ZJ70/4500DB型极地石油钻机设计

俄罗斯亚马尔地区环境恶劣,对在其井场作业的石油钻机超低温性能有非常严格的要求。为使得钻机能满足-50～+40℃使用环境温度和-60～+40℃储运温度的要求,通过对钻机总体布局、井架、底座、平移及保温、供热系统的设计、材料的选取,研究设计了符合俄罗斯超低温环境的ZJ70/4500DB型极地石油钻机。     

南阳二机集团低温钻机叫响俄罗斯市场

2005年5月19日，斯伦贝谢俄罗斯石油技术服务公司和乌拉尔斯能源公司分别和南阳二机石油装备（集团）有限公司签订了订购1台2000m和1台3000m车载低温钻机的产品出口合同，总金额218万美元。这是该公司低温钻机首次直接出口到俄罗斯石油装备高端市场，表明该公司的低温钻机受到了俄罗斯客户的青睐。南阳二机集团是国内率先进行石油装备低温技术研究应用的石油装备制造企业，所研制开发的低温技术材料处于行业领先水平。应用低温技术生产制造的轻便低温钻机能够满足-45℃低温作业要求，非常适合俄罗斯尤其是西伯利亚的勘探开发要求。2005年至今，     

低温钻机金属材料性能与工艺研究

目前我国生产的钻机一般的适用条件是温度不低于-20℃的工作环境,不能满足工作环境温度-45℃地区的使用要求。为此,从低温钻机的构造入手,对制造所用的材料及热加工工艺进行了分析、研究和试验,确定铸钢件最终处理组织为索氏体+铁素体+大量的三次渗碳体,筛选低温性能较好的40CrNiMo和35CrMo钢作为低温钻机轴类件用钢,较好地解决了低温钻机制造中关于金属材料及相关热加工工艺的低温性能问题,并研制出ZJ20、ZJ30等低温钻机。     

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。     

NJ200型低温钻井液净化系统的研制

针对目前俄罗斯、加拿大等国对极地钻机的需求,在吸收国外低温钻机及配套设备经验的基础上,为4 000 m低温车装钻机配套而研制了NJ200型低温钻井液净化系统。该钻井液净化系统采用5级净化装置,能在-45℃低温环境下完成对钻井液的各项处理工作。试验和应用表明,该系统能够有效降低钻井液中的固相含量,保证钻井液的钻井性能,提高钻井速度,满足低温环境下钻井过程中各个环节的要求。     

基于低温钻机管汇应用的电伴热系统设计

俄罗斯极地低温钻机的使用环境温度为-45～45℃,在低温环境下为了保证钻井作业正常进行并提高钻井效率,就必须对钻机的配套设备采取相关的保温措施。钻井管汇是钻机的关键设备之一,是钻井液的主要输送管道,环境温度的高低直接影响着钻井作业的质量,在低温环境下钻井液管汇必须保持在一定的温度范围才能够保证钻井工作的正常进行。基于低温钻机管汇的应用特点,对电伴热技术的特点及应用进行了介绍,计算了低温环境下管汇的热量损失和热量需求参数,设计了一套适用于低温钻机管汇的电伴热系统,保证了钻井系统在低温环境下正常工作,达到了节能、环保的要求。     

南阳二机集团低温钻机项目列入国家火炬计划

<正>国家科技部最近公布了2010年度国家火炬计划立项项目,南阳二机石油装备(集团)有限公司申报的项目"适用于-45℃高寒地区的石油钻机"名列其中。2005年,该公司就在国内率先开发出了低温钻机,先后研制出能够满足-45℃     

7000 m极地轮轨钻机固控系统的研制

国内极地轮轨钻机所配套的固控系统目前并没有系统性研究和较为成熟的方案。鉴于此,结合国内外极地轮轨钻机固控系统配套要求,研制了7 000 m极地轮轨钻机固控系统,并优化和完善了固控系统配套方案、设备布局和工艺流程等。7 000 m极地轮轨钻机固控系统通过采用模块化设计,各模块功能独立,实现了模块间连接方式简单、快捷;罐体底部采用保温结构,罐体内部布置蒸汽加热管线,实现了固控系统在低温环境下的正常工作;岩屑输送系统采用两种工作模式,满足岩屑现场运输及排放要求。该系统在北极圈附近的钻井作业过程中,其保温棚内部实际温度达到5℃以上,各模块间密封可靠,底橇保温性能良好,能够确保钻井作业的正常进行。现场使用结果表明,该固控系统设计满足低温环境作业要求,适应俄罗斯及极地地区冻土层丛式井作业,其系统布局和钻井液处理工艺流程满足现场钻井需要。     

