基于安全接头的顶驱钻柱转矩无线测量技术研究

钻柱转矩作为反映钻具工作状态的重要参数之一,对其进行转矩测量尤为重要。本文设计了一种基于顶驱安全接头的转矩无线测量系统。以实验试件表面应变等效替代型号为AJ-H203安全接头表面应变,制作了安全接头实验试件,对安全接头和实验试件进行了有限元静力学仿真,并完成了实验试件的测量实验,实验灵敏度为9.447 V/(kN·m)。实验灵敏度与理论灵敏度偏差为0.04 V/(kN·m)。表明:实验试件替代安全接头模型进行实验是合理的,说明可以通过安全接头进行顶驱钻柱转矩的测量。

一种液压驱动顶驱下套管装置的研制与应用

随着顶驱技术的发展和广泛应用,我公司研制了一种液压驱动的顶驱下套管装置,该装置顶端与顶驱主轴连接,通过驱动油缸驱动楔形卡瓦卡紧套管,结合顶驱的旋转和起下功能,完成下套管作业。下套管装置设计有芯轴密封结构,该结构能够与套管内孔形成密封,可在下套管同时进行泥浆循环,减少了下套管作业时井内事故的发生。该装置目前已完成42口井下套管作业,作业成功率100%,下套管装置应用降低了工人劳动强度、提升了下套管作业效率和下套管作业成功率。

钻柱纵-扭耦合非线性振动的顶驱控制研究

本文基于钻柱纵-扭耦合振动的三自由度集总参数模型,利用数值仿真研究了顶驱控制对钻柱粘滑振动和跳钻现象的抑制效果。结果表明,调谐k-c控制对钻柱振动系统的粘滑振动和跳钻现象有一定程度的抑制作用,但是在输入角速度较大而标称钻压较小或者输入角速度较小而标称钻压较大时的抑制效果并不理想。调谐I-k-c控制可以成功地消除输入角速度和标称钻压变化对钻柱粘滑振动和跳钻现象带来的影响,使得输入角速度和标称钻压不论取何值,钻头的转速均稳定在给定的输入角速度附近,减少了钻压、扭矩和轴向位移的波动。

外夹式顶驱下套管装置的研制及应用

下套管质量的好坏直接影响固井工艺和井筒质量,为提高大位移水平井的下套管质量和作业效率,研制了新一代外夹式顶驱下套管装置。通过对结构的优化设计、轴承的优化选型、指针系统设计以及监测系统与司钻房顶驱控制的结合,解决了原有顶驱下套管装置作业时易损坏套管、长时间旋转本体发热、灌浆或循环泥浆易漏失、无法由司钻统一控制等问题。通过厂内试验证实了该外夹式顶驱下套管装置研制成功,经在辽河油田现场应用,证实了该装置在大位移水平井下套作业中能高效、高质量地完成水平段下套管。

基于Amesim的顶驱刹车系统的仿真分析

为了能够更好地指导现场顶驱刹车液压控制系统的维护调整,以顶驱刹车系统为研究对象,通过分析刹车体及其液压控制系统结构,建立了刹车和液压缸活塞运动方程的数学模型。通过查阅在用顶驱液压手册,将顶驱刹车液压控制系统分为三类,然后利用SimcenterAmesim软件构建顶驱刹车及其液压控制系统的Amesim仿真模型,得到三种不同液压控制系统的顶驱刹车液缸的位移-时间曲线和压力-时间曲线,直观清晰地表现了顶驱刹车工作过程的动力学特性。同时,通过软件批处理功能分析了蓄能器不同的初始充装压力和阻尼孔大小对顶驱刹车动作的迟滞和缓冲作用,进而明确了蓄能器安装位置和初始参数对系统的影响规律。

基于Solidworks的顶驱提环建模与有限元分析

利用Solidworks软件依据测绘实物顶驱提环结果建立了顶驱提环实体模型,并通过软件自带Simulation进行了有限元分析。通过建模和分析,展示了该顶驱提环在2250kN载荷作用下应力分布及变形情况,找出最大应力出现在耳环外侧部位,属于顶驱提环最危险部位。由于顶部钻井驱动装置箱体限位作用,使得最大位移发生在顶驱提环的中部,应变呈现中间向两侧增加,且最大应变出现在耳环孔置。并以此结果指导顶驱提环维保应当重点关注部位。

