加强钻机部件薄弱环节的研究

<正> 一、我国石油钻机的发展与现状 解放前我国是不能制造钻机的,解放后仿造了苏联的БУ-40钻机与5Д钻机,后来又改型为130钻机和大庆Ⅰ型钻机。这几种钻机的结构与性能都很落后。 六十年代初,我国曾经试制过一台额定起重最为75吨的链条钻机(指链条并车的钻机,下同),但是由于链条寿命太短,没有定型生产。     

石油钻机司钻控制房的设计

司钻控制房是石油钻机的控制中枢,其性能的优劣直接关系到整台钻机的生产效率、维护保养性能、工人劳动强度和生产安全等。为此,探讨了新一代机电气液一体化石油钻机司钻控制房的设计问题,分析了房体系统、控制系统和显示系统。对司钻控制房的未来发展趋势进行了展望:人机界面控制是司钻控制房未来的必然发展趋势。届时全部钻井参数显示、全部设备控制都通过几个触摸屏来实现;人机界面控制可最大程度地优化司钻控制房内部结构和布局,显著降低司钻劳动强度,并提高工作效率;人机界面控制也是实现司钻控制房智能化、小型化的重要保证。     

ZJ40/2250JD钻机的研制与应用

根据辽河油田自身和与辽河类似油田区块的特点,研制了可用于钻丛式井的ZJ40/2250JD钻机。该型钻机井架采用垂直分段起升方式,占地面积小;配置节能发电机组,可以节约燃油30%;配置自动钻进系统,可以实现自动送钻;配备先进的钻井监控系统和钻井仪表系统,司钻在控制房内对钻机进行操作,降低了劳动强度,改善了工作环境;采用机电复合驱动方式,生产和运行成本低,性价比高,具有广阔的市场前景。     

支持套管钻井的液压钻机

用油田套管边钻边封隔井眼,是一项能够降低钻井成本的重大技术进步。文中概述适合套管钻井的液压钻机及其设计特点和相关设备,包括：（１）套管钻井系统以及４台新一代钻机／操作系统的改进情况;（２）采用模块化和液压动力系统的３台混合型钻机和１台套管钻钻机;（３）可编程逻辑控制系统;（４）绞车、顶驱装置、泥浆泵驱动系统,转盘及电力系统。最后回顾４台新一代钻机的现场作业情况。     

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.     

石油钻机智能送钻技术研究

提出一种基于模糊智能技术的石油钻机自动送钻技术。针对最近出现的新型变频钻机,利用工业控制计算机对钻机辅助电动机进行自动送钻控制,将模糊控制技术用于自动送钻系统,根据熟练操作司钻的控制经验建立模糊控制规则,为提高石油钻井的自动化水平打下理论和技术基础。     

美国新一代Flex Rig陆地钻机

介绍了美国Helmerich&Payne (H&P)有限公司设计和制造的FlexRig新型陆地钻机。这种新型钻机具有 1119kW常规钻机的发动机功率、钻井泵和转盘的能力。它与常规 1119kW钻机相比 ,主要的改进包括 :提高钻机的移运性能 ,钻机搬迁由 6d缩短到 2d ;减少非钻井时间 ;利用稳定钻压 ,提高钻头寿命和机械钻速 ;提高钻机作业的安全性能。     

美国新一代F1exRig陆地钻机

介绍了美国Helmerich & Payne(H & P)有限公司设计和制造的FlexRig新型陆地钻机.这种新型钻机具有1 119 kW常规钻机的发动机功率、钻井泵和转盘的能力.它与常规1 119 kW钻机相比,主要的改进包括提高钻机的移运性能,钻机搬迁由6 d缩短到2 d;减少非钻井时间;利用稳定钻压,提高钻头寿命和机械钻速;提高钻机作业的安全性能.     

