针对钻修井作业过程中传统的机械式吊卡的效率低、风险高的问题,研制了全自动液压吊卡。该吊卡采用液压驱动,可以实现司钻远程控制及信号反馈,吊卡主体可进行±90°的翻转,内部设有自锁机构。根据API 8C对设备进行强度校核,并通过有限元分析对主要受力部件进行分析,结果表明该液压吊卡满足设计要求。为了充分验证液压吊卡的可靠性,对设计成果进行了样机试制并进行了功能试验和载荷试验。各项数据表明,该液压吊卡满足现场使用要求。

海洋钻机是进行海上油气开采的必要设备,自动排管机是海洋钻井平台的管处理系统的核心子系统,具有十分重要的作用。排管机液压吊卡是钻具由水平转化为竖直、钻具自动连接、自动转移以及自动排放的核心设备。该排管机液压吊卡已经成功应用于某公司建造的TZ400自升式海洋钻井平台,设计、制造和厂内试验等工作均完成,并成功安装在TZ400自升式海洋钻井平台上。该文主要从设计开发的角度介绍该设备。

由于液压吊卡的承载较大,对其安全性能要求较高,其结构强度能否达到使用要求是关键。对液压吊卡进行结构设计,并通过有限元分析软件Workbench对液压吊卡主要受力部件分析,根据API 8C对提升设备的规范和要求进行强度校核,计算结果表明,液压吊卡能够满足设计要求。为了充分验证液压吊卡的可靠性,对液压吊卡试制并进行了功能试验和载荷试验,验证液压吊卡有限元分析的正确性,并验证液压吊卡的各项功能。各项数据表明,此液压吊卡满足现场使用要求。

在石油钻井起下钻等作业中,液压吊卡的使用可以大大减少人员干涉,提高了作业安全性和高效性。液压吊卡已成为陆地先进的钻机和海上钻井平台(船)的标准配置。文章调研了液压吊卡在海上钻井平台使用过程中出现的故障现象,分析液压吊卡在现场使用中存在的问题,并深入研究主流液压吊卡的液压系统,提出液压吊卡控制系统的优化设计方案,有助于提升吊卡液压系统的稳定性。优化后的液压吊卡已在国内渤海某高端自升式钻井平台上初步测试应用,可以有效提升系统的稳定性和现场作业效率,为液压吊卡制造商优化液压吊卡提供建议。

液压吊卡的诞生改变了钻修井作业模式,让自动化钻修井成为了可能。在确认钻修井作业的功能基础上,进行结构设计。通过传统计算方法以及CAD数字建模技术进行有限元分析计算校核设计。通过危险截面的计算以及有限元分析计算,得到了危险截面的应力计算结论以及液压吊卡本体静力强度,相对位移等。

液压吊卡是石油钻井工程中的重要设备负责钻杆、钻具的起下钻动作。通过了解液压吊卡的工作原理对其可能出现的状态组合进行分析。因液压吊卡各组成元件的寿命及维修时间服从指数分布故可运用马尔科夫模型对其进行可靠性分析并根据马尔科夫的过程原理建立了液压吊卡的马尔科夫状态转移模型。利用收集的液压吊卡可靠性维修性数据计算出液压吊卡处于正常工作状态的概率即其稳态可用度。并找出了系统中可靠度较弱的环节有利于对液压吊卡进行改善处理保证钻井施工安全稳定。