海洋模块钻机高压泥浆系统的研制

在充分考虑南海海域海洋环境、钻井平台结构特点、行业标准、用户要求的基础上,研制了能够满足钻井、固井、井口压力控制等作业要求的海洋模块钻机高压泥浆系统。论述了设计原则,介绍了高压泥浆系统的功能,并分析了关键技术。现场试验及应用表明,海洋模块钻机高压泥浆系统整体性能良好,工艺流程满足钻井平台功能要求,冗余可靠,结构布置紧凑合理,空间利用率高,操作方便,各项指标均达到设计要求。

旋冲钻进系统控制策略研究现状与发展趋势

深部硬岩地层钻进效率低、成本高等问题是深井、超深井钻井过程中长期面临的难点问题。旋冲钻进技术由于破岩效率高、能降低黏滑振动以及钻压传递效率高等优点,在深地资源勘探开采、应急钻孔救援、钻井工程施工等领域逐渐得到应用,呈现出广阔的应用前景。然而,旋冲钻进系统具有强耦合、高度非线性、参数时变性、负载工况多变、多源动力协同等特性,常规控制方法难以取得理想的控制效果。为提升深井、超深井高端钻进装备的可靠性和智能化水平,研究钻进系统的控制策略具有重要的理论研究价值和工程实际意义。对旋冲钻进系统的组成结构及功能进行介绍;从钻速、钻压、钻进轨迹控制等角度综述近年来国内外研究机构和学者的研究成果;最后,对旋冲钻进系统控制策略未来的发展方向进行分析与展望。

钢丝绳在线监测装置在石油钻机中的运用与测试

钢丝绳作为石油钻机提升系统中的关键部分,在整个系统中起着至关重要的作用,被视为石油钻采领域的“生命线”。钻井钢丝绳与普通钢丝绳相比,使用载荷更大,绳速更高(快绳可达18m/s),冲击载荷大,因此更容易损坏。传统的停钻检修钢丝绳不仅实效慢,而且内部损伤没有专业仪器无法检测,这成为油田钻井的重大安全隐患。因此,本文介绍了一种可行的钢丝绳无损、在线监测方式,阐述了石油钻机钢丝绳在线监测系统的构成及工作原理。以ZJ70DB钻机钻井钢丝绳进行试验测试,试验结果表明,该系统能够精确地检测出石油钻机钢丝绳的内、外断丝及损伤状况,同时现场应用情况表明系统装置检测效率高,有效节约了现场用绳成本,降低了检测能耗,能为油田钻机安全作业提供有效保障。

JGZ97型万米超深井钻机死绳固定器研制与安全性研究

针对死绳固定器绳轮强度、安全裕度不足和结构失稳等安全问题,根据JZG97型万米超深井钻机死绳固定器绳轮受力及结构特点,提出采用增加腹板的方法来解决死绳固定器绳轮存在的问题。采用有限元法数值模拟,分析了不同腹板绳轮的结构力学性能,三腹板绳轮的强度、安全裕度均满足钻井作业时的安全要求,确定采用三腹板绳轮。实物测试试验中,三腹板绳轮仿真结果与试验结果的最大相对误差为12.95%,综合分析仿真结果与实验结果基本吻合;线性屈曲分析表明,最大死绳拉力作用下的三腹板绳轮临界屈曲载荷为绳轮实际受载的48.8倍,满足结构稳定性要求。研究表明,三腹板绳轮可以解决死绳固定器绳轮存在的问题,可以为万米超深井钻机结构设计提供支持。

基于粒子群优化的旋冲钻进系统模糊PID控制

旋冲钻进系统作为钻机的核心传动系统,其动态性能直接影响整机装备的运行可靠性。针对常规PID控制器和模糊PID控制器存在参数设定主观性较大、整定较复杂,会导致旋冲钻进系统在复杂地层钻进过程中给进速度和转速控制精度不高的问题,探究了基于粒子群优化的模糊PID控制方法。基于钻机工作机理,设计了旋冲钻进液压传动系统;利用AMESim建立旋冲钻进系统仿真模型,对模型的合理性进行了验证;采用AMESim-Simulink-ADAMS联合仿真平台建立了基于粒子群优化的模糊PID控制方法的系统耦合模型。结果表明:不同载荷下,相较于常规PID控制和模糊PID控制,基于粒子群优化的模糊PID控制能够有效降低旋冲钻进系统超调量,缩短调整时间,减小稳态误差,对系统起步阶段的振荡现象有一定抑制作用,具有更优的控制精度和稳定性。