顶驱下套管技术在东海的运用效果研究

在海洋石油钻井作业过程中,固井是作业风险最高的环节之一,直接关系到钻进过程中的井下安全、完井过程中的储层开发以及后期增产措施的实施。下套管作为固井施工程序中至关重要的一环,套管的上扣质量、套管是否顺利下至设计井深,对后续钻井都有着较大的影响。随着石油钻井中作业井难度的不断增加,深井、超深井、大位移井的数量也在不断增加,这些高难度井的下套管作业成为一项很大挑战。顶驱下套管技术作为一项新兴技术,正是解决以上问题的重要手段之一。因此,文章详细介绍了顶驱下套管技术的工作原理、设备特征、操作方式以及实际应用中的优缺点,并提出改进建议,为后续现场采用顶驱下套管技术提供借鉴与参考。

顶驱吊环测量装置的设计与应用

本文涉及石油天然气钻井技术领域,介绍了顶驱吊环测量装置的设计内容,根据顶驱工作原理和结构选择了基于单片机控制的电路信号处理方式对测量装置进行设计,高效准确地完成了顶驱吊环倾角的测量。

基于顶驱多种故障分析的设备维保探究

顶驱是机电液一体化的钻井设备,结构复杂,使用环境恶劣,其故障具有多样性和突发性。由于顶驱在钻井平台运行中扮演着举足轻重的角色,因此加强顶驱各项功能的监测,及时发现设备潜在问题,做到预防性维护就显得极其重要。顶驱故障的解决过程牵涉到机械、电控、液压等方面,属综合性逻辑推理分析,需提高对设备原理的认识。以顶驱工作原理的分析及国产北石顶驱在生产中典型故障的分析为依据,提出顶驱故障分析的种类、原则、方法,以及顶驱维护保养的重点,以便将来发生顶驱设备故障时能够快速找到设备故障的原因,及时解决设备存在的故障问题。

顶驱吊环防撞监测系统

为提高顶驱吊环操作钻井作业的安全性,防止吊环倾斜状态下与二层台发生碰撞事故,研制了顶驱吊环防撞监测系统,用于在线监测顶驱吊环实时作业情况,保证作业安全。该系统主要由测距、测斜、电压监控、报警处理和数据接口一体化模块组成,通过对现场数据的采集分析证明,该系统具备较强的工程意义。

DQ90BSC顶驱高转速闭环控制编码器丢脉冲故障研究

介绍了DQ90BSC顶驱用西门子S120变频器驱动主电机控制系统硬件拓扑结构,结合在转速闭环控制模式下,顶驱给定转速超过120 r/min时,顶驱变频器报“F31118编码器1:转速差超公差”故障停机现象,深入剖析转速闭环和开环控制原理及转速闭环和开环模式切换原理。利用STARTER软件trace功能,实时分析给定转速和实际转速曲线,借助示波器测量编码器A、B通道实际反馈波形,综合分析了由于编码器线路电磁干扰导致丢脉冲的原因,按照EMC电磁兼容性规范,重新采购屏蔽双绞电缆,对编码器线路重新进行铺设后,彻底解决了转速闭环控制模式下高转速丢脉冲的故障,大大提高了设备运行稳定性和可靠性,且减少了设备故障停机时间。

漂浮+顶驱下套管技术在大港油田赵东CP3-D18-XX井中的应用

大港油田赵东CP3-D18-XX井为一口水平生产井,其中完钻井深3064 m,水平位移2288 m,ϕ244.5 mm套管下入至2998.69 m。该井311.1 mm井眼裸眼段长,井眼轨迹复杂且清洁困难,导致套管下入摩阻大,套管下入悬重不足,采用常规下套管方式无法下入到位。结合漂浮下套管与顶驱下套管工艺的特点,采用漂浮+顶驱下套管工艺技术,完成ϕ244.5 mm套管下入工作。通过现场应用及评价,在常规下套管方法不满足施工要求时,推荐在水平井中采用漂浮+顶驱下套管工艺,不仅可以克服套管下入摩阻大、大勾载荷不足等问题,在遇阻时还可快速旋转活动套管,极大降低了下套管黏卡风险,保障了现场作业安全。

顶驱修井技术研究与发展方向

对顶驱在修井作业中存在的优势进行了研究与分析,通过对比分析三种顶部旋转设备的性能和参数,提出了对顶驱修井结构装置方案设计,完成模型设计及仿真研究,开展了应用工艺分析,最后结合目前修井形势,对未来顶驱修井作业发展趋势提出8项发展方向,为顶驱修井的技术研究和发展提供指导和参考。

