基于双目视觉的吊卡识别及其方位检测方法

针对钻井自动化中的吊卡方位需要人工参与,存在识别定位缓慢和准确性差等问题,建立了基于双目视觉的吊卡自动识别和方位检测系统。通过搭建双目相机视觉检测系统,对获取的吊卡图像进行标定、立体校正和立体匹配,进而获取吊卡图像的深度图。在原YOLOv5s目标检测算法的主干网络中引入卷积注意力机制模块,将要识别的目标即吊卡图像进行增强,进一步提高吊卡的识别准确率,结合深度图计算出吊卡中心位置相对机械手的距离和偏转角度,从而实现自动送管。通过在钻井平台的试验,验证了吊卡识别和检测方法的有效性。所得结论可为钻井平台自动化程度的进一步提高提供技术借鉴。

闭锁环吊卡的结构优化与应用

在油田修井作业过程中,为了降低作业人员的操作风险,减轻人员的劳动强度,同时还为了符合轻量化的设计理念,降低吊卡的制造成本,对闭锁环吊卡的闭锁环和内衬进行了优化设计。闭锁环吊卡使用同一个吊卡体,只需要通过更换闭锁环和内衬即可满足27/8″和27/8″EU两种管径油管的悬吊。采用大载荷吊卡,通过降低最大使用载荷,对吊卡进行结构优化,节约了设计成本和制造成本,并进行载荷试验和磁粉探伤,验证设计的可行性。现场应用结果表明,通过气控阀可以远程控制闭锁环吊卡的打开和关闭,只需要对现有吊卡做适当的改进,可以有效控制设备投入成本。

三控制通道液压翻转吊卡设计

液压翻转吊卡用于石油钻井作业中替代人工吊卡提放钻柱,其主要功能为吊卡开关、翻转、关闭随动及反馈扣合信号,一般需要至少5个控制油道,而目前大量装备油田的顶驱其旋转头仅有3个备用油道。为适应实际需要,设计了一种新型三控制通道液压翻转吊卡,从设计开发角度介绍了这种新型三控制通道液压翻转吊卡。

全自动液压吊卡的研制

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。

套管吊卡主体关键尺寸灵敏度分析与优化

吊卡主体是套管提升系统的关键性零件,安全性能要求极高。为了提高吊卡主体的安全性能,对其结构关键尺寸进行灵敏度分析,通过变尺寸法调整吊卡主体关键尺寸。分析结果表明:当吊耳截面横向厚度为81mm,吊耳截面半径为R67mm时,吊卡主体的最大弯曲应力比优化前改善了9.7%。其结果有助于吊卡适应更为苛刻的工况条件,能减少事故的发生,为进一步的改进设计提供了依据。

BX4-50型液压吊卡工作原理与故障诊断技术

勘探六号平台配备了美国NOV公司的TDS-8SA顶驱、桥吊、液压卡瓦、ST-120铁钻工和BX4-50液压吊卡等整套钻井包,高自动化的设备配置极大地提高了钻井作业的效率,节省了人力。但是复杂的电器、气路、液压的控制回路,给故障的诊断带来了不少困难。尤其是BX4-50液压吊卡的使用频率很高,一旦故障,就只能使用手动吊卡起下钻具,不但增大了劳动强度,且不能随意高度开关吊卡,影响钻井作业的效率。所以学习、了解和、掌握其互相工作的原理,对快速判断故障的原因与解决问题非常关键。

新型旋转手柄式吊卡锁紧销的研制

为了解决起下管柱过程中吊卡销时常会被弹出且易发生井下、地面设备及人身伤亡等安全隐患的问题,研制了一种新型旋转手柄式吊卡锁紧销。该锁紧销由吊卡销、滑套锁紧钩、弹簧、弹簧座、导向轴、旋转手柄、L形滑槽体和限位螺帽等组成,它是通过带有L形滑槽的旋转手柄,按顺时针和逆时针旋转90°与导向轴进行挂合和分离来实现锁紧和脱离2个过程。现场使用表明,锁紧销在多次解卡施工中防脱率达100%,操作简便,安全可靠,适用性强,彻底消除了在起下管柱操作过程中吊卡销意外滑脱的安全隐患,提高了生产效率,收到了较好的应用效果。

