系统在钻修设备中的应用与发展

介绍了绞车制动方式中的常见的几种辅助刹车：水刹车、气控刹车、电磁涡流刹车、电机制动、电机“悬停”等的特点,并对其综合性能进行了比较,对新型钻机绞车制动的研究和开发有一定的指导作用。     

磁流变液钻机辅助刹车设计初探

针对现有石油钻机辅助刹车在性能和使用方面还存在的缺陷和不足,拟定将磁流变技术应用于辅助刹车,提出剪切式和搅拌式2种磁流变液钻机辅助刹车方案。通过分析磁流变液的特性和这2种辅助刹车的工作原理,分别建立了其制动力矩的计算模型,并对搅拌式磁流变液钻机辅助刹车的设计进行了初步探讨。这种辅助刹车由于具有低速性能好、结构简单、能实现制动力矩无级可调、反应速度快、能耗小、不易损坏、安全可靠等优点,预计将会在石油钻机上得到广泛应用。     

盘式刹车在深井及超深井钻机上的应用

介绍了盘式刹车的优点，其制动力矩容量大，制动性能稳定，耐热衰退性能好，操作灵敏，维修调整方便，易于遥控和实现自动化操作，并适合系列化、专业化生产。分析了用盘式刹车取代带刹车所能获得的显著经济效益和社会效益。对在深井和越深井钻机上推广盘式刹车提出了若干建议。     

气控带刹车系统在ZJ15L钻机上的应用

为改变司钻传统的刹把操作方式,进一步减轻司钻的劳动强度,提高钻机的自动化控制水平,长庆石油勘探局于2002年率先在ZJ15L钻机上配置了气控带刹车系统。经过现场1年的使用、逐步改进和完善,气控带刹车系统已在ZJ15L钻机上得到了较为成熟的应用。根据长期的现场调研情况,结合气控刹车的工作原理,对气控带刹车系统在ZJ15L钻机上的应用进行了综合全面的论述。     

再生发电制动技术在钻机绞车刹车上的应用

介绍了交流变频驱动和再生发电制动绞车的结构特点 ,通过对钻机绞车变频调速和再生发电制动工作特性的分析 ,说明了电动机再生发电制动的工作原理和过程 ,进而分析了再生发电制动技术在钻机绞车上应用的优越性 :(1)可使电动机在四象限运行 ,方便地实现电动机的正转、反转、加速、减速、制动等 ;(2 )能够可靠地实现绞车的防上碰下顿的保护功能 ;(3)可以方便地实现绞车的自动送钻功能 ;(4 )可以实现数字控制和异常情况的紧急刹车 ;(5 )减轻了配套使用的盘式刹车的工作量和摩擦片的消耗 ;(6 )在海上钻井平台 ,可容易地实现升程自动补偿 ;(7)简化了绞车结构 ,减少了维修保养的工作量     

石油钻机无石棉刹车块的研制与应用

为解决石棉刹车块对环境的污染和变温摩擦系数不稳定的问题 ,中国新星石油公司第六普查勘探大队研制了无石棉复合纤维增强石油钻机刹车块。这种刹车块用交联性有机纤维和无机纤维复合增强材料取代石棉并以腰果壳油、三聚氰胺对作为粘合剂的酚醛树脂改性 ,使其分解温度提高。在压缩模塑工艺中 ,增加预热、预压工序 ,提高粘合剂的流动性和产品的物理机械性能。摩擦试验检测和应用实践表明 ,无石棉刹车块的各项物理性能优于国家标准 ,其使用寿命比石棉刹车块提高 1倍以上 ,且无环境污染。     

钻机盘式刹车系统钻进特性分析

从分析刹车系统在钻进作业中的作用入手 ,研究了以盘式刹车为主刹车的钻机刹车系统的钻进工作特性。叙述了盘式刹车单独实施钻进作业 ,以及辅助刹车协助盘式刹车实施钻进作业时 ,司钻阀手柄调节角度与钻压波动的关系 ,并以配备盘式刹车的ZJ3 2钻机为例进行了计算和讨论。指出盘式刹车应具有良好的操作柔性和微调节性能 ,避免溜钻和一刹即“死”现象 ;在经济条件允许的情况下 ,可用电磁涡流刹车辅助盘式刹车实施钻进作业。     

钻机盘式刹车系统优化设计的理论探讨

分析了钻机盘式刹车系统中刹车盘和刹车钳的受力状态,导出了其受力和摩擦面上耗散功率等因素之间的基本关系式。根据能量守恒原理又推导了钻机盘式刹车系统的能量转换表达式。通过进一步分析盘式刹车系统的使用要求和刹车过程中失败的主要形式,提出了刹车盘摩擦表面温度变化的理想曲线和耗散功率变化的理想曲线。建立了钻机盘式刹车系统的优化设计模型,并进行了分析讨论。     

