我国管柱自动化钻机技术研究及发展方向

概述了钻机管柱自动化处理系统的技术现状,介绍了悬持式、推扶式、举升式和组合式管柱自动化处理系统的结构和性能特点。着重对国内目前已研制成功的4种管柱自动化钻机在现场应用及工业性试验等方面的情况分别做了描述。结合钻机自动化发展技术,提出今后石油钻机自动化技术将会朝着一键操作高效化、井下地质专家系统智能化和设备远程控制井场无人化3个方向发展。     

宝鸡石油机械有限责任公司

<正>宝石机械研制的管柱自动化系统适用于3 000～9 000 m各种钻深的钻修井机,涵盖了单根、双单根、三单根、四单根作业模式,产品作业地涉及国内外多个区域,并延伸到海洋。管柱自动化系统主要设备包括:(1)动力猫道,主要有拉升式、鼠洞举升式、大门举升式和水平动力猫道4种形式;(2)铁钻工,主要有伸缩式和轨道式两种形式,最大卸扣扭矩可至200KN·m;(3)二层台排管装置,按照立根排放方式主要有悬持式、推扶式、组合式三种形式,推扶式     

钻修井作业中管柱处理系统的技术发展

钻修井管柱处理系统是钻修井作业的一个重要环节,要想实现钻修井井口操作的机械化自动化,就必须要解决管柱排放自动化问题。介绍了国外管柱处理系统的发展历程及几种典型的管柱处理系统(动力猫道移送型、大臂旋转移送型、平行连杆机构移送型、井架机械手移送型和管柱垂直移送型),阐述了我国钻修井管柱处理系统的发展概况及要掌握的关键技术。最后为我国钻修井作业管柱处理系统技术发展提出几点建议。     

海洋钻机管柱自动化处理系统现状及发展趋势分析

以当前海洋钻机管柱自动化处理系统的国内外发展现状作为切入点,探讨当前海洋钻机管柱自动化实际技术水平和发展趋势.综合当前较为常见的管柱类型,落实针对性的结构分析,涵盖了卧式以及立式的管柱处理系统,通过不同类型的使用性能对比,探讨后期的实际发展方向.我国当前有自主知识产权的管柱自动化处理系统应用优势较大,在实际创新过程中需...     

中石化胜利石油工程公司研制成功钻井管柱自动化处理系统

正为提高钻井设备的自动化水平,降低劳动强度和钻井作业安全风险,胜利石油工程公司研制了DREAM50钻井管柱自动化处理系统。该系统可实现钻修井过程中管柱输送与运移、钻进作业与起下钻自动化,最大限度地避免人与管柱的直接接触,降低操作安全风险。采用钻井管柱自动化处理系统不会改变现有钻井工艺流程,若出现无法快速排除的故障,可转换成人工钻井作业。该系统不但适用于在役钻机自动化     

国内石油钻机自动化技术现状与建议

目前国内在石油钻机自动化技术方面取得了一定进展,但与国外先进技术相比,仍存在着较大差距。阐述了国产石油钻机在变频传动(VFD)和晶闸管整流传动(SCR)、基于PLC的数字控制以及管柱处理设备等自动化技术方面的现状,分析了国内在钻机自动化系统统一规划设计、钻机电机定制化开发以及现场电气设备安装等方面存在的问题及原因,并通过与国外同行技术对比,对国内钻机在多样性管柱自动输送及排放、钻机节能、基于交互式虚拟现实技术的司钻培训系统等方面需要开展的具体工作,提出了几点建议。     

在役钻机管柱处理自动化改造技术和经济可行性研究

钻机管柱处理自动化技术是通过为钻机配套管柱自动化处理系统,实现钻井过程中管柱输送、接立柱、钻进、起下钻和甩立柱作业过程的自动化,最大程度避免人与管柱的直接接触,减轻工人劳动强度,降低操作安全风险,是钻机技术发展的重要方向之一。本文在分析钻机管柱自动化技术与装备应用现状的基础上,制定了胜利工程公司陆地在役ZJ50电动钻机管柱处理自动化改造实施方案,通过可行性分析,得出胜利工程公司可对陆地在役ZJ50电动钻机进行管柱处理自动化改造的结论。     

