钻机二层台排送管机械手刚柔耦合动力学仿真分析

运用仿真软件Hypermesh及ADAMS建立钻机二层台排送管机械手刚柔耦合模型,模拟机械手夹持管具从收缩状态到井口中心位置的送管过程。对比分析机械手臂架纯刚体、刚柔耦合两种状态和不同臂架驱动速度下机械手末端抓手各方向的位移和位移偏差。为机械手臂架驱动系统的设计选型、臂架的结构设计等提供理论数据支撑,缩短了产品设计开发周期。     

海洋石油平台修井机井架二层台逃生系统设计及应用

针对海洋石油平台修井机未安装井架二层台逃生装置现状,对各类逃生技术及逃生装备进行深入研究及分析.结合海洋石油平台修井机的实际特征及标准要求,设计了海洋石油平台修井机井架二层台逃生系统,包括逃生路线设计、二层台逃生门设计、缓降器固定横梁设计、缓降器设计等.对设计的缓降器固定横梁进行强度校核,按照设计方案加工缓降器工程样品...     

陆地钻机钻杆自动排放系统设计

钻杆自动排放系统主要用于海洋钻井,陆地钻井应用较少。为了减少陆地钻机起下钻作业时间,降低工人劳动强度,增加 钻井安全性能,提高钻井效率,针对陆地钻井常用井架,初步设计研究出一种结构简单、操作方便、能全程实现自动控制的三坐标钻 杆排放装置系统。该系统主要由主夹钳及平移系统、辅助夹钳及平移系统、竖直（Z向）滑道系统、以PCL-839和IPC为主的控制系统4 部分组成,安装在钻井平台和二层台之间,主要适用于陆上钻井常用的任意A型、K（或Π）型井架的钻井系统,能实现在起下钻和接 单根等作业流程中钻杆的自动夹持、提升、下放、平移等轨迹全程无人数字自动控制,是目前比较先进的钻杆自动排放系统     

修井机二层台排管机械手虚拟样机设计

为减少修井机二层台井架工的工作强度,设计了一套二层台排管机械手,用于替代人工完成危险的高空起下钻作业。借助仿真分析软件ANSYS Workbench,分析了机械手在取管、送管过程中危险时间点时主要结构件的受力状况,以便及早发现和解决问题,为后续设计中的动力选型、结构改进提供数据支撑,并缩短了设计周期。     

起下钻自动灌浆系统在海洋修井机上的应用

为解决海洋修井机修井作业起下钻过程中人为操作失误问题高发、人员劳动强度大、作业效率低的问题,开发了起下钻自动灌浆系统,以确保作业安全,提高作业效率。由PLC、HMI及传感器组成的起下钻自动灌浆系统,进行数据采集、系统的故障自诊断、内部程序逻辑运算、异常工况声光报警提示等功能,实现计量泵的自动起停控制、井下工况自动判断、起下钻作业全程自动监控及事故报警功能。起下钻自动灌浆系统为海洋平台修井作业起下钻过程提供安全、科学、高效的设备保障。     

在役钻机管柱自动化排放装置配套技术研究与应用

在石油钻井作业过程中,起下钻和单根钻进扶管等工作需要井架工在二层台高空作业,内外钳工在钻台面配合作业,实现立根在井口与二层台及立根盒之间移动、排放。为提升钻井效率,降低钻井工人的劳动强度,研究了一种适用于在役钻机的管柱自动化排放装置。该装置利用电动二层台扶管机械手、液压吊卡和钻台面机械手配合作业,可实现立根的自动移送、排放,取得了良好的应用效果。     

海洋钻井平台自动排管系统模型样机设计

二层台自动排管系统是海洋钻井平台自动控制系统的重要组成部分。设计了一套二层台自动排管系统模型样机,主要包括机械系统与控制系统两部分。机械系统包括两个协同动作的机械手,上机械手可完成横向平移、纵向平移、机械臂旋转和升降、机械手夹紧动作等功能,下机械手可完成纵向平移、机械臂前伸和后缩、机械臂旋转、夹持动作等功能;控制系统通过建立上下机械臂之间运动的数学模型,规划了钻杆的运动路径并对上下机械手进行协同控制,可实现立根在井口、排杆区、鼠洞之间的自由运移。现场试验结果表明,该系统能够精确地控制立根的运移,并且大大降低工人劳动强度,提高工作效率。     

