地面防喷器控制系统改进方案探讨

为了解决地面防喷器控制系统中存在的液气管汇繁杂、控制方法落后、维护管理困难、建造成本居高不下、响应时间过长等问题,此文从总线技术和水下防喷器的控制技术入手,探讨并将这些技术运用于常规的地面防喷器控制系统,以期通过适当的改进,能最大限度地减少常规地面防喷器控制系统控制管汇数量,实现多点多地便利操作并有效提高系统响应速度的效果。研究表明,利用新的通讯技术并借鉴水下防喷器控制系统的先进控制技术,对现有的地面防喷器控制系统进行局部或整体改造是可行的、有益的。     

地面防喷器电液控制装置

我国目前地面防喷器控制装置均采用气、液控制方式。为满足生产实际的需要，解决原装置在寒冷情况下对防喷器控制失灵的难题，开展了电、液控制装置的研制。该装置采用电感压力变送原理及相应元器件，专门设计的电动司钻控制台控制准确迅速，其防爆性能己通过国家有关机构认证，为国内地面防喷器控制装置增加了一个新系列。     

电控型地面防喷器控制装置研制

气控型地面防喷器控制装置在使用过程中存在控制滞后时间长、气管线因水气凝结结冰而堵塞,导致控制失灵等问题。目前,其他厂家生产的电控型地面防喷器控制装置未完全脱离气源的限制。为解决以上问题,研制了数字化纯电控型地面防喷器控制装置。该控制装置具备数据采集、传输、显示及处理功能;使用防爆牵引电磁铁代替气缸控制转阀进而实现防喷器开关动作,响应快,不使用压缩空气;使用通信电缆代替气管缆,实现司钻控制台与远程控制台的控制信号传输,避免因水气凝结结冰而造成气路堵塞,导致控制失效的问题。     

地面防喷器控制装置大排量气动油泵研制与应用

地面防喷器控制装置对气动油泵系统的要求越来越高,普通气泵很难满足要求。研制了一种新型高压大排量气动油泵,并对其主要零件的材料、参数和理论排量进行了设计计算。该泵有较高的流量和压力输出,泵效高,性能稳定,结构简单,工作安全可靠。已广泛应用于国内外油田现场,为今后该类泵的研制提供了理论依据和参考。     

钻井防喷器人工智能液控装置

针对传统气控型防喷器液控装置的不足,开发了钻井防喷器人工智能液控装置。这种液控装置主要由远程控制台、HMI操作面板、PLC可编程控制板、触摸屏、推拉式电磁铁和转阀等组成。由于采用了先进的PLC和触摸屏,以及高可靠性的PROFIBUS总线通讯,装置可方便地实现多处遥控操作,能即时同步显示远程控制台转阀的位置,使司钻台和远程控制台的显示动作达到一致。在国外油田和国内华北油田的现场应用结果表明,人工智能液控装置具有操作智能化、反应速度快、电动机启停准确可靠等特点,在陆地和海洋油田的应用前景广阔。     

防喷器承压起下钻模拟试验装置研制

为了研究防喷器在井筒带压起下钻作业工况下的密封性能,研制了防喷器承压起下钻模拟试验装置。包括能够模拟35 MPa带压环境的井口系统和起下钻速度达到600 mm/s的起升装置。此试验装置可用于防喷器的性能试验和密封胶芯的可靠性研究。介绍了该试验装置的井口系统、液控系统、电控系统的设计原理。试验结果表明:该装置能够满足防喷器的承压起下钻试验要求。     

电控型地面防喷器控制装置

随着钻井工程技术的日益发展,要求井控设备也要向智能、可靠的方向发展,北京石油机械厂研制开发了电控型液控装置,该系统集成了一系列先进的技术,实现了井控设备的数字化,填补了国内同类产品的空白,跻身世界液控装置一流水平的行列。     

提高防喷器控制装置性能的探讨

分析了目前油田使用的防喷器控制装置存在问题的基础上，提出了用差动阀使防喷器控制活塞开启腔的液压油再利用的构思，于是，此举措加快了防喷器的关闭速度，减轻了整机的体积和质量，提高了防喷器控制装置的性能。     

浅谈我国石油钻机司钻控制系统存在的问题

从设计心理学和人机工程学的角度对国产石油钻机司钻控制系统进行调查,发现普遍存在问题。本着“以人为本”的设计理念,对设计发展方向提出一些建议。     

旋转防喷系统试验装置的研制

旋转防喷系统是实施欠平衡钻井的关键设备，其使用可靠性关系到欠平衡钻井作业的成败和施工人员的生命安全。为提高旋转防喷系统的维护、保养和检修水平，研制了用于模拟现场使用工况的试验装置．对旋转防喷系统进行测试和检修。文章分析了试验装置的结构及工作原理。介绍了试验台架中的液体体积补偿装置及计算机监测系统，描述了目前世界上压力等级最高的旋转防喷系统在该试验装置上进行各种试验的情况。模拟试验为检测和判断井口压力控制设备是否正常工作提供了定量分析的依据。为欠平衡装备研究提供了必要的技术支持。     