ZJ30/1800DB自动化钻机的研制

为了提高钻机自动化、智能化操作水平,提高操作安全性,改善作业环境,研制了ZJ30/1800DB自动化钻机。该钻机通过配置动力猫道、轨道式铁钻工、二层台自动井架工和液压吊卡等管柱自动化处理设备,并采用钻机集成控制系统和双司钻智能控制平台,实现钻杆、钻铤和套管等钻井管柱的输送、建立根以及管柱排放的自动化作业,形成了自动化、安全、低作业强度的钻具处理模式。试验结果表明:该钻机输送系统和建立根系统可完成最大φ340 mm的管柱处理要求,立根排放系统可完成最大φ203 mm钻铤及钻杆的排放要求。该钻机的研制成功可为国内自动化钻机的设计研发和现用钻机的自动化改造提供思路。     

GC 2L4型钻井管柱自动化处理系统研制

为提高钻井作业效率、降低操作人员劳动强度,提高操作安全性,同时为了提高钻机的自动化、智能化水平。研制了GC 2L4型钻井管柱自动化处理系统,通过配置举升式动力猫道、自动井架工、液压吊卡、铁钻工等机械化设备,与顶驱装置配合实现钻杆、钻铤、套管等钻井管柱的机械化输送、机械化建立根、立根自动化排放等作业,实现高效、安全、低作业强度的管柱自动化处理作业模式。通过钻机集成双司钻智能控制平台,实现管柱处理系统的自动化远程集中控制。     

自动化钻机管柱输送控制系统的研制

为确保自动化钻机管柱输送系统的稳定性与安全性,提高管柱输送的效率与定位精度,达到管柱无人自动化高效输送的目的,研制了自动化钻机管柱输送控制系统。该系统通过DP数据交互实现动力猫道控制主站与输送机械手控制从站的融合;软件程序采用模块化的设计方法,各模块相互独立;输送机械手主臂采用主臂粗调与主臂精调联动互补方法进行速度控制,实现二者输出特性的互补。现场应用结果表明:自动化钻机管柱输送控制系统硬件运行稳定,有效避免了外部电气故障对控制部分的干扰与破坏;软件各模块间的抗干扰能力强、程序运行良好;管柱输送用时45 s,定位精度高于0. 2°,一次输送交接成功率大于95%,实现了管柱无人化高效自动输送。该控制系统各项技术指标均满足现场作业要求,具有广阔的应用前景。     

高压射孔测试管柱力学行为仿真

在高压深井中,测试管柱的损坏成为油气井测试失败的主要原因之一。管柱在下端受压会发生螺旋屈曲,受力变形比较复杂,难以应用理论公式直接进行准确的计算,无法正确反映井下复杂的实际情况。采用ABAQUS有限元分析软件建立中和点以下测试管柱三维仿真模型,综合考虑管柱轴向力、井壁摩擦力、内外压、管柱自身重力等影响因素,对其在不同危险工况下进行管柱力学行为模拟。形成了一套基于ABAQUS软件下研究测试管柱变形的分析方法,并在某地区A井的应用中取得了良好的效果。此方法能够真实地反映测试管柱的变形规律,可对深井勘探现场测试工作提供系统的技术指导。     

石油钻机自动化、智能化技术研究和发展建议

为了提高钻井速度,缩短钻井周期,开展了石油钻机自动化和智能化技术研究,形成了一整套管柱自动处理系统技术,实现了管柱输送、建立根、立根排放和井口作业的自动化和智能化。同时进行了钻机集成控制系统的研究,采用现代先进技术,将石油钻机变频系统、仪表系统、顶驱系统、视频监控系统和管柱处理系统等组成集成控制系统。应用"一键多能,多键协作"的理念实现钻机所有关键设备的集中控制与监视,完成了双司钻集成控制平台开发。克服了常规钻机配套的各子系统相互独立、配置重复的缺点,搭建了石油钻机自动化和智能化控制平台。最后对石油钻机未来的发展方向提出了几点建议。     