低温钻机保温加热系统设计

高纬度地区蕴藏着丰富的油气资源,但该地区气温极低,普通钻机难以适应,需开发-45℃甚至更低环境温度下作业的钻机。依托国外某低温钻机项目,提出钻机在低温地区作业的综合解决方案,并研制出4 000m低温钻机。现场应用表明,该钻机很好地满足了当地低温环境下的使用要求。     

低温钻机用铸钢件铸造技术分析

根据低温钻机的使用要求,开发了适用于该种钻机的低温铸钢件材料ZG28CrNiMo。通过对铸造工艺和铸造过程进行设计和控制、应用铸造CAE辅助设计模拟系统,生产出合格的低温铸钢件。将该低温铸钢件在我国首台低温钻机上应用,并在低温环境下长期服役。结果表明,低温铸钢件力学性能达到了设计要求,可保证低温钻机的正常运转,满足低温钻机的使用要求。     

低温钻机固控系统保温研究

要使钻机能够在极地气温(-60～-20℃)下正常作业,除合理布局外,还要给固控系统提供 充足的热源,同时还必须有良好的保温系统.加热和保温系统既给操作者提供良好的工作环境,又能保证各种设备和材料在低温环境下正常工作.介绍了低温钻机固控系统的布局、供暖系统及保温系统的设计、保温和密封材料的选择.     

低温环境下钻修机的电气设计

通过对低温环境下服役钻修机的电气状况的分析,设计出适合低温环境的钻修机电气设备,确保钻修机及其它钻采设备在低温环境能够安全高效工作;改变电气设备壳体材质,运用自动送钻、盘式刹车、电磁涡流刹车、电子天车防碰及井架自动穿销等一些成熟的技术,提高整套钻修机的自动化水平,增加空间加热器、电伴热、电加热器及自动升温控制手段,提高在-20~-45℃(极地寒冷)恶劣气候条件下服役钻修机的可靠性;改变钢材化学成分、低倍组织、铸造特殊工艺等手段,研制一批满足或接近API标准冲击要求的特制钢,确保出口到极寒冷地区的钻修机运行稳定、可靠。     

萨哈林亚极地海域自升式钻井平台的优选

在萨哈林亚极地海域,海上钻井面临着气温、海况、环保、运输等诸多问题,在自升式钻井平台市场上并非每一条平台都具备在该海域钻井作业的能力。选择一条适合区域特点的平台是钻井作业成功的关键。通过对区域内自然条件、工程条件、环保要求和运输方式等的研究分析,得出了萨哈林亚极地海域自升式钻井平台优选的关键性指导参数与流程并在平台优选实际过程中进行了应用。结果表明该优选方法符合区域条件特点,能有效保证所选平台的工作质量。     

石油物探钻机自动调节装置

随着工况和钻机负荷的变化,物探钻机发动机的转速波动很大,而完全靠人工手动控制发动机节气门的开度已不能适应发动机转速大幅度频繁波动的要求,常导致发动机超速运转,磨损严重,耗油增大。针对此问题,本文作者自行研制出了一种石油物探钻机自动调节装置,该装置的实现方案及其各部分电路工作原理在文章中有详细介绍。     

9000m交流变频钻机的研制

针对目前国外9000m钻机技术水平落后,不能实现自动化、智能化操作,无法满足现代超深井、复杂井以及欠平衡钻井等复杂工况要求的状况,研制了我国首台9000m交流变频钻机。该钻机采用全数字交流变频和直流控制技术相结合,钻机的传动、控制及井架、底座等关键技术和集成技术达到了国际陆地钻机领先水平。现场应用表明,该钻机的各项性能指标达到了设计要求和现代钻井工艺要求。     

钻机的可靠性设计及评定基础--系列专题之四

石油钻机是一整套在严酷条件下，流动连续作业的大型机械系统，其可靠性应放在第一位来考虑。文章介绍了在可靠性设计和评定中采用的特征量，介绍了可靠性概率设计原理．详述了提高钻机系统可靠性的设计准则。推荐了钻机可靠性评定的基本方法。     

无绷绳修井机稳定性仿真分析

对无绷绳修井机井架进行了特征值屈曲分析,得出了频率和载荷之间的关系,并确定了井架结构形式。根据整机稳定性要求,分析了工作状态时的整车稳定性,通过改进支撑方案,使整车稳定系数达到了设计要求。     

海洋自升式钻井平台桩靴研究

独立插桩式海洋自升式钻井平台能否在海上安全钻井的最关键问题是它的桩靴是否设计合理。阐述了自升式钻井平台桩靴的种类与设计考虑因素。以一个100 m工作水深的自升式钻井平台的桩靴为例,分别对其在预载工况和风暴工况下进行了强度和稳定性的校核,符合标准要求。