钻机与井下工具新进展

文中主要介绍了国内外钻机与井下工具的最新进展,包括可快速拆卸和安装的“火箭”型钻机,轻便、安全、高效的“理想”型钻机,适用于页岩钻井的新型移动式钻机;国内外为提高难钻地层钻井速度研发的防憋钻工具、扭转冲击辅助破岩工具、轴向振荡工具、主动减振器、轻型超高强度钻杆。最后提出了提升我国钻井装备与工具水平的建议     

ZJ30／1700DB变频橇装钻机的应用

南阳二机石油装备(集团)有限公司生产的ZJ30／1700DB变频橇装钻机采用交流变频电动机驱动和橇装模块化设计，实现了整机液、气、电集中控制，自动化程度高。给出该钻机的主要性能参数；分析了钻机方案设计中的主要技术特点。ZJ30／1700DB钻机15口井与大庆130钻机17口井的生产时效和经济效益对比分析表明，这种钻机在钻机台月、钻机月速度、机械钻速、行程钻速等主要钻井指标上都高于大庆130钻机，可作为大庆130钻机的替代产品。最后指出钻机存在的问题及改进意见。     

中深井石油钻机钻深能力探讨

介绍如何提高目前占全国钻机半数以上的中深井钻机（ZJ30，ZJ40）的钻深能力。通过对钻机新、旧标准，以及具体参数的分析；证实了提高中深井钻机钻深能力是可靠的。可根据需要在钻机的作业过程中挖掘钻机的潜能，提高钻机的适应性和经济性。     

美国钻机开发与经营动态

美国Ｈ＆Ｐ公司于 2 0 0 1年 1月开始将 12台 1119ｋｗ新陆地钻机的第 1台交货。该公司在陆地钻井承包商中一直领先开展建造新钻机活动 ,先后交付 18台钻机 ,其中 8台销往国外 ,每台钻机的建造费用为 75 0万～ 82 5万美元。其钻井深度为 2 438～ 5 486ｍ ,钻机安装竖起时间少于 2 4ｈ。钻机采用现代自动钻井控制装置及先进的海洋钻机技术。包括单座司钻舱 ,司钻坐在空调室内通过编程逻辑电路、屏幕和操作杆遥控绞车、转盘、钻井泵和可控硅整流器 ;还采用稳态电子钻井装置 ,将多种有关功能与钻压(ＷＯＢ)、进尺速度 (ＲＯＰ)、泵压变化、转盘…     

MC90Y煤层气车载专用钻机液压控制系统

为进一步提高煤层气钻机的自动化水平,尽量减少司钻的操作,提高设备自检能力,研制了MC90Y煤层气车载专用钻机。该钻机采用电液控制方式,PLC控制器集中控制,起升和旋转系统使用比例容积泵调速,辅助系统采用恒压变量泵提供动力;起升系统采用平衡阀回路设计,实现了正载荷、负载荷和变载荷情况下的平稳运行;采用手柄方位辨识控制,降低司钻的操作复杂性,优化起升和旋转系统的运行;控制系统具有自检、监测和自锁保护等功能,提高了钻机的安全保护能力。测试及现场应用结果表明,该钻机操作便捷,可控性好,运行平稳。     

钻机自动送钻模拟实验系统的研究

为了更好地开展自动送钻技术的研究 ,以ZJ— 32钻机 1∶8模型为基础 ,用液压加载装置模拟钻柱载荷 ,用微机控制的电液伺服装置控制绞车刹车机构 ,构成钻机自动送钻模拟实验系统。由于系统中存在多种非线性环节 ,采用模糊控制技术进行送钻控制 ,编制自动送钻实时控制软件。通过实验对比研究了常规模糊控制、自组织模糊控制和自校正模糊控制 3种方法的控制效果。实验结果表明 :在恒压送钻的条件下 ,实验系统能够模拟钻机自动送钻过程 ,系统工作稳定 ;自校正和自组织模糊控制都可满足自动送钻控制要求 ;自校正模糊控制的控制效果更好 ,最大稳态误差 3 2 % ,最大超调 9 1 % ,动态调整时间 2 6s ,峰值时间 0 86s。     