适用于在役陆地钻机的自动化立根排放系统

传统钻井作业中,起下钻时需要井架工在二层台高空作业,钻工在钻台面配合作业,按先后顺序移动立根的上部和下部,实现立根在井口与立根盒之间移动。 提出了一种适用于在役陆地钻机的自动化立根排放系统总体方案,利用二层台扶管机械手和钻台面提管机械手同时作业,简化起下钻操作流程,实现立根的快速移运。     

钻机二层台推扶式排管机变幅机构优化研究

二层台排管机作为实现二层台机械化、无人化、自动化的关键设备,其不同的工作形式、机构布置方案对井架、二层台和起下钻作业流程设计具有重要影响。其变幅机构的设计方案与整个机构的驱动力和结构响应密切相关。以某型海洋修井机推扶式排管机为参考,通过动力学仿真分析研究准静态过程中油缸前置和油缸后置两种变幅机构布置形式下各部件的受力特点和变化规律,同时研究了铰点优化设计对载荷响应的影响。结果显示,油缸前置方案拥有更优的结构载荷响应曲线,适用于大工作载荷的二层推扶式台排管机设计,但变幅机构需占用更大的空间。铰点优化设计能有效降低变幅机构的驱动力,但结构载荷响应主要决定于机构布置形式,需按照载荷大小选取合适机构布置形式。     

海洋钻井多参数仪系统设计研究

海洋钻井多参数仪是为海洋各类钻(修)机配套设计生产的多参数监测仪表系统,可测量显示钻(修)机作业过程中的大钩悬重和钻压、转盘扭矩、立管压力、吊钳动力钳或套管钳扭矩、转盘转速、泵冲速、泥浆罐体积、游车高度、井深、钻头位置等47个参数的变化情况,帮助司钻掌握钻机、泥浆泵和防喷器的工作状态以及H2S和可燃气体浓度。通过对钻井过程的实时监控,对预测预报工程事故、提高工作效率、安全生产、降低作业成本、有效保护油气层等起重要作用,为渤海地区油田设备远程数据监控提供了较好的范例。     

自动送钻过程安全监控系统设计与计算机仿真

现有自动送钻装置的可靠性和安全性不足,阻碍了这种装置的推广应用。鉴于此,在以往安全监控理论和研究成果的基础上,提出了自动送钻过程安全监控的原理及实现方法,给出了自动送钻过程安全监控系统的硬件和软件组成、安全监控显示电路、报警电路和无扰切换与紧急刹车原理框图,并设计研制成自动送钻过程安全监控系统。为了验证所论述的方法及硬软件的正确性,对自动送钻安全监控系统做了计算机仿真,仿真结果表明,该安全监控系统的研制是成功的,设计的软硬件可行,达到了预期要求。     

标准体积管微机控制系统

标准体积管微机控制系统是以 Z80单板机为主体,设计配制了各种隔离型输入、输出接口及有关软件,构成一台对体积管标定过程进行自动控制、自动采集及处理数据的工业控制机系统。本文主要介绍了该系统的功能及构成,并对现场应用的可靠性进行了分析。实践证明,微机控制系统可提高标定精度及管理水平,有推广应用价值。     

盘式刹车钻压优化自动送钻微机控制系统的设计与研制

阐述了盘式刹车钻压优化自动送钻微机控制系统的设计思想和研制方法,给出了系统的软硬件设计方法。该系统不但可以适应盘式刹车钻压优化自动送钻的控制,而且还可适应盘式刹车恒钻压自动送钻的控制。试验表明,该系统达到了预期的设计目的,并取得了良好的效果。     