新型水下防喷器导向系统的研制

研制出了一种新型水下防喷器导向系统,该导向系统省去了导向基板,在水下防喷器下放过程中,利用加装了特制铁钩的导向绳和预先焊接在水下基盘上的挂耳,能够简单有效地解决水下防喷器下放过程中的导向问题。所研制的新型水下防喷器导向系统已成功应用于陆丰13-2油田开发工程,具有良好的应用前景。     

特大型钻井单闸板防喷器的研制

为满足用户的要求,在成功开发各型闸板防喷器系列产品的基础上,又成功地开发了我国首台特大型钻井单闸板防喷器。该防喷器采用APISpec6A法兰与其它井口设备连接,关闭及打开闸板总成均采用液压操作,闸板关闭后采用手动锁紧闸板轴的方法,可实现防喷器地面控制系统泄压。现场使用情况表明,它能满足钻井作业需要。按APISpec53推荐标准,每使用14d试压1次,共试压3次,均合格。在倒换井口之后进行常规检查,各部件均正常、完好,其经济效益是非常可观的。     

双闸板防喷器壳体非线性有限元分析

建立了双闸板防喷器壳体的三维实体模型及力学分析模型,用MSC.Nastran有限元分析软件对壳体进行了承载能力分析,考虑了材料的弹塑性特性,分析了壳体的极限承载能力、多种载荷情况下的应力应变情况及进入塑性状态的载荷和塑性扩展区域,为验证设计的安全性、合理性及进一步改进设计提供了依据。     

Williams高压旋转防喷器国产化要点浅析

旋转防喷器是欠平衡钻井的关键井控设备之一，现文以Williams7100型高压旋转防喷器为例，分析了其壳体总成、旋转总成以及钻具密封的设计分析要点，旨在推动该装置的国产化进程。     

环形防喷器封井过程的数值模拟

环形防喷器是石油钻井行业常用的重要设备,但是国内在大口径、高压力级别的环形防喷器的设计和制造方面,还不能完全满足生产需要。为此,在建立锥形胶心环形防喷器的三维有限元模型的基础上,通过对无钻杆和φ89mm钻杆2种状态下封井过程的数值模拟,得到了胶心变形时各部分橡胶的运动规律和应力、应变的分布状况,指出容易发生破坏的部位,分析了封井时密封部位接触压力的分布形态和变化规律,为设计和使用环形防喷器提供了理论参考依据。     

防喷器自动化试压系统设计与应用

阐述了防喷器自动化试压系统的设计原理与现场应用，该系统由安全防护、摄像监视与数据采集3部分组成，利用固定式和行走式防护墙实现了安全隔离高压区，应用可移动式摄像监视机构实现了计算机全方位监控试压过程，压力检测系统与计算机相联接实现了实时采集试压全过程技术数据．并可通过打印机输出完整的试压资料；该系统的额定工作压力为105MPa，高压区为高度3．5m、水平面直径φ4．5m的圆柱空间。防喷器自动化试压系统设计完成后，经过全面调试，测试各类防喷器106台．系统运转良好．各项技术指标都达到了设计要求。     

封井器吊装架横梁的侧向屈曲临界载荷计算

狭长矩形梁的侧向屈曲,是机械设备和工程结构设计中应该考虑的一个重要问题。在分析封井器吊装架外伸梁的侧向屈曲问题时,推导了外伸梁侧向弯曲的微分方程,并用无穷级数法求解,得到了外伸梁在自由端受集中载荷时的侧向屈曲临界载荷的数值结果。推导了用能量法计算侧向屈曲临界载荷的计算式,并给出了近似解。发现外伸梁可以分解为简支梁和悬臂梁,外伸梁的临界载荷为简支梁和悬臂梁的较小者。得出的结果为机械设备和工程结构的设计提供了依据。     

液手动半全封防喷器的研制与应用

针对现有常规液动防喷器体积较大,工作面较高,不能满足小修作业需要的问题,研制了液手动半全封防喷器。该防喷器是在满足基本技术指标的基础上,以结构简单、体积小和工作面高度低为出发点,采用单层闸板结构同时实现全封或半封关井的多功能液动、手动2用闸板防喷器,能满足井控安全要求,适合小修作业。室内及现场试验表明,该防喷器的各项技术指标均达到了设计要求,完全满足小修作业的要求。     

旋转防喷器高压旋转动密封技术的探讨

旋转动密封是欠平衡钻井旋转防喷器中的主要部件，从可靠性和经济性为讲，它一般为限制性部件，其影响设备的整体性能。现文通过对高压旋转动密封技术发展的回顾及应用现状分析，提出了在欠平衡钻井旋转防喷器中应用Kalsi高压旋转动密封技术的可行性，为欠平衡压力钻井配套技术研究课题中旋转防喷器的国产化提供了技术支持。