140S1铁钻工上、卸扣效率的提高及优化

以140S1铁钻工为研究对象,从旋扣钳滚轮旋扣、冲扣钳紧扣为切入点,优化设计并加工了不同结构型式、材料、表面硬度、渗碳层厚度及包络半径等的滚轮和钳牙;根据控制变量法原则,通过试验验证滚轮和钳牙对上、卸扣效率的影响程度。     

三点直推式铁钻工冲扣钳壳体关键制造技术

铁钻工是一种配套钻井的自动化井口工具,主要用于进行钻杆、钻铤、接头的旋扣和冲扣作业,可替代人力操作,并能有效提高生产效率和安全性。文中探讨的铁钻工冲扣钳结构为三点直推式,适用于大转矩级别的铁钻工,通过对冲扣钳壳体进行过程分析、制定加工工艺流程并完成了生产制造,为三点直推式铁钻工的壳体加工提供了技术支撑。     

一种轨道式铁钻工旋扣钳的研制

轨道式铁钻工旋扣钳是一种旋扣工具,其工作原理是能夹持钻杆本体高速旋转,旋转时带动钻杆整体快速旋上或卸开接头螺纹,它和冲扣钳组合在一起构成了井口机械化工具—"轨道式铁钻工"。文中对轨道式铁钻工旋扣钳的结构、工作原理、技术参数、液压控制原理、电气控制系统及运动仿真等作了详尽的阐述。并结合现场的试验情况阐明了旋扣钳的结构参数设计合理,整体性能先进,布局紧凑,整体安装、拆卸及维护都很方便。同时也指出了该设计为油田工作者带来的好处。     

铁钻工冲扣钳上、下壳体加工方法研究

铁钻工作为现代化钻井中重要的自动化设备之一,可实现钻杆、钻铤等钻具的旋扣连接工作,冲扣钳在铁钻工工作时起着夹紧及冲扣的作用,其上、下壳体属于铁钻工主承载件,在冲扣过程中受到滑块传递给它的转矩,通过对上、下壳体的结构分析、加工变形分析,合理设计工艺基准及切削参数,制定出合理的工艺方案。     

铁钻工旋扣钳的结构设计和运动学分析

针对现有铁钻工旋扣钳在工作时出现的打滑现象,通过机构学分析获得了旋扣钳运动的极限位置,根据现有切径比的理想取值范围,完成了旋扣滚子的优化设计和旋扣马达的选型。在分析旋扣钳结构及工作原理的基础上,对旋扣钳装配模型进行了干涉检查和运动学仿真,运动模拟结果验证了设计的合理性。     

伸缩臂式铁钻工冲扣钳的设计

冲扣钳作为铁钻工的一部分,是用来完成紧扣和冲扣的动作,与旋扣钳配合能快速地完成钻具上卸扣作业。该文在介绍冲扣钳结构原理的基础上,重点对冲扣钳结构进行了设计,确定了冲扣钳夹紧结构、冲扣结构,以及液压控制系统等关键技术。配套该冲扣钳的铁钻工目前已多套应用于现场,试验表明,该装置结构安全可靠,可实现远程控制,提高了现场作业的安全性。     

铁钻工在现场的试用对比分析

在自动化钻井生产中,铁钻工是目前最先进的扭矩旋扣设备,可完成钻杆、套管等钻具的旋扣连接工作,提高生产效率和安全性,是现代化钻井中重要的自动化设备之一。通过现场使用,对比分析了铁钻工的结构、工作原理和技术参数,阐述了铁钻工优缺点及改善的意见。     

铁钻工冲扣钳壳体轻量化设计

论文以石油钻机井口钻柱冲卸扣和旋扣机械化作业设备—铁钻工冲扣钳壳体为研究对象,根据力学分析计算结果,基于Solidworks三维建模软件对冲扣钳壳体的重要组成板件进行参数化的建模,建立了壳体重要零件的结构优化数学模型,在不改变冲扣钳壳体各零件之间的配合的前提下利用ANSYS Workbench有限元软件对冲扣钳壳体尺寸参数进行了轻量化设计,同时对零件尺寸进行了敏感度分析.通过轻量化设计,在满足工作要求及强度和刚度条件下可将自重相对减小11.2％,减少了材料成本,为铁钻工冲扣钳的设计研制提供了理论依据.     

铁钻工旋扣钳升降装置的研制

研制了铁钻工旋扣钳升降装置,介绍了升降装置结构功能及主要技术参数,液压和电控控制系统及装置的研制情况。该装置目前已经完成厂内试验,经试验表明,该升降装置结构合理,自动化程度高,提高了现场的作业效率。     

铁钻工冲扣钳牙板齿参数分析与优化

针对铁钻工冲扣钳牙板齿在拧卸扣过程中出现的崩齿和磨损现象,基于Ansys Workbench有限元软件,对牙板齿接触钻杆时的极限静态工作状态进行弹塑性分析,根据应力线性化原理分析了牙板齿与钻杆接触部位的应力,并进行了分类识别与评定。再以牙板齿关键参数作为研究对象,结合加工能力进行两次正交试验确定不同的优化方案。利用压力胶片测得了牙板齿与钻杆的接触应力,通过拟合数据得到施加压力与牙板齿所受最大应力线性曲线,验证了优化方案和有限元分析结果的合理性。评定方法和结果为冲扣钳拧卸扣装置的牙板齿参数的确定提供了依据,试验方法对同种类型设备的应力测试分析提供了新途径,对保证冲扣钳安全可靠有效工作具有重要的工程意义。     

