为了推动我国钻机技术的不断进步和钻机配套技术的快速发展,在阐述电力拖动技术、自动化控制技术、传感检测技术、机器人技术、网络信息化技术和计算机集成控制技术在国内外钻机上的应用现状后,指出未来钻机的新技术研究主要围绕智能钻井、集散控制、远程司钻和在线故障检测及诊断展开;环境恶劣、工作载荷大、危险系数高等是钻井作业的特点,随着...
为了解决扭矩控制记录装置存在的扭矩标定及扭矩控制误差过大的问题,研制了一种液压管钳扭矩标定仪.介绍了液压管钳标定仪的硬件和软件设计.所设计的信号调理电路在采样电阻和A/D转换电路之间,增加了由超高精度、超低失调电压的运算放大器OPA2364构成的电压跟随缓冲电路,不但降低了信号的失真,还可以降低运算放大器的失调电压对测量精度的影响....
针对日光油田Cardium组致密油开发需要大量高效低成本的水平井钻井和多段压裂等特点,研究并应用了致密油大位移水平井钻井技术.考虑大位移水平井复合钻井的特殊要求,建立了三段组合圆弧井眼轨道模型,深入研究了井身结构、油基钻井液、钻头优化和钻具组合等关键技术.对3口先导试验大位移水平井丛式井组和3口相邻水平井丛式井组的经济效益进行了评...
针对目前我国铁钻工研究起步较晚、市场需求量大、钻井作业发展受到限制的问题,研制了适用于φ73.0～ φ247.7 mm钻具的伸缩臂式铁钻工.该铁钻工有3种控制模式,性能先进,布局紧凑,维护方便,能实现上、卸扣“一键式”自动化操作,具有定位精度高、动作连贯、操作灵活、运行平稳等特点,可用于井口和鼠洞作业.现场应用结果表明,伸缩臂式铁钻工上、卸扣...
基于软球模型和Hertz-Mindlin接触模型建立了钻井振动筛的DEM分析模型,结合三维离散元分析软件EDEM对固相颗粒群在筛面上的运移过程进行仿真.选取了6种不同粒径颗粒,针对固相颗粒在筛面上的抛掷运动、运移速度及透筛率进行了分析.分析结果表明,固相颗粒在筛面主要通过抛掷运动来实现向前运移,且抛掷指数是一个动态变化值;随着振动筛工作的进行,...
目前国内在石油钻机自动化技术方面取得了一定进展,但与国外先进技术相比,仍存在着较大差距.阐述了国产石油钻机在变频传动（VFD）和晶闸管整流传动（SCR）、基于PLC的数字控制以及管柱处理设备等自动化技术方面的现状,分析了国内在钻机自动化系统统一规划设计、钻机电机定制化开发以及现场电气设备安装等方面存在的问题及原因,并通过与国外同行...
井底自激振荡脉冲粒子射流钻井工具是一种集成脉冲射流技术与粒子冲击破岩技术的钻井提速工具,可以在井底实现钢制粒子的自循环冲击破岩,并伴有一定的压力脉冲效应,二者联合实现高效破岩.为了全面掌握工具的结构尺寸对压力脉冲效应、粒子自吸效果和破岩效率的影响规律,设计加工了模型工具,并利用模型工具在室内开展了压力脉冲测试、粒子吸入量测...
常规的手动机械式吊卡采用全手工作业，工人劳动强度大，工作安全性得不到保证，严重制约了钻、修井效率。为此，研制了液压翻转式吊卡。该吊卡采用液压驱动液压缸的伸缩，通过连杆机构实现左、右活门的打开和关闭；通过旋转油缸驱动翻转机构实现吊卡主体翻转±90°；吊卡内部设有锁舌体自锁机构，避免因振动等原因导致锁舌体解锁，造成安全事故。...
目前国内生产的直流钻机没有能耗制动功能,由于生产进度的原因,司钻经常使游吊系统下放得很快,在接近钻台时快速刹车,这种操作方式不仅会损坏设备,同时存在安全隐患.为此,设计了石油钻机智能缓冲防喷装置.该装置由主控计算机、绝对值编码器、悬重检测变送器、报警装置、输出信号以及刹车系统等组成.装置通过安装在绞车滚筒轴上的绝对值编码器实...
自动液压动力卡瓦是井口机械自动化的重要一环.介绍了液压动力卡瓦的产品分类及特点,概述了液压动力卡瓦技术发展现状,尤其对当前NOV、B＋V以及Weatherford公司的典型液压动力卡瓦的结构参数和性能特点进行了重点分析研究.最后指出了液压动力卡瓦的发展趋势：①向承载多样化,夹持多元化方向发展;②向高安全性、高可靠性方向发展;（③向控制操作...
