针对石油钻台机械手的电动化研究,介绍了采用的伺服电动缸的原理、特点及结构形式,分析了伺服电动缸在石油钻机的钻台机械手上的应用,展望其发展前景。

石油钻机井架和底座是钻机的两个重要组成部分,是钻机钢材用量的主要所在,其质量和钢材用量约占到整套钻机质量和钢材用量的30%左右。使用较高强度的高强钢有助于实现结构的轻量化,但片面追求结构用钢强度高易产生新的问题。文中对石油钻机井架底座结构用钢的特点、技术要求进行了分析,并提出了石油钻机井架底座结构用钢需考虑结构刚度和稳定性、钢材屈强比、制造工艺性及市场因素等问题和建议。

API 4F第五版于2020年12月开始生效,该规范明确规定要用合理的方法对钻机结构进行稳定性分析与设计,稳定性分析与设计应按照AISC 360中C部分相关内容进行。直接分析法因其自身的优点,被推荐为首选的稳定性分析方法。STAAD.Pro作为国际上常用的有限元结构设计分析与计算软件,内置了包括美国、德国和中国等国家的标准型材库,并可按照相应的结构规范进行设计。文中通过应用STAAD.Pro软件对石油钻机用井架进行稳定性分析,进一步验证井架的设计满足实际的使用要求。

石油钻机用调速型液力偶合器用于与交流电动机配套而取代柴油机和液力传动装置配套的动力机组。该偶合器由冷却系统、旋转系统、供油系统、排油系统和辅助系统等组成。偶合器具有无级调速且变化范围宽、可空载启动、隔离振动、有过载保护、适应恶劣工况和气候、可手动或自动控制等特点。现场实际运行表明,与电动机配套的2台调速型液力偶合器机组与2台190型柴油机及液力传动装置机组相比,偶合器机组每年可节约电费78.6万元。

为有效地研究钻机自动送钻系统的性能 ,以微机、电液伺服阀、油缸和拉力传感器等 ,构成钻机自动送钻模拟实验装置的加载系统。由于组成加载系统的物理环节不可避免地存在非线性 ,常规的PID控制器误差较大 ,因而采用自组织模糊控制 ,提高了系统的控制性能。实验表明 ,在阶跃信号作用下 ,系统输出稳定 ,最大稳态误差 2 3% ,最大超调 5 5 % ,调整时间 8s ,峰值时间 2 4s ;系统对正弦信号的响应输出稳定 ,调整时间 9s左右 ,稳态误差小于 3%。

现阶段,在地下油气资源开采过程中,一般是以石油钻井设备为主实施相应的钻采工作,大多数石油钻机设备将液压盘式刹车当成基本的制动系统,要想将此种设备的优势全面体现出来,提升设备稳定性,使设备处于安全运行的状态,就应当进一步改善液压盘式刹车的性能。结合该种现象,以液压盘式刹车组成结构为主,结合储能器的运行原理全面探究了对刹车力矩造成各项影响的基本因素,全面论述了需要掌握的各项要点,在明确各项注意内容的基础上为液压盘式刹车系统稳定运行提供良好的依据,达到相关系统和设备稳定运行的目的,进而推动石油钻井设备工作良好开展。

通过对油田打钻具体工作过程的研究,提出针对石油钻井的各种不同工作环境引入＂学习控制系统＂。通过采集某一地区首次打＂探井＂的操作判断过程和钻井仪表数据,建成一套适用于该地区的钻井生产工程数据库,使石油钻机制造智能化控制得到提升。从而降低司钻人员工作强度和提升钻机可控制性,为未来的无人值班作业和无人操作钻井奠定基础。

针对石油矿场丛式井钻井作业,钻机必须进行整体移动的工况要求,介绍了国内外用于丛式井钻井的陆地钻机与海洋模块钻机整体移动的棘轮棘爪式移动装置、摩擦式移动装置、有轨滚动式移动装置、无轨滚动式全方位移动装置,重点介绍了上述四种移动装置的结构、工作原理以及应用现状。从适应性、可靠性、经济性等各方面比较和分析了各种移动装置的性能及优缺点,提出了适用于陆地石油钻机和海洋石油模块钻机的丛式井石油钻机移动装置模式。

本文介绍了进口K650车装钻机上起升绞车液压系统的组成及工作原理.该系统采用了液压伺服调排量装置配以手动组合调压换向阀使绞车马达的换向、变速、停止与制动所有控制都集中在一个手动组合阀上可根据需要对绞车马达进行无级调速.提高了钻机的功率利用率和钻井效益.值得在具有同类工况的液压系统中推广.

随着石油钻采的不断发展,钻井施工难度日益加大,很难满足井下石油钻采作业强度和效率的需要。在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了石油钻机关键设备中钻孔器、防喷器、泄油器和油管牵引器的液压系统。为推动国产石油钻采系统关键设备技术水平的提高,在分析井下石油钻采关键设备中液压系统的主要特征并对其组成和功能进行评述的基础上,对国内外液压系统在石油钻机上的应用现状进行综述。结合国内外研究进展,提出了井下石油钻采关键设备中液压系统向高可靠性、高劳动强度、高工作效率和低故障率方向发展的建议。