磁性吊卡销的设计与应用

介绍应用磁学理论，结合实际情况所研制的磁性吊卡销。经过修井和钻井生产应用，它较好地消除了不安全隐患，减轻了操作人员的心里压力，是一种比较安全实用的磁技术。

远程控制单吊卡起下管柱作业工艺

在修井作业中,起下管柱的工作量最大、耗费时间最长,现在国内普遍采用的双吊卡倒换起下管柱工艺存在着工人劳动强度大、工作条件差、安全隐患多等问题。针对这种情况,基于现有修井机液压、电、气源条件,综合运用电控、液动、气动技术原理研制了一种远程控制单吊卡起下管柱施工工艺。其特点是:液动吊卡始终挂在两侧吊环上,无需拔插吊卡销子、摘挂吊环和搬抬倒换吊卡,有效地避免了人工操作时挂单吊环问题的发生;通过机械手扶正两侧吊环带着液动吊卡摆动,利用吊环与吊卡之间的柔性连接,即可完成油管在垂向与横向之间任意角度下吊卡对油管的抓取或放开;管柱提升、下放、上卸扣、移运、扶正等功能全部由操车手远程控制完成,实现了井口操作无人化,降低了工人劳动强度,削减了施工安全隐患,提高了安全操作水平。

液压自动吊卡技术现状及发展建议

液压自动吊卡可提高钻修井效率,减轻工人的劳动强度,是未来吊卡技术发展的必然趋势。在介绍国内外液压吊卡技术现状的基础上,指出了国产吊卡的不足,表现在多为对开式结构,无法配置翻转机构,产品结构、规格单一,承载能力低。同时建议国产的液压吊卡应朝着产品系列多样化、产品通用化方向发展,并且设计出新的带翻转机构的吊卡。可通过提高铸钢件技术水平的手段来提高吊卡的承载能力及强度,减小吊卡的尺寸和质量,提高产品竞争优势。

钻修井作业吊卡现状分析与发展

在钻井、修井过程中,油管起下作业所需要的时间最长,而起下管柱最主要的油田井下工具是吊卡。因此,提高吊卡的自动化程度,对提高修井作业效率,降低修井作业成本,十分重要。本文主要从油田修井作业角度,介绍当前吊卡发展的现状,并提出改进吊卡作业工艺,提高钻修井井口自动化的一些想法,并对吊卡未来的发展做了一些展望。

基于Workbench的修井作业车吊卡有限元分析

为了提高高温条件下修井的作业效率及自动化程度,设计了一种新型自动吊卡,并对吊卡关键部位进行了强度分析.在确定修井机吊卡结构和工作原理的基础上,利用Solidworks对吊卡体进行建模,并利用ANSYS Workbench有限元软件对吊卡载荷状况进行模拟加载及分析计算,得到了吊卡的静力学强度、形变状态和疲劳寿命的分析结果,并获得了应力云图及相应数据.仿真结果表明,吊卡的静力强度、疲劳寿命有限元计算结果符合工作要求,稳定可靠,可为吊卡的工程应用提供参考.

CD350套管吊卡应力场三维有限元分析及危险截面上裂纹应力强度因子求解

首先对ＣＤ３５０套管吊卡三维应力场进行分析，进而采用有限元位移法，求解危险截面处不同深度和形态表面角裂纹的应力强度因子。在大量有限元计算基础上，拟合出关于角裂纹特征参数的无量纲应力强度因子表达式，为预测带裂纹的套管吊卡的承载能力、剩余寿命、确定探伤周期、制定判废标准等提供了必要的断裂分析参数。

新型对开式动力吊卡的研制

为了提高修井作业的效率以及自动化程度,改善现有修井作业环境,配合全自动智能液压修井机的研制,根据自动吊卡的使用环境及作业工况设计了一种新型对开式动力吊卡.通过运动学计算确定吊卡关键结构尺寸.利用ABAQUS有限元分析软件,对吊卡在实际作业中的载荷状况进行模拟加载及分析计算.结果表明,吊卡在力学强度、疲劳寿命方面满足使用需求,这为吊卡的实际使用提供了依据.

