四单根立柱超深井钻机井架起升

ZJ90/6750DB-S型四单根立柱超深井钻机井架高度高、起升重力矩大,起升难度大。采用理论公式法和有限元法分别计算井架起升载荷,相互验证2种方法的计算结果,确保计算的可靠性。对风载耦合下井架的起升强度进行有限元分析,确保井架起升强度满足设计规范要求。现场应用中,实际测得的井架起升过程中最大大钩载荷以及井架最大应力与计算结果相近,井架实现安全起升,验证了计算的准确性。解决了超高、重载井架的安全起升问题。     

陆地超深井四单根立柱高效钻机

目前传统陆地石油钻机多采用立柱长度为28. 5 m的三单根立柱进行钻井作业,为了实现超深井的钻井提速提效,采用立柱长度约38. 0 m的四单根立柱进行钻井作业,可以提高游车高速运行区段,减少钻机起下钻频次,提高钻井效率。从井架高度、绞车滚筒容绳量、井架起升系统、立根靠放可靠性及钻井钢丝绳选型等方面对四单根立柱钻机关键技术进行分析,得出解决关键技术的可行方法。现场应用结果表明:超深井四单根立柱钻机明显提高了钻井效率,缩短了钻机周期,比三单根立柱钻机全井起下钻综合提速15%左右。四单根立柱钻机的研制成功为复杂深井的钻井提速提效提供了新的技术支撑,其应用前景十分广阔。     

超深井钻机K型井架底座4种起升原理和特点

为了提高超深井钻机的性能和安装、拆卸效率,钻机生产商设计了以K型井架为主要结构形式的钻机,井架、底座的起升方式是其研究重点之一。介绍了K型井架底座的4种起升方式,及其钻机的结构特点、井架底座的起升原理,分析了各种起升方式适用的钻机井深级别。为超深井钻机的发展提出了建议。     

超深井海洋钻机井架的研制

为满足水深更深、钻深能力更强的海洋钻机的需求,研制了9 000 m海洋超深井钻机井架。该井架最大钩载6 750 k N,满足海洋9 000 m钻机作业需要。通过有限元分析优化及采用单斜瓶颈式结构,减轻了井架重力;采用新型栓装结构,降低了安装难度;采用了三维设计技术,减少了加工制造过程中的问题。最大钩载静载荷试验中测得的最大应力为120.2 MPa,测试点材料的屈服强度为345 MPa,结构的安全系数大于API Spec 4F规范要求的数值(1.67),这说明井架设计满足API Spec 4F规范要求。     

超深井钻机井架底座特点分析

井架、底座作为石油钻机的主要部件,其结构方案的优劣很大程度上影响和决定着钻机方案的优劣,在超深井钻机设计中,井架、底座技术更是钻机的关键技术之一.通过对9000m及以上超深井钻机井架、底座的特点及典型结构进行分析,提出了超深井钻机井架、底座技术方案和设计要点.     

绞车分体式钻机井架起升装置设计

文章绍了用于机械钻机井架起升过程中的一种新型起升装置。实践证明，这种装置结构紧凑、起升方便、工作安全可靠，不占用外部空间。使用时，只需转动支撑轴使可将其置于猫头绞车腹部并固定。无需安装和拆卸起升装置，减轻了工人的劳动强度。同时。由于不增加外部空间，避免了运输过程中猫头绞车的超宽问题。该装置在多台钻机上使用后得到了用户的好评。     

四单根钻机立柱排放稳定性非线性屈曲分析

四单根超深井钻机采用四单根立柱进行钻井作业,能够缩短起下钻时间和钻井周期,降低复杂事故发生的概率。为保证四单根钻机立柱排放的稳定性,从非线性的角度出发,采用有限元非线性屈曲计算方法,对不同规格尺寸的四单根立柱排放稳定性进行分析。分析结果表明:同一类型立柱,随着钻具直径的增大,其变形量逐步减小,稳定性越来越好;?127.0 mm及以上规格钻杆和加重钻杆、?158.8 mm及以上规格钻铤,采用四单根立柱,?127.0 mm以下常用钻杆和加重钻杆、?158.8 mm以下常用钻铤,采用三单根立柱,钻机增加三单根二层台;立柱的稳定性分析结果与现场实际变形相符。所得结论可为四单根钻机立柱的排放方案制定提供参考。     

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。     

四单根立柱钻机关键技术研究与提效分析

四单根立柱钻机采用四单根一立柱的钻井模式,通过加长钻柱立根,降低起下钻频次,增加立根高速运行时间,实现钻井综合作业效率的提高。与常规三单根钻机相比,四单根钻机在超长井架设计、大容绳滚筒缠绳技术保障及超长钻柱立根稳定排放等方面存在较多难题。鉴于此,详述了四单根立柱钻机所具备的各项关键技术,并结合9 000 m四单根钻机提出超深井四单根钻机关键技术和保障钻井效率提高的综合措施,措施后,与三单根立柱钻机相比,其钻井综合作业效率最高提速23. 97%,平均提速19. 00%。研究内容可为四单根钻机进一步推广应用和深井与超深井钻机钻井综合提效提供技术基础。     

高强度材料在超深井钻机井架底座中的应用

超深井钻机井架底座在结构形式、构件布局、主体材料的选取等方面均有较高要求,常规的井架、底座主体材料难以满足超深井钻机特定的载荷和工况要求。通过对超深井钻机井架底座的结构分析、高强度材料的性能分析与对比以及井架底座有限元强度分析,最终选择具有高强度、高冲击韧性和良好焊接性的低合金高强度结构钢Q420E作为超深井钻机井架底座主体材料,并总结出高强度材料对超深井钻机井架底座结构性能的影响以及高强度材料的应用原则。     

液压起升钻机同步系统的设计

液压起升同步系统是为ZJ40DBST新型4000m液压起升式快速移运钻机配套设计的.钻机底座使用4只液压缸垂直起升,钻机井架使用2只液压缸旋转起升.选用同步马达、PLC、位移传感器等,组合设计成同步控制系统,保证了在起放工况下液压油缸的同步性和钻机安全可靠性,缩短了钻机搬迁和安装时间.     