为适应市场对钻机自动化、智能化、无人化操作的需求,以及贯彻以人为本的HSE理念,研制了TJG 93/4-10自动井架工.该产品主要由主轴旋转单元、多臂移动单元、钻柱检测控制单元及电液控制系统等4部分组成,能够适用直径为73.0～247.6 mm （27/8 ～93/4 in）的钻具,最大提升重力达到100 kN.研究及试验结果表明,TJG 93/4-10自动井架工结构设计合理,排...
介绍了3家国外公司的远程控制顶部驱动水泥头（Halliburton公司CommanderTM 1000水泥头、Weatherford公司BA-RCTDH水泥头及Baker Hughes公司LaunchPROTM水泥头）的结构、工作原理等技术情况.对比分析了3种水泥头技术性能、胶塞投放方式和控制方式等特点.分析结果表明,远程控制顶部驱动水泥头具有高耐压、高承载及高承扭等特点,是适用于套管及尾...
针对井架整体轮式移运系统设计中存在的不足,设计了可旋转井架轮式移运系统.该系统利用油缸实现拖座与井架的连接及井架与底座的对接;每个轮轴增设了盘式制动装置实现对拖座的制动;增设了旋转功能实现较小转弯路况的转弯.为了实现旋转功能,把与井架产生连接或作用的部分作为一体,把与车桥连接的部分作为一体,这2部分靠面接触支撑井架大的压力,中...
针对国内煤层气勘探开发的作业特点,设计研制了模块小、质量轻、拆卸及安装快捷的MZJ20DB集装箱式煤层气钻机.该钻机模块采用集装箱式结构,主要由集装箱式多节套装井架、底座、主机橇、电控房、发电机房和固控罐等组成;满足山地复杂路况的运输要求,各模块尺寸控制在长10 m、宽3 m以内,质量控制在20 t以内;整体布局合理紧凑,井场面积40 m×20m;采...
为满足中东地区温度0 ～55℃、湿度100％的沙漠环境钻井作业要求,研制了在使用油基钻井液条件下能够正常工作的沙漠快速移运钻机固控系统.系统采用独特的罐底设计和清砂结构,满足零排放的要求,储备罐、混合橇采用自背橇式结构,吸入罐和振动筛罐能实现整体快速移运,同时该固控系统还配套了消防系统,满足HSE的要求.试验和现场应用结果表明,该固控...
为满足俄罗斯油气田丛式井低温钻井作业的需求,研制了ZJ40/2250DBG轨道钻井装备.该钻井装备主要由轮轨式移运装置、底座、井架、钻井液净化系统、机泵组、控制系统以及井口工具等组成.整套装备和附属设备安装于交互式可续接的专用轨道上,通过装备自身液压动力驱动,按照设定的方向整体沿轨道滚动平移,实现作业区内丛式井的钻井作业.该装备利用工...
国内连续管作业机虽然已经有了较大的发展,但是国内开发的相关软件功能模块比较单一,大部分连续管作业配套软件基本依靠国外公司开发的相关产品.介绍了4种国外连续管作业软件现状,并对其软件架构进行深入分析,认为一个完整的综合作业软件应该有几个应用模块：①数据采集模块.采集并监控作业关键参数,为力学模拟、流体模拟和疲劳评估提供基础数据...
针对深水油气管柱紧急断开时闸板防喷器剪切坐放短节作业的安全可靠性,基于材料损伤理论建立剪切过程有限元仿真分析模型,分析剪切过程中剪切短节应力场、应变场的演变规律,并研究刀型、材料属性对闸板剪切力的影响.研究结果表明,闸板防喷器剪切能力公式分析结果较为保守,有限元仿真评估结果较为准确,具有较高的实用性;剪切短节被切断过程中,短...
密封技术是水下井口装置的关键技术之一,密封性能的优劣直接影响并决定整个海洋石油开采系统的安全性和可靠性.介绍了国内海洋水下并口装置密封技术现状,尤其对美国Vet-coGray公司的VX、VX-2、VGX、VGX-2、VT、VT-2等垫环密封和SG-LTR环空密封、Dril-Quip公司的环空密封以及Aker公司的环空密封的结构技术参数和性能特点进行了重点分析研究.同时...
针对天然气井喷爆炸后爆炸冲击波直接作用对象——钻台装备,采用TNT当量法及多物质耦合模型开展结构位移响应、超压响应及爆炸能吸收大小研究.研究结果表明,司钻房前舱壁钢板及玻璃中部偏左侧、就地工具房及就地电房前舱壁钢板中部为最大变形位置;钻台结构迎爆面连接部位较易发生破坏;司钻房后舱壁钢板比前舱壁钢板吸收更多塑性能,破坏更严重,且...
