陆地钻机钻杆自动排放系统的设计方案

介绍了国内外海洋钻井平台-钻井船用钻杆自动排放系统的发展现状,重点分析了NOV公司和Aker Kvaerner公司几种钻杆自动排放系统的性能特点。在分析陆地钻机的结构型式和常用起重设备结构特点的基础上,提出适用于陆地钻机的机械手式、立柱式、桥架式和起竖式4种钻杆自动排放系统的初步设计方案,并分析了各自的优缺点,以期为设计开发陆地钻机钻杆自动排放系统提供参考。     

钻井平台钻杆自动化排放系统方案设计

钻杆自动排放系统在提高钻井效率、降低作业成本方面成效显著。通过对国内外技术调研,分析排管系统典型结构,提出一种适用于海上钻井平台的自动化钻杆排放系统总体方案。通过方案简化也可适用于陆地钻机。     

PCL-839在钻杆自动排放控制系统中的应用

为了实现对自行设计的陆地钻机钻杆自动排放系统的智能控制,在对钻杆自动排放系统结构做简要介绍的基础上,以步进电动机和液压马达为主要动力,以PCL-839运动控制卡和工控机IPC为主要控制单元,采用NC嵌入PC式结构,通过PCLD-782/785信号输入输出卡,初步设计出陆地钻机钻杆自动排放控制系统,主要内容包括控制原理方案设计、应用PCL-839卡的步进电动机限位开关设计、步进电动机驱动设计和控制系统硬件总体设计等几部分。该控制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、下放和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控制系统。     

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     

深水半潜式平台钻井控制室设计

对配置有双联井架的第6代深水半潜式钻井平台自动化钻机的控制室进行了设计;对自动化的管子处理系统、钻杆排放系统、BOP运输及控制系统、泥浆循环系统等进行集中控制的系统提出了建议,分析了集中控制的优点,并结合人机工程学理论对控制室进行了概念设计,探讨了控制室人员编制和培训。     

海洋钻机钻杆自动排放系统控制方案设计

对钻杆自动排放系统驱动装置的液压及电气控制方法进行了设计和分析,绘制了电气及液压控制原理图,并合理选择了主要电气和液压元件。     

海洋钻井平台折臂起重机设计

钻杆自动排放对提高海上石油钻井作业安全性及降低作业成本有重要作用,甲板钻杆起重是海洋钻井平台钻杆自动排放的首道工序。介绍了所设计的折臂起重机总体机械结构组成、工作原理、主要技术参数和液压系统原理,并对该液压系统特点进行了分析。设计的折臂起重机用于甲板钻杆起重,具有结构紧凑、操作灵活可靠、覆盖空间范围大等优点,适合深水半潜式钻井平台及钻井船甲板钻杆自动抓放操作。     

钻杆自动传送系统及设计方案

介绍了国内外陆地钻井平台和海洋钻井平台-钻井船用钻杆自动传送系统的发展现状,重点分析了OIL公司和TESCO公司钻杆自动传送系统的性能特点。在分析陆地钻机结构型式和目前国外常用钻杆自动传送设备的基础上,提出了适用于陆地钻机的举升式和提升式2种钻杆自动传送系统的设计方案。     

海洋钻井平台立柱式排管机设计

排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆,是海洋钻井平台钻杆自动排放中最为繁忙的装置。介绍了立柱式排管机总体机械结构组成及主要技术参数、液压系统原理及控制方式。设计的排管机适合于双联井架钻机,具有操作灵活可靠、运动稳定、操作空间大等优势,适合深水半潜式钻井平台及钻井船钻台立根自动排放操作。     

井架排管机器人研制

排管机器人用于在二层台排放架与井口之间抓取与排放钻杆,是钻井平台钻杆自动排放系统中最为繁忙的装置,在提高钻井安全性及经济性方面发挥着重要的作用。介绍了井架排管机器人的总体机械结构及主要技术参数、液压控制原理。本设备适合于X-Y型排管架结构,具有结构简单、操作灵活可靠、运动稳定、操作空间大等优势,适合于陆地橇装钻机平台、海洋钻机平台立根自动排放操作。     