4单根立柱钻机钻柱靠放分析

9 000 m 4单根立柱钻机采用陆地4单根超高立柱钻探模式替代3单根立柱钻探模式。对不同规格及长度钻杆靠放的稳定性及刚度进行了分析,依据钻杆排放特点建立了3单根立柱和4单根立柱有限元模型,分析了钻杆的轴向应力和最大侧向变形,并计算了不同规格立根从井口中心移位到根盒所需的扶(推)力,提出了4单根立柱排放方案。分析结果表明:直径大于127.0 mm的钻杆和直径大于120.7 mm的钻铤在4立根时按常规排放方式即可;直径不大于127.0mm的钻杆和直径不大于120.7 mm的钻铤需采用悬挂方式进行排放,或接3单根或2立根靠放在钻杆腰部支撑台上。所得的钻柱排放结论可为超高井架设计提供借鉴。     

ZJ70DB型钻机井架起升过程有限元仿真分析

针对ZJ70DB型钻机井架起升过程,在结构分析的基础上,应用ANSYS有限元软件建立了钻机起升过程中12个位置的有限元分析模型.计算得到井架在起升过程中井架起升力及钻机底座、井架、人字架的最大应力和应变.有限元计算结果分析表明,ZJ70DB型钻机在井架起升过程中井架上起升大绳安装处应力较大,需进行重新加固,其他结构是安全可靠的.     

ZJ90/6750DB超深井钻机井架静态特性分析

以ZJ90/6750DB超深井钻机井架为研究对象,依据API Spec 4F《钻井和修井结构规范》2008-01第3版中载荷设计的要求,选取最恶劣工况对该井架进行静态分析,得到位移和应力分布规律,计算结果为设计者更好地了解该井架的静态特性提供理论基础。     

超级单根液压钻机传动及控制

超级单根钻机采用全液压驱动、车装移运、单根钻杆的作业方案,是一种高集中化、高移运性、高作业效率、全液压传动的轻便钻井装置,整套动力采用机、液、电一体化,全液压闭式循环技术,可实现主要钻井参数的无级调节,具有手动送钻和自动送钻等功能,同时采用液压刹车技术,满足钻井工艺要求.     

钻机起升动载研究

根据机械振动理论，提出了起升加速度作用下的钻柱振动微分方程及其解法。找出了动载系数与起升加速度之比随时间的变化规律。结论认为，当起升加速度较大时，其起升动载不可忽视。     

超深井石油钻机研制成功

日前，作为我国自行研制开发的具有自主知识产权的第1台9000m超深井钻机在陕西研制成功。它的研制成功打破了国外企业对超深井石油钻机的垄断，代表着国内目前钻机研发的最高水平。这标志着中国在超深井石油钻机研制生产方面获得新的重大突破。     

ZJ90/6750DB超深井钻机井架及底座地震响应分析

为了研究地震作用下井架及底座的力学性能,以ZJ90/6750DB超深井钻机井架及底座为对象,应用BEAM188建立有限元模型。通过模态分析得到其自振频率和固有周期,依据APISpec4F第3版应用反应谱振型法对结构进行地震响应分析,得到了井架及底座在X、Y、Z3个方向地震激励作用下的变形及应力分布规律。结果表明,该井架及底座结构设计安全可靠,抗震能力强,在地震激励作用下的变形和应力均符合要求,计算结果为超深井钻机井架及底座的抗震设计提供了理论基础。     

基于SAFI的液压缸起升式井架起升过程分析

通过对液压缸起升式井架起升过程的分析计算,阐明了起升力变化趋势,便于液压缸参数的选择以及井架的受力分析。利用有限元计算分析软件(SAFI)对井架起升工况进行了模拟计算,校核了起升工况下的井架强度,标明了起升工况下井架的薄弱点。与钢丝绳井架起升方式进行对比,指出了两者起升受力形式的不同之处,为液压缸式起升钻机的设计提供理论参考。     

深井钻机井架及底座系统的谐响应分析

为研究转盘偏心旋转对钻机结构的影响,建立了钻机井架及底座的有限元模型,并对钻机进行谐响应分析,计算出钻机底座发生共振的频率、共振幅值和共振幅度最大的方位。计算结果表明,钻机底座在X向位移响应最大,激振频率也最低,共振频率为5.75 Hz,相比其他方向而言,X向比较薄弱,在结构上应适当加强;在X向谐响应分析中,X向是钻机在激励力作用下的主振方向;在Y向谐响应分析中,Y向是在此激励力作用下的主振方向;在Z向谐响应分析中,Y向是在此激励力作用下的主振方向。