为满足水深更深、钻深能力更强的海洋钻机的需求,研制了9 000 m海洋超深井钻机井架.该井架最大钩载6 750 kN,满足海洋9 000 m钻机作业需要.通过有限元分析优化及采用单斜瓶颈式结构,减轻了井架重力;采用新型栓装结构,降低了安装难度;采用了三维设计技术,减少了加工制造过程中的问题.最大钩载静载荷试验中测得的最大应力为120.2 MPa,测试点材料的...
基于水下卧式采油树使用工况和结构特点,确定了水下采油树静水压试验方案,完成了水下卧式采油树静水压试验装置设计和关键结构设计,在此基础上拓展了试验装置的功能和用途.该试验装置具备采油树静水压试验时所需的连接、密封、承载等功能,装置中螺纹式连接接头可用于金属密封垫环预紧力的测试,建立的金属密封垫环工作内压与预紧力之间的对应关系...
针对同心多管分注工艺存在管柱不具备洗井功能和不具有井控保护能力的缺点,研究开发了海上同心多管分注洗井防溢流工艺技术.该技术可实现地面直接调节各层注入量,精确控制各层注水量,有效解决大斜度井无法钢丝作业的分注问题;多通道精确注水,有效解决多介质注入问题;能实现不动井口条件下的管柱提升,建立洗井通道,有效解决海上油田注水井洗井不...
插桩作业是自升式钻井平台重要的工作之一,也是平台出坞以后进行其他工作和平台迁航到作业地进行钻井作业的前提.在介绍国内、外自升式钻井平台插桩技术现状的基础上,对自升式钻井平台插桩作业问题进行了讨论,包括海洋调查、工程调查、平台的穿刺问题、平台插桩操作过程中的问题及升降锁紧等重要设备的性能分析.指出平台穿刺问题基本上都是对地...
2014年10月5日，西部钻探国际钻井公司70528队承钻的玉门油田酒东区块长307井钻至4450m井深，安全钻穿这口井最大难关红层段，顺利完成“井底位移向北不超过50m”的设计指标。
水下采油树生产通道是海洋油气井井底油气产出的通道,通过对通道进行开启和关闭以及节流实现对油气生产的控制.在介绍水下卧式采油树结构的基础上,运用CFD软件对水下采油树生产通道进行流体动力学三维数值模拟,研究液压驱动生产主阀开启和关闭的流动特性,并对生产通道的设计提出建议.建模时入口条件设置为速度入口边界条件,出口为压力出口边界条...
隔水管灌注阀是海洋隔水管系统配套的关键设备之一,是隔水管系统的安全保障设备.首先介绍了隔水管灌注阀的功能,并在此基础上重点介绍了Cameron公司的灌注阀以及Hydrill公司的外置式灌注阀和弹性元件式灌注阀的结构特点,同时给出了灌注阀配置的计算方法.最后分析了隔水管灌注阀国产化研究面临的技术难点,并提出了隔水管灌注阀国产化建议：充分调...
水下采油树油管悬挂器是水下生产系统的关键设备,其密封性能关系到深水石油开发的成败.介绍了国外ABB Vetco Gray公司、Cameron公司、Dril-Quip公司和FMC公司的水下油管悬挂器密封技术,阐述了密封作用的原理,并对国外公司不同类型密封圈的性能进行了对比.同时分析了水下油管悬挂器密封的关键技术,总结了高温、高压、强腐蚀环境下油管悬挂器密封...
加大隔水管处理系统技术研究力度,快速实现该系统的国产化对推动我国海洋石油装备的全面发展意义深远.在介绍国内、外隔水管处理系统发展现状的基础上,对隔水管处理系统进行了技术分析,主要包括卧式隔水管处理系统和立式隔水管处理系统,并将两者进行了对比,其主要不同为存储方式对平台结构的影响、工作效率与安全性、隔水管移运吊机和存储指梁....
为了采集张紧器运行过程中各项重要参数,实时掌握张紧器状态,依据海洋钻井隔水管张紧器控制系统工作原理,设计了钢丝绳式隔水管张紧器远程监控系统.监控系统包括张紧器液缸与蓄能器之间的抗反冲控制、液缸和钢丝绳位移检测、升沉运动检测、钢丝绳寿命与维护提醒等7个功能模块.针对隔水管张紧器的3种事故工况,设计了状态判断与系统维护软件算法流...
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