钻机盘式刹车制动力矩特性的理论研究

钻机绞车刹车系统的制动特性是合理设计和使用刹车装置的理论基础。从分析盘式刹车制动力矩与制动钳缸油压的关系、制动钳缸油压与司钻操作手柄转角的关系入手，分析了影响盘式刹车制动力矩的因素，推导出它们之间的函数关系。研究表明，盘式刹车制动时，制动力矩随时间的变化规律与盘式刹车本身的结构和几何尺寸、司钻的操作方式及司钻阀凸轮半径的分布规律有关。紧急制动时，可认为制动力矩是阶跃变化。     

电动钻机制动系统的选型设计

电动钻机制动系统配置不当或系统失灵,就会造成重大事故。介绍了制动系统中电磁刹车、SY—PS型液压盘式刹车以及单气室型EATON气动推盘式刹车的主要参数,并在给出制动系统制动力矩计算及刹车配置的基础上,进一步探讨电动钻机能耗制动单元及绞车制动系统的配置,最后提出交变电动钻机制动系统中能耗制动充任主辅刹车的新概念,并指出制动系统散热的注意事项。     

关于发展我国钻机盘式刹车技术的几点认识

我国钻机盘式刹车技术与美国存在较大差距,主要表现在数量少、规格不全、品种少、技术水平低。影响我国盘式刹车技术发展的主要原因,除了技术、经济和管理等方面外,是对盘式刹车的工艺特性和配套控制技术的重要性认识不足,而工艺特性是盘式刹车工作性能的核心,其主要指标是响应特性与微调特性。要进一步加强工艺特性研究与攻关,同步开展配套控制技术的研究与开发,重视使用与维修人员的岗前培训等。设想再用10年左右的时间,争取基本完成包括主体技术和配套技术开发在内的盘式刹车技术的研究与开发,在总体上达到美国20世纪末的技术水平。     

石油钻机盘式刹车系统发展概况

对盘式刹车国内外最新发展情况进行了技术统计,分析了盘式刹车的优点与不足,认为应用盘式刹车已成为石油绞车技术发展的重大趋势。鉴于我国近几年盘式刹车的发展状况,对盘式刹车系统提出了几点建议。     

石油钻机盘式刹车技术的新发展

液压盘式刹车装置能显著提高钻井作业能力和安全性,已得到广泛应用。文章综述了近期钻机盘式刹车的新技术,并提出了钻机盘式刹车的发展方向。     

修井机刹车装置实践探讨

通过对三种类型修井机刹车装置的实验探讨，得到了不同工况下的结论。液压盘式刹车应用前景广泛。     

超深井钻机刹车盘热疲劳寿命预测

基于刹车盘热疲劳机理和M-C低周疲劳理论公式,对应变幅、温度幅与材料热疲劳寿命之间的关系做了综合分析。根据有限元计算结果,利用疲劳软件FE-fatigue对刹车盘的热疲劳寿命进行了模拟,得出刹车盘寿命云图、损伤云图及最危险节点的雨流循环直方图。综合研究结果表明,刹车盘的热疲劳损伤主要发生在表面层,温度幅越大,热疲劳损伤越严重;刹车盘表面层最危险点的疲劳寿命约为9395次,随着离表面层距离的增加(即温度幅的减小),材料的疲劳寿命逐渐增大,距表面15mm厚度区域可视为无限寿命。     

盘式刹车制动盘的高温失效机理和寿命计算

使用盘式刹车下放管柱数较多时，等效应力已超过制动盘材料（铸钢）的屈服极限，制动盘产生塑性变形。在分析盘式刹车热应力及温度场特征的基础上，指出热疲劳与蠕变的交互作用是制动盘失效的主要机理。依据热疲劳理论和蠕变理论导出了一次下放管柱作业过程中在变动温度、变动应力作用下制动盘的热疲劳损伤及蠕变损伤的计算公式，并根据疲劳－蠕变线性累积损伤法则导出制动盘破坏的寿命计算公式，认为总损伤φ≥1时，制动盘失效。     

盘式刹车调节与钻压关系的分析

从钻机盘式刹车系统在钻井过程中的作用入手,以ZJ40/2250L型钻机盘式刹车系统为例,分析了制动力矩与盘式刹车系统各参数的关系及对钻压的影响;叙述了盘式刹车单独实施钻进作业时,司钻调节手柄的角度变化与钻压波动的关系及对下钻过程的影响.通过对钻机盘式刹车系统分析,对于指导盘式刹车系统没计,指导司钻操作具有重要意义.