石油钻机风冷式电磁涡流刹车存在的问题与改进方法

石油钻机配套的风冷式电磁涡流刹车主要包括刹车本体、散热装置、整流装置等关键部件。随着深井和超深井越来越多,风冷式电磁涡流刹车因自身结构原因造成的制动能力不足问题愈发突出。在深井和超深井下钻过程中,钻具越来越长、越来越重,下钻产生的热量也越来越大,散热装置的缺陷日益凸显,一方面导致制动力矩大幅下降,另一方面可能发生定子和转子“抱死”现象,甚至烧毁励磁绕组。同时还存在可控硅整流装置不能对励磁电流进行反馈,系统运行状态监测不准确,司钻操作人员操作方式不正确等问题。针对这些问题,可以通过降低转子的热变形,降低下钻速度,改造冷却方式,将可控硅整流装置由开环控制系统升级为闭环控制系统,完善电磁刹车运行状态指示,纠正司钻操作习惯等一系列措施和方法 ,实现风冷式电磁涡流刹车在使用过程中的安全性和稳定性。

基于名义应力法与局部应力-应变法的绳轮寿命评估

死绳固定器绳轮在钻井生产实际使用中承受着高强度交变载荷,极易发生疲劳破坏。为准确评估绳轮的疲劳寿命,以JZG18C型死绳固定器为研究对象,结合Goodman等寿命曲线修正的名义应力法和Morrow弹性应力修正的局部应力-应变法,估算死绳固定器绳轮在最大死绳拉力下的疲劳寿命。结果表明:JZG18C型死绳固定器绳轮寿命薄弱位置为传感器支臂过渡圆角处(疲劳寿命安全系数n 1=0.4351),在名义应力法及局部应力-应变法下绳轮薄弱位置处的最小疲劳寿命分别为38194次(3.5年)、37120次(3.4年),2种疲劳寿命评估的理论计算结果与有限元分析得到的疲劳寿命结果分别相差0.38%、2.51%,验证了以名义应力法与局部应力-应变法评估死绳固定器疲劳寿命的可靠性与准确性。

浅谈如何对石化企业设备安装工程造价进行有效控制

随着工业的不断发展,石油化工逐渐成为各个国家发展的重要关键,因此有必要对石化企业进行关注。对于石化企业来说,设备的使用是顺利生产的重点,对设备安装工程进行造价控制,不仅可以保障设备运行的质量,还可以将工程造价控制在合理的范围。基于此,在充分了解石化企业重要设备、安装工程重要环节以及影响工程造价的重要因素后,针对设备安装准备工作和设备开箱检验工作提出有效控制造价的策略,帮助石化企业控制成本,减少不必要的财力和物力浪费。

电动钻机数字发电系统的控制原理与故障维修

数字化是石油钻机电控系统的发展方向,对比钻机模拟发电系统,数字发电系统具有控制精度高、响应速度快、结构简单等优势,并且具备故障自诊断功能。介绍数字发电系统的调频原理、励磁原理、并机及功率分配原理,石油钻机数字发电控制系统的常见故障及处理方法,为钻井现场正确使用数字发电系统提供参考。

石油钻机电气控制系统及其功能优化研究

石油钻机具有较高的自动化水平,电气控制系统在其运行过程中发挥着关键作用。研究过程以ZJ70/4500DB型钻机为分析对象,探究其电控系统的结构组成及配套的设备设施。进一步分析了绞车和泥浆泵在传动性能上的不足,提出相应的变频优化技术方案。在绞车变频传动改造中,采取增加辅助刹车装置和大钩自由下放的技术措施。在泥浆泵变频传动改造中,采用新型双馈电机调速系统代替原本的直驱控制系统,通过仿真模拟,检验了优化方案的可行性。

石油钻机固控电气设备自动化研究

伴着原油和天然气探测开发技术的不断进步,钻探用的钻井液处理方式自动化技术成为提升钻探作业效率和操作安全性的关键方法,文本介绍了石油勘探设备控制系统内电气组件的智能应用,涵盖了控制系统具备的构造特性、自动化手段核心应用、以及自动化体系优点与难题。本文概述了自动化控制技术在提高设备的稳定性、降低人工参与、提高数据监控的准确性在该领域的作用力,并预测了将来的发展趋向技术需求及规范,这篇文章旨在在于为石油钻探领域在固体控制系统自动化控制解释理论基础和实际案例。

石油钻机液压盘式刹车安全性分析

为了提高液压盘式刹车在石油钻机上的工作安全性,对液压盘式刹车工作原理、安全风险进行了分析,说明了设计上采取的安全风险削减措施。同时分析了维修保养不善导致的安全隐患,针对安全隐患提出了设置刹车监测系统,以及对液压盘刹刹车功能、性能及阀件工作状态进行实时检测及预警的安全性提升策略。该刹车监测系统的实施将大幅提升钻井作业的安全性。

15000 m顶部驱动钻井装置的研制

为满足超深层油气勘探开发对钻井装备的需求,结合北京石油机械有限公司系列顶驱的研发经验,研制了15000 m顶驱。依据15000 m钻机的技术参数确定了主要技术参数;根据钻井工艺要求,设计了总体结构方案;应用模块化设计、理论计算和有限元分析等方法,对关键模块进行了结构优化,分析了实时监测与维护技术、一键式协同控制技术和自动润滑技术。台架性能试验结果表明:该装置的各项性能指标均符合设计要求,启停、运行平稳,控制精准,装配合格,自动化和智能化水平高,能很好地满足15000 m钻井工况要求,有效提升了钻井作业效率和安全性。研制结果可为超深层钻井技术与装备的进一步研究和应用提供技术借鉴。