海洋平台连续起下钻钻机及关键设备研究

针对当前常规海洋自升式钻井平台钻井作业采用间歇起下钻方式存在的起下钻作业时间长、井下复杂情况多等缺点，提出了一种全新概念海洋自升式钻井平台的连续起下钻钻机，完成了连续起下钻作业流程确定、立根长度确定、连续起下钻系统、排管机、集成控制系统等关键技术和设备设计。该钻机配套常规顶驱，通过采用新增连续起下钻系统设备，改进排管机和集成控制系统的方式实现连续起下钻作业，实现在高位进行钻柱提放、管具上卸扣、钻井液收集等功能，最大起下钻速度可达2 160 m/h，与现有钻机相比，能够大幅提高钻井作业效率，降低井下压力波动，技术跨度相对较小，具有较好的可应用实施性。     

立柱式排管机回转角度高精度测量与自动化控制研究

自动化管柱处理装备的规模应用已成为石油钻井装备的发展趋势。回转运动是立柱式排管机、钻台机械手、二层台机械手、自动井架工等自动化管柱处理装置的重要运动形式。目前,立柱式排管机回转角度的测量主要依赖人工控制,精度低,自动化程度很低。基于高精度测量传感器、液压摆线马达、液压伺服比例系统、PLC控制系统等建立了回转角度高精度测量与控制系统。系统所采集的角度信号传输给控制器后,按既定算法,控制比例伺服阀动作,完成精确的定位与控制。该系统可精确地自动控制立柱式排管机的旋转。蓄能器的应用提高了能量的利用效率,降低了成本。采用立柱式排管机回转角度高精度测量与控制技术,提高了自动化程度、作业安全和作业效率,对钻井施工有重要意义。     

陆地钻机用二层台管具排放系统设计

根据目前钻井施工对管具排放作业安全性和作业效率的要求,结合当今管具排放技术领域的发展趋势,提出了一种紧凑型管具排放自动化系统的设计方案。该系统由机械臂总成、机械手总成、滑车总成、纵向传动系统总成、走台总成等子系统组成,可直接安装在现有陆地钻机的二层台上。系统采用全液压驱动方式,具有轻便、结构紧凑、作业效率高、现场施工安全性好、安装与拆卸方便、维护成本低以及与现有钻机适应性好等特点,可满足钻机起下钻作业时管具的夹持、提升和排放等作业需要。     

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。     

海洋钻机钻杆自动排放驱动装置方案设计

海洋钻机起下钻需要井架工爬上二层台进行手工操作,危险性高,时间长,效率低。在总结国内外钻杆自动排放系统的基础上,提出一种行走式驱动装置方案,驱动方式简单,易于自动化控制,能够大幅增加操作的安全性,降低劳动强度,提高钻机的工作效率,具有较好的发展前景。     

海洋钻井平台立根自动连接系统的设计与优化

顶部驱动钻井系统以立根为单元进行钻进,但立根的连接在国内尚没有成熟的技术来实现,使立根的连接和顶驱钻进不能同步进行。为此,分析了国内外海洋钻井平台钻井船用立根连接系统的发展现状,设计了用于海洋钻井平台的立根自动连接系统。该系统主要由钻杆排放架、钻杆输送机构及立根连接机构组成。利用ANSYS有限元软件对系统及关键部件进行了有限元分析,分析结果表明,系统结构可靠,稳定性好,满足系统长期运行的需要。     

可更换钻头套管钻井工具及工艺研究

采用常规钻机、利用转盘驱动的简易套管钻井技术由于受钻头寿命的限制，只能用于一只钻头钻至设计井深的情况，为此，研制开发了转盘驱动的可更换钻头套管钻井系统。该系统由起下工具、井下锁定工具串及坐底套管3部分组成。进行套管钻进时，井下锁定工具串锁定在坐底套管上，需更换钻头或井下锁定工具串时，往套管内部下入起下工具并解锁锁定装置，起出井下锁定工具串，更换完毕后，再将井下锁定工具串从套管内送入井底，锁定在套管柱末端的坐底套管上，起下过程中可保持钻井液的循环和钻柱的转动。该系统在吉林油田2口井上进行了试验，井下锁定工具串的下入成功率达到100％，并实现了套管正常钻进，但由于打捞矛无法进入到井下锁定工具串的打捞孔中，致使2口井都没有正常起出井下锁定工具串。详细介绍了可更换钻头套管钻井系统的组成、原理、施工工艺及现场试验情况。