动力开合吊卡的平衡分析与研究

自动开合吊卡在使用过程中吊卡重心的改变会引起吊卡的摆动,影响正常的抓取管柱操作,需对其添加摆动平衡装置。提出的摆动平衡装置是由弹簧缸筒组成的连杆机构,依靠弹簧力来减小吊卡的摆动,并使吊卡停止摆动时保持较小的倾斜角度。同时应用Solidworks软件对添加摆动平衡机构后的吊卡进行运动仿真,确定其弹簧刚度及阻尼系数。结果认为,添加弹簧刚度为80 N/mm、阻尼系数为0.6的摆动平衡机构,吊卡向后摆动的最大角度与向前摆动的最大角度之和从12.0°减小到3.3,°摆动结束时的倾斜角度从6.10°减小到1.25,°吊卡的摆动时间从27 s缩短到6.5 s。

新型吊卡翻转机构的优化设计和研究

修井作业中,新型吊卡的作用是从猫道口拾取油管并将油管送至井口。在吊卡拾取油管之前需翻转一定角度便于抓取。翻转机构是新型吊卡的重要组成部分,为了对翻转机构进行设计和研究,根据建立的力学模型,从翻转机构液压驱动系统设计出发,选用吊卡结构安装位置为优化设计变量,以驱动力在翻转过程中最大值最小为优化目标函数,借助MATLAB计算得到优化结果,并用Adams进行仿真验证,证明力学优化结果的正确性。同时在已知吊卡翻转运动特性的基础上,建立运动学模型,对吊卡进行运动学分析,推导出液压系统的输出速度与时间关系。Adams中输入得到的函数关系进行仿真,得到的仿真结果与给定运动特性相符,论证运动学分析的正确性。

一种自动翻转吊卡的研制

传统手动吊卡采用全手工操作,操作人员劳动强度大,安全性低。为此,研制了自动翻转吊卡,并对关键部件翻转机构进行了优化设计。首先根据几何空间要求确定了需要优化的参数,然后将设计的虚拟模型导入到Admas软件中进行运动学和动力学仿真。通过分析确定了最优点,并依据最优点加工了自动翻转吊卡。实验证明,翻转机构可以很好的实现吊卡翻转,仿真结果与实验结果误差较小。

139.7mm18°台肩牛头吊卡锁舌断裂原因分析

某井起钻时发生了一起 139.7mm 18°台肩牛头吊卡锁舌断裂事故。文章对吊卡锁舌断口形貌、金相组织、材质等进行了全面试验分析 ,并对吊卡锁舌的受力状态进行了分析计算。认为吊卡锁舌断裂原因是断裂部位表面存在的脱碳层 ,降低了钢的强韧性 ,在使用过程中产生了疲劳裂纹。

CDZ133-3150kN吊卡结构强度分析

在复杂的交变载荷作用下,吊卡构件的薄弱部位极易疲劳、萌生裂纹,进而导致断裂失效。通过对国内目前常用的CDZ133- 315 0kN侧开式锥形台阶钻杆吊卡三维应力进行分析,绘出应力分布图和塑性应变图,并分析吊卡的结构强度,计算在规定安全系数下吊卡的许用载荷和额定应变下吊卡的安全系数.

自动吊环吊卡的动力学模型研究

自动吊环吊卡是修井作业机械化系统的重要组成部分,根据自动吊环吊卡机构组成特点及工作原理,将其简化为所有构件均是在同一平面内工作的平面系统。依据刚体运动学及动力学理论,运用约束方程、速度方程、加速度方程、虚功原理、拉格朗日乘子及微分-代数混合运动方程,建立自动吊环吊卡摆动过程的运动学和动力学数学模型,为自动吊环吊卡摆动过程的运动学和动力学分析提供了理论依据。