直流主电动机自动送钻系统

阐述了直流主电动机自动送钻的理论依据,介绍了直流主电动机自动送钻系统的机械配置及控制方案,论述了直流主电动机自动送钻系统的具体设计思路和实施办法。将直流主电动机自动送钻系统在新疆阿克苏AB1号井上应用,并对其动态钻压波形进行测量,发现该系统恒钻压控制精度在±3 kN之内,完全满足钻井工艺要求。这种由直流主电动机实现的自动送钻系统,无需增加任何辅助设备就已经具备自动送钻的硬件要求,具有较高的性价比。     

基于虚拟仪器的随钻井下管柱多参数测量系统

为了了解钻井管柱在井下的真实状态，运用虚拟仪器技术，研究设计了一种井下管柱多参数测量系统。该系统由井上扣井下随钻两部分组成，井下随钻部分作为一个接头接在下井管柱上下入井内，可随钻实测井下管柱的三轴加速度、轴向力、扭转力和弯曲力等运动与受力参数。其测量过程可以自动进行．也可由地面通过钻井液压力脉冲进行人为控制。整个系统采用模块化设计，充分体现了虚拟仪器技术的灵活性和实用性。模拟试验和现场试验均证明，该系统能正常启动，采集到的井下管柱受力与运动状况数据准确，且与现场工作状况基本吻合。     

海洋平台钻机集成监控系统可靠性冗余设计

针对海洋平台钻机司钻房内的控制系统结构庞大、控制方式繁杂、操控不便等问题,提出一种3网4层监控系统的网络架构.针对海洋平台钻机的高可靠性、高可用性和高安全性的要求,提出一种基于西门子S7-400H的动态容错冗余监控系统设计方案.对海洋平台钻机监控系统的各网络层进行冗余设计.基于信息通道结构建立海洋平台钻机监控系统的信息...     

全系列钻杆用随钻剪销过滤器设计及试验

井下精密仪器对泥浆的固相含量要求非常高,需要在钻杆内安装泥浆过滤器。常规扣型钻杆需工人在二层台安装泥浆过滤器,而非常规扣型钻杆内无安装泥浆过滤器的位置。研制了适用于全部扣型钻杆的随钻剪销过滤器。对其外筒、剪切销钉的结构进行设计计算,并分析了该工具的压降。模拟井试验和现场应用表明:随钻剪销过滤器能有效过滤泥浆中的有害固相,避免井下马达堵塞,保护井下精密仪器,从而减少了起下钻作业,保证了海洋石油钻井安全和钻井时效。     

海洋钻井集中控制司钻房的设计与试验

海洋钻井集中控制司钻房集电、气、液及仪表控制于一体,是海洋石油钻机的控制中枢,其性能的好坏直接关系到整座平台钻机的生产效率。鉴于此,通过开展对海洋司钻房总体结构方案研究,设计了正压通风系统、集成控制系统和显示系统。根据设备生产的工艺流程,开发了人机界面的应用软件,实现了集中控制钻井作业和管具移运作业控制功能;优化了司钻控制房内部结构和布局,降低了司钻操作劳动强度,提高了生产效率。试验验证结果表明:该司钻房设计合理、安全可靠、运行平稳,具有明显的创新性和实用性,满足海洋移动平台设计要求。该司钻房实现了在工作环境、生产效率和安全性3方面的重大改进,特别适用于控制集中和自动化程度要求高的钻井平台上作业,并具有较大的适用范围。     

深水钻井隔水管关键技术研究进展

深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效。总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统。深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑。     

变频调速恒钻压自动送钻系统

针对手动送钻和电磁阀控制刹车恒钻压自动送钻的不足,开发了变频调速恒钻压自动送钻系统,该系统采用电动机反拖实现钻进时钻压恒定。在详细讨论送钻过程钻压变化简化数学模型的基础上,给出恒钻压自动送钻系统的数字模型。采用西门子变频器和变频电动机建立了变频调速恒钻压自动送钻系统的配置,现场实际调试达到了设计要求。