石油钻井机刹车块磨损实验及力学性能分析

在石油钻井操作中,刹车系统必须频繁地执行整体制动,这一过程中刹车块快速地将能量转化为热能,导致其表面温度剧烈升高,因此刹车块的耐磨和抗热退化能力对于维持系统的稳定性和安全性至关重要。对比在相同配方条件下添加玻璃纤维和石棉两种刹车块的耐磨性和热稳定性表现,找出性能更优的刹车块制作方法。在130~170 N的载荷和200 r/min速度下进行测试,结果表明,虽然两者的摩擦系数和磨损率的增长趋势相似,但在高负荷和持续摩擦环境中,玻璃纤维增强材料展现了更高的性能稳定性和更长的寿命,说明其在提高系统可靠性和降低长期维护成本方面潜力更大。

交流绞车润滑油站设计及应用

石油钻机绞车的润滑系统主要由油箱、油泵、过滤器等附件组成,目前绞车润滑系统的油箱、润滑油泵等均布置于绞车底座内部,所以造成润滑系统安装和操作均十分困难,而且出现故障时维修也不方便。本文结合石油绞车现场使用工况,以JC70DB绞车为例,设计了一种独立模块的绞车润滑油站,即以减速箱自身箱体作为油箱,外置综合油站。并通过厂内实验验证了该润滑油站的合理性,该油站适合绞车的使用工况。润滑油站模块化设计,通用型强,可配套于各系列功率的绞车。

数字孪生技术在石油钻机顶驱故障诊断中的应用

利用高级三维建模与仿真技术实现对石油钻机顶部驱动装置故障的动态可视化演示,优化模型创建和导入过程,并通过Virtools软件的强大三维开发功能,实现高度逼真的三维场景建立、人机交互以及环境效果模拟。在3ds Max中构建顶驱及场景的精确模型,确保每个细节都能精确反映实际设备的构造和工作原理,从而获得稳定可靠、功能全面的石油钻机顶驱可视化数字孪生系统。该系统不仅能够帮助操作者轻松进行故障诊断,选择不同的故障类型并观察故障发生的过程,还能仿真分析故障对整个系统的影响。

煤层气钻机整体移动装置的优化研究

煤层气作为一种清洁能源,其开发利用对于优化能源结构、促进环境保护具有重要意义。然而,煤层气钻机在整体移动过程中的效率和安全性问题,一直是制约煤层气高效开发的关键因素。针对煤层气钻机整体移动装置的现有不足,提出了一系列优化措施,旨在提高其同步性、移动效率和作业安全性。通过理论分析和实际应用验证,本文的优化方案能够不仅提高了钻机的移动同步性和效率,还降低了维护成本和作业风险,显著提升了煤层气钻机的整体性能,为煤层气产业的可持续发展提供技术支持。

如何做好石油钻机设备的封存管理分析

在石油勘探与开采期间,石油钻机是不可或缺的机械设备之一,决定了油田钻探效率和质量。为了保障石油钻机设备的运行性能和使用寿命,要做好其封存管理工作。基于此,本文分析了石油钻机设备封存管理的重要性,并通过对封存前的准备工作、封存过程中的技术措施、封存后的维护与监管以及重新启用的流程等方面进行详细分析,为保障石油钻机设备在封存期间的性能稳定和未来的顺利启用提供了全面的指导。

针对石油钻机变频器故障诊断方法研究

现阶段,变频器在石油工业中能够释放出不可替代的价值,在石油钻机技术更新迭代、升级改造过程中,持续推动石油机械技术广泛应用。随着变频器可靠性与安全性的不断提升,针对石油钻机变频器的容错控制技术已经获得了突飞猛进的发展,在精准诊断变频器故障的方法上日臻成熟。本文通过研究石油钻机变频器故障诊断方法,降低变频器故障造成的石油钻机旋转、起升、钻井液循环、控制、传动、底座、动力驱动和辅助作业系统异常,提升了作业效率、水平,大幅度提升变频器的容错控制能力。

变频钻机电气控制系统发展探析

变频钻机是钻井设备中的一个重要组成部分,而电气控制系统则是钻机的核心系统。在我国油气资源丰富的西部地区,由于受到地理环境和技术条件的制约,多采用高转速大扭矩的螺杆钻具,因此对钻机的电气控制提出了更高的要求。随着科学技术的发展,变频驱动技术已经成为新型钻机控制技术的主流,它能显著提高钻机的效率、降低油耗,还能实现安全生产。本文阐述了变频钻机的工作原理和特点,分析了其电气控制系统的结构及其关键技术,指出了目前该领域存在的问题和不足,并探讨了变频钻机电气控制系统未来的发展方向,为变频钻机电气控制系统的研究提供了理论依据。