海洋钻井平台铁钻工主要结构形式浅析

铁钻工是海洋钻井平台管子自动化处理装置的组成部分之一,能实现对钻具的上、卸扣作业,有效提高管子处理的自动化水平。介绍了铁钻工上、卸扣的工艺流程,并根据运移装置的不同,对国内外现有铁钻工的主要结构形式进行了归类,对各类铁钻工的特点进行了分析。     

基于视觉的铁铭工控制系统的设计

铁钻工广泛应用于海洋、陆地钻井、修井作业时上卸钻杆丝扣,是液压大钳的升级产品。本文主要在铁钻工中引入视觉伺服系统,对钻杆自动定位,为进一步实现井口无人化操作做准备。介绍了铁钻工的自动控制原理,在控制系统中引入视觉,构建手眼局部视觉伺服系统,并利用视觉反馈和超声波传感器进行钻杆定位。在Matlab／simulink的基础上对系统进行仿真分析,将手一眼视觉与超声波测距传感器相结合,融合二维图像信息与距离信息初步实现了对钻杆的识别与定位。     

基于视觉的铁钻工控制系统的设计

铁钻工广泛应用于海洋、陆地钻井、修井作业时上卸钻杆丝扣,是液压大钳的升级产品。本文主要在铁钻工中引入视觉伺服系统,对钻杆自动定位,为进一步实现井口无人化操作做准备。介绍了铁钻工的自动控制原理,在控制系统中引入视觉,构建手眼局部视觉伺服系统,并利用视觉反馈和超声波传感器进行钻杆定位。在Matlab/simulink的基础上对系统进行仿真分析,将手-眼视觉与超声波测距传感器相结合,融合二维图像信息与距离信息初步实现了对钻杆的识别与定位。     

修井铁钻工自动找中关键技术研究

采用铁钻工对修井作业的管柱上卸扣时,由于管柱中心与井口中心不重合,造成管柱上/卸扣时剥皮、打滑,油管旋扣时偏扣等问题,同时也影响作业效率。文中提出一种修井铁钻工找中机构,可实现左右、前后两个方向自动找中,为修井铁钻工的推广应用提供了有力支撑。     

具有互锁功能的气控液型伸缩臂式铁钻工的研制

具有互锁功能的气控液型伸缩臂式铁钻工是一种钻具上卸扣工具,其工作原理是能完成钻具整体快速旋上或卸开接头螺纹,同时实现了气控液型伸缩臂式铁钻工工作与顶驱工作的互锁。文中介绍了气控液型伸缩臂式铁钻工的结构、工作原理、技术参数等,也对其现场的使用情况进行了阐述,指出该铁钻工的优点。     

气动旋扣钳滚轮轴的模态分析

随着气动旋扣钳转速的提高,产生振动问题也越来越严重,为优化旋扣钳的动力学性能,对其滚轮轴进行模态分析。首先对滚轮轴进行简化,得出其振动力学模型,通过理论法计算出滚轮轴的第一阶固有频率,然后使用Ansys软件对滚轮轴进行模态分析,获取了滚轮轴结构的固有频率及振型。结果表明:理论计算和软件计算误差为2.8%,证明有限元软件对滚轮轴模态计算的准确性,其结果可以为旋扣钳动力学性能的优化提供了依据。     

旋扣机构对中性的理论与仿真分析

介绍了铁钻工旋扣机构的结构组成及工作原理,对旋扣机构夹持钻具的运动过程进行了理论分析。与此同时,应用ADAMS软件建立旋扣机构的仿真模型,对旋扣机构夹持钻具的自动对中过程进行运动学仿真分析。将理论分析和仿真结果进行对比,验证理论分析的正确性和可行性。     

一种铁钻工圆柱钳牙制造工艺与分析

钳牙是铁钻工完成上卸扣作业的关键部件之一,其工况条件恶劣,要求其材料强度高,使用寿命长。钳牙在制造时加工精度高、难度大,且缺乏精密的检测手段。针对上述难题,文中从钳牙材质的选择着手,通过对钳牙机械加工方法及热处理方法的分析,形成了一套钳牙的制造工艺,经过试验及现场应用验证,整体性能优良。     

一种轨道式铁钻工的研制

钻井作业过程中,需要频繁地对钻具进行上卸扣动作,上卸扣的速度直接影响整个钻井施工效率,铁钻工替代液压大钳,提高了作业效率,降低了劳动强度.结合海洋钻井平台及国内铁钻工发展的需要,提出一种新型轨道式铁钻工研制方案,通过对轨道式铁钻工的总体结构设计、性能参数、各部机构成、工作原理、液压系统、电气系统、仿真计算等阐述,结合现...     

气动旋扣钳主件动刚度研究

动刚度是指结构在特定的动态激扰下抵抗变形的能力.旋扣钳作为石油钻井平台井口关键设备之一,研究其动刚度,以提高其动力学性能.对气动旋扣钳的主件进行了动刚度研究,通过锤击法来测量气动旋扣钳主件的结构动刚度,得到了气动旋扣钳主件的动刚度曲线.由动刚度曲线得到的前四阶固有频率,与用有限元法模拟计算的前四阶固有频率吻合,误差小于10％.分析动刚度曲线,表明动刚度随频率的变化而变化,激振频率等于固有频率时动刚度最小.研究成果为进一步提高气动旋扣钳的动力学性能提供理论依据.