石油钻机集成控制虚拟仿真培训系统的研制

石油钻机配套设备种类繁多,各设备操作方式多样,出于安全和效率等方面的考虑,司钻人员上岗前必须对钻机设备的操作进行培训。为此而研制了石油钻机集成控制虚拟仿真培训系统。该系统采用可编程控制技术和工业网络通信技术,将变频系统、仪表系统、顶驱系统和视频监控系统等组成集成控制系统。搭建了石油钻机智能化、集成化和信息化控制平台,引领了钻机集成控制的发展方向。系统采用集成控制与虚拟现实技术,通过主、副司钻一体化座椅实现钻机所有关键设备的集中控制与监视,是一种全新、安全、高效的石油钻机司钻操作培训系统。该系统的研制对引导用户体验未来高度集成化、自动化和智能化的控制系统有着重要意义。     

基于CATIA V5的钻机司钻控制房人机分析

在对ZJ70D石油钻机的司钻控制房进行设计调查的基础上,运用CATIA V5的人机分析模块,根据产品性能并按照有关国家标准,建立了司钻控制房模型和中国成年人数字人体模型。运用男性第10百分位数字人体模型对ZJ70D钻机司钻控制房内的作业空间进行人机分析,从上肢空间伸展范围、姿态评估和RULA等几个方面进行评价,发现该型号钻机司钻控制房设计存在的问题,并对司钻控制房的设计提出了一些建议。     

7000m连续起下钻及连续循环智能钻机技术研究

针对常规深井钻机在钻井作业过程中,普遍存在的总起下钻时间长,井下复杂情况多,自动化程度低,劳动强度大,以及钻井成本高等诸多问题,提出了一种连续起下钻及连续循环智能钻机方案,并对该钻机的总体方案、连续循环、起下钻、管柱处理及集成控制等关键技术进行了详细描述。该连续起下钻及连续循环智能钻机可用于陆地、海洋半潜式和浮式平台等多种环境,其主要优点是提高钻井效率和作业安全性,大幅降低钻井成本,具有很高的适应性、经济性和先进性。     

ZJ40DBS型钻机通过验收

ZJ4 0 DBS型钻机是国家重大技术装备国产化创新研制项目 ,我国首台样机顺利通过出厂验收 ,并将运往四川中部地区油气田进行现场试验。四川石油管理局广汉宏华有限公司研制的 ZJ4 0 DBS型钻机是一种新型的钻井装备 ,是新型的数控变频电动钻机。采用机、电、数字一体化设计方案 ,具备智能化、信息化多种功能 ,能满足多种钻井新工艺的需求 ,钻机的可靠性和技术性达到国外同类钻机先进水平。 ZJ4 0 DBS型钻机绞车主刹车采用液压盘式刹车 ,而辅助刹车则采用能耗制动 ;绞车设有应急电机 ,有提井和自动送钻功能 ;司钻在操作室内远程操作 ;新…     

石油钻机司钻的H点研究

司钻控制房作为石油钻机的核心控制单元,其设计的好坏直接影响到司钻操作方式,从而影响整台钻机的生产效率和安全问题。针对国内司钻操作控制界面没有规范和行业标准,结合汽车界面规范SAE,提出石油钻机司钻H点的概念和相应的计算方法。H点的建立提供了人在舒适操作时尺寸定位的基准点,以此可以推出人的眼椭圆位置,确定人观察范围和手臂运动的最大伸及范围,对司钻控制房人性化设计具有重要的意义。最后通过计算机仿真证明计算结果与仿真结果吻合。     

基于飞轮储能的钻机节能减排技术应用研究

飞轮储能是一种适合钻机调峰、势能回收应用的大能量、高功率的先进储能技术;钻机起下钻脉冲功率特性测试提出的储能技术指标要求是:总功率1000kW,总能量36MJ。基于飞轮储能将势能回收利用配合调峰运行的新方案是:起钻过程中,利用回收空游车势能并经过飞轮储能后可提供3s的加速功率550kW;在拆卸钻杆时柴油机功率输入飞轮储能机组储存,提升钻杆时较长时间投放功率。下钻过程中,回收储存钻杆下放势能,用于提升空游车,富于的能量经飞轮储能机组发电供给钻机的电力系统,下钻过程中停运主柴油机。采用飞轮储能调峰运行后,钻机的动力机组可以采用天然气发动机,节能减排的空间和意义更大。