液压自动排管架研制与应用

为满足石油自动化钻机发展及其升级换代需求,研制了一种液压自动排管架。从结构形式、工作原理、主要技术参数、关键技术等方面进行了该产品的技术分析。现场应用表明,液压自动排管架结构安全可靠,管柱滚动平稳有序,管柱输送过程自动化程度高,能够有效降低劳动强度,提高作业安全性。     

油井负压深抽管柱及设备配套

深层低渗低能油井常规有杆泵抽油效果较差。通过设计油井负压深抽管柱，并对抽汲系统进行合理的设备配套，有利于改善深抽工况和深抽效果。文章介绍了负压深抽管柱、设备配套情况及现场使用效果。     

修井用钻台机械手设计与仿真

修井作业过程中,需要对管柱进行大量的起下、排放作业,劳动强度大、安全风险高。钻台机械手能够实现管柱在操作平台与排放架之间的移送操作,可有效提高作业效率,降低劳动强度,提升修井作业自动化水平,为此研制了一种专门用于修井作业的钻台机械手,并对钻台机械手的结构、主要技术参数、技术特点进行了阐述。采用静力学分析方法对臂架各构件进行受力分析,验证臂架满足强度理论要求;运用ADAMS软件对臂架伸展推扶管柱过程进行运动仿真,为钻台机械手臂架轨迹控制及变幅油缸计算选型提供依据,验证了钻台机械手水平推力及推扶半径满足技术参数要求。修井用钻台机械手的成功研制及推广应用,促进了大修自动化管柱处理系统的发展。     

陆地钻机立根排放系统研究现状分析

在介绍国内外陆地钻机立根排放系统发展现状的基础上,对立根排放系统进行了技术分析,主要包括悬持式、推扶式、悬持与推扶相结合3种立根排放系统,并对3种立根排放系统进行了对比,其主要不同在于对井架载荷的影响、工作效率与安全性以及钻机配套适应性。开发立根排放系统需攻克的关键技术有排放模式及载荷分析、控制系统设计以及系统安全性设计。最后建议加快悬持与推扶相结合的立根排放系统开发,并注重系统的安装、维护和搬家方便性。     

解卡打捞定点倒扣技术研究与应用

解卡打捞井活动解卡无效时,需要倒扣取出卡点以上的管柱。为提高倒扣准确率,缩短施工周期,对定点倒扣技术进行研究。首先分析"中和点"法中的浮力补偿项,获得了被卡管柱所受的浮力规律。再根据定点倒扣时的影响因素,分直井和斜井两方面对影响因素进行研究,获得了有效处理影响因素的方法。最后从现场调查获得管柱的实际密封面横截面积,完善了精确计算定点倒扣拉力的方法。现场应用表明,定点倒扣技术能有效提高倒扣准确率,缩短施工周期,适合现场推广应用。     

浅谈杆式泵应用的几种常见工艺管柱

文章简单地介绍了杆式泵应用的几种常见工艺管柱的组成、主要特点、存在的问题及在现场的应用情况。     

为强化增产作业井研制的新型座放式管柱技术

针对Statoil的 sgard油田强化增产作业恶劣的井下条件 ,Expro公司对最初为海下中途测试而研制的座放式管柱技术进行了改进 ,研制出一种能在作业时应用的双效管柱 ,既能进行中途测试 ,也能进行完井作业。主要介绍了新型座放式管柱系统的组成、性能特点、工作原理和现场试验等情况     

连续管冲砂洗井技术的应用

连续管作业在处理地层出砂、管柱结垢和蜡堵情况有很大的优势,但在具体施工作业中,设备、施工参数、工具配套与施工工艺没有统一的规范,导致施工效率低,结果不理想,甚至无法解决现场实际问题。为此,通过对施工工艺、施工参数、冲洗基础工具(多孔喷嘴、旋流喷嘴、旋转喷嘴)的研究与应用,提出了连续管冲砂洗井的基本原则,通过合理的设备配置,优化了现场施工参数。连续管冲砂洗井作业前,根据冲砂洗井基本原则需要计算下入深度,根据施工的类型确定射流速度,在此基础上计算上返速度是否满足要求。在计算的基础上合理选择连续管设备、施工排量、及配套地面设备。现场应用中,应用设计的施工参数能顺利洗井到底。研究内容对于连续管技术的应用具有一定的指导作用。