钻井顶驱保护接头断裂原因分析

某钻井队在钻井生产过程中,钻柱上部的顶驱保护接头发生了断裂失效事故。为了确定该顶驱保护接头的断裂原因,对该顶驱保护接头外螺纹的断口形貌进行了宏观和微观分析,对接头材料的力学性能和金相组织进行了试验分析。结果表明,失效的顶驱保护接头材料的理化性能符合API Spec 7-2—2017标准的要求,但其材料的纵向冲击功平均值低于技术规格书的要求。该顶驱保护接头由于其螺纹部位承受了较大的载荷,从而使螺纹根部发生了变形并形成脆性马氏体组织和微裂纹,随后在使用中该裂纹疲劳扩展,最终发生了断裂失效。

新型小型化顶驱关键技术研究与应用

随着页岩油气非常规资源勘探开发不断深入和智能钻井技术的不断发展,对钻井动力设备的要求越来越高,文章研发了适用于40钻机的新型小型化顶驱设备,对小尺寸顶驱主机设计、低故障率的电液控制系统设计、主轴旋转控制技术等关键技术开展了攻关与研究。首创采用单编码器双通道的控制方式,建立了矢量调速闭环控制模型,创新的设计了承载梁扶正机构新型提升系统,实现了顶驱小型化、扁平化的目标,减少了0.55 m的顶驱高度。通过在47口井的现场应用,验证了装备的可靠性。相比于常规钻机顶驱提高了约30%的钻完井综合作业效率,提高了40钻机作业能力,已成为大庆油田中浅层定向井、页岩油气藏水平井施工的重要钻井动力设备,具有较好的推广应用前景。

顶驱下套管驱动工具现状与发展建议

顶驱下套管驱动工具对整个系统有着重要的影响,它能决定系统的性能与稳定性.而且当前国内与国外也存在一定的技术差异.基于此,首先对相应的技术进行了分析,之后从动力总成、限位总成、卡瓦总成三个方面探究了国外发展的现状,最后在总结国内技术现状的基础上提出了相应的发展建议,希望可以借此给国内顶驱下套管驱动工具的发展提供一定的参考.

机械式顶驱旋转下套管装置的研制

为了解决长水平段水平井套管下放困难、处理井下异常不及时以及常规下套管方式的轴向冲击载荷对套管造成损伤等问题,研制了一种机械式顶驱旋转下套管装置,该系统采用独特的机械式设计,方便安装及运移、不受低温影响,比传统的液压驱动型可靠性高。阐述了该装置的组成、工作原理及技术关键。对同类设备的研发具有一定的参考价值。

通用型顶驱扭转试验台的研究与设计

针对大庆油田70型及其以下的40、50型钻机顶部驱动装置,考虑扭转试验的必要性和相关功能的多样性,开展了通用型顶驱扭转试验台的技术研究,并制定了相应的工艺流程及技术方案。设计通用型顶驱扭转试验台克服了因品牌和尺寸不同而无法兼测多类型顶驱扭转性能的难题,实现了70型及其以下类型顶驱兼容性扭转及功能测试。扭转试验台通过工控和变频系统配合,实现对直驱电机的精准控制;独特的工装设计满足不同顶驱的尺寸要求。试验结果表明,研制的试验台具备顶驱扭转及功能检测能力,可实现显示并打印检测结果及相应曲线功能。应用该试验台可确保顶驱出厂或大修后使用的安全性与可靠性。

顶驱液压系统常见故障分析与处理

顶部驱动装置是钻井装备的三大新技术之一。相较传统的转盘钻进方式,顶驱具备在钻井过程中可在任意位置提起钻具划眼循环;起下钻过程中遇卡或遇阻可迅速使顶驱接上钻具,循环泥浆进行划眼作业;在井涌、井喷时,井架内任意高度可迅速关闭内防喷器。顶驱的液压控制系统作为顶驱的重要组成部分,其故障率较高,结合现场顶驱使用经验,剖析顶驱液压系统的原理以及故障处理方式方法。

主流顶驱液压系统低压力故障分析思路与案例

顶驱液压系统是顶驱实现工业自动化的重要执行系统,液压系统低压力故障会影响整个顶驱系统的正常功能,进而影响整个石油钻井现场的生产作业,造成严重的时效损失和经济损失,更可能造成工程复杂事件或事故。针对VARCO TDS-11SA和北石DQ70BS系列主流顶驱液压系统的低压力故障,提出分析思路和处理案例。