基于PLC的二层台自动排管机械手控制系统设计

为了提高陆地钻机钻井自动化水平,设计了一种安装于二层台上的自动排管机械手控制系统。对该控制系统的工作原理、控制逻辑、PLC控制电路进行分析与研究,实现了自动定位、手动操作、自动单周期操作、自动连续操作等功能。实践证明,该系统操作简单、运行平稳、定位精度满足工作要求,充分节省了起下钻时间,加快钻井速度,缩短钻井周期,有较高的应用价值。

地面自动排管装置的设计与研究

针对人工搬运钻杆至动力猫道排管架上速度慢、效率低等问题,对地面自动排管装置的结构进行了设计。该装置由自动管桥架、举升装置和传送装置构成。通过SolidWorks对自动排管装置进行三维建模,对举升装置的面板与支杆进行受力分析,确定了举升装置的支杆在运动过程中的受力变化情况。采用ANSYS软件对主要受力件进行静力学分析,并用SolidWorks对举升装置及传送装置进行运动学分析。分析结果表明:主要受力件的强度和刚度满足实际需求,运行过程符合工作要求。该装置操作简单、排管效率高、运行平稳,提高了排管的自动化水平,有一定的工程应用价值。

陆地钻机二层台自动排管系统研制

在石油钻井工作中,需要反复起下钻,目前自动排管系统主要用于海洋钻井,陆地钻机配备较少,钻井效率仍然低下,井架工工作量大且繁重。为了提高陆地钻井效率,降低工人劳动强度,针对陆地上常用的K型井架和X-Y型排管架结构,基于成熟的PLC技术设计了一套可直接安装于二层台与钻台之间的自动排管系统。该系统由二层台机械手与钻台辅助机械手两部分组成,这两部分相互配合共同完成起下钻工作,实现在起下钻和接单根作业流程中钻杆的自动夹持、下放、提升、平移等全程无人数字化自动控制。该系统有益于提高钻井效率,促进钻井过程科学化管理,是目前较为先进实用的二层台自动排管系统。

海浪因素下自动排管系统的多柔体动力学分析

为了研究海浪影响下自动排管系统的运动学特性,利用有限元分析软件ANSYS建立其重要柔性杆件的有限元模型。通过多体动力学仿真软件Adams形成自动排管机的多体系统模型,对其进行多柔体动力学仿真并获得其动力学仿真特性曲线,对刚体以及海浪因素下柔体模型运动学仿真结果进行对比。通过正交实验法在波高、最大摆角和周期等参数不同时,对自动排管机夹持爪的位移、加速度的变化进行分析。进而,分别就2个主要影响因素垂荡波高和周期及不同横摇相位角对自动排管系统进行精确的多柔体动力学分析。结果表明,海浪的影响下,系统的位移精度和惯性发生明显的改变;随着波高、最大摆角和周期等参数的改变,自动排管系统的运动学特性呈规律性改变;随着周期的增加和波高的减小,系统的惯性变化越大,当垂荡波高在2~4 m、垂荡周期在10~20 s时,自动排管系统的位移偏差相对较小;随着横摇相位角的改变,当相位角在90°~180°时自动排管系统位移偏差和惯性最大。

连续油管自动排管装置的研究

连续油管自动排管装置采用来复丝杆式自动排管,滚筒旋转时,通过链传动驱动导向头移动,保证合适的入管角度,同时自动改变连续油管的排列方向,达到自动整齐排管的目的,当出现误差时由补偿机构补偿。通过对来复丝杆的结构、加工,船形导向滑块的结构、加工及尺寸的确定,将用到产品开发中,完全满足连续油管排管要求。

海洋钻井平台自动排管系统模型样机设计

二层台自动排管系统是海洋钻井平台自动控制系统的重要组成部分。设计了一套二层台自动排管系统模型样机,主要包括机械系统与控制系统两部分。机械系统包括两个协同动作的机械手,上机械手可完成横向平移、纵向平移、机械臂旋转和升降、机械手夹紧动作等功能,下机械手可完成纵向平移、机械臂前伸和后缩、机械臂旋转、夹持动作等功能;控制系统通过建立上下机械臂之间运动的数学模型,规划了钻杆的运动路径并对上下机械手进行协同控制,可实现立根在井口、排杆区、鼠洞之间的自由运移。现场试验结果表明,该系统能够精确地控制立根的运移,并且大大降低工人劳动强度,提高工作效率。

PG-160^(+)型自动排管系统的研制与应用

为提高排管作业效率,减少危险作业区域用工,兼顾小井场作业,研制PG-160+型自动排管系统,主要包括钻具钻杆盒、行吊和传感器系统等装置。钻杆盒可扩容;行吊用于无序填充钻杆并自动有序投递和回收钻杆;传感器系统实时监控各执行机构状态。整机具备一键自动操作和液压手动操作冗余。该种自动排管系统以其智能、高效的特点,在钻机配套应用领域具有很好的市场前景。

自动排管技术的发展现状和趋势

随着机械化、自动化井口工具在石油钻采行业的应用,我国石油钻机制造技术迅速发展,国内各石油钻采设备制造厂家都在积极开展自动排管技术的研究和试制工作;但与国外相比,仍处于初级阶段,与钻机整体技术的发展水平不相适应。在此介绍国内外各种自动排管技术的水平和发展趋势,并对我国需进行的相关研究提出建议。

连续油管滚筒自动排管控制方案研究

为了保证连续油管整齐且紧凑的缠绕在油管滚筒上,避免连续油管作业困难,损伤连续油管,介绍了机械式、液压式和电控式3种连续油管滚筒自动排管控制方案,分析了不同排管方案的控制方式及其各自的优缺点。指出,机械式排管成本低,但设备占用空间大,传动精度低;液压式排管可靠性高,不需要进行特殊防爆处理,可实现无极变速,但控制相对复杂;电控式排管传动精度高,但成本较高,需要进行特殊的防爆处理。研究结果表明,可根据实际情况选择合适的排管方式,以满足不同现场作业需求。

故障树分析法在海洋修井平台自动排管系统中的应用

故障定位与处理是海洋修井平台自动排管系统的关键组成部分,其可靠与否直接关系到修井作业及操作人员的安全。根据设备网络架构并结合现场使用情况,建立自动排管系统故障树,利用定性分析和定量分析找出薄弱环节,为海洋修井平台自动排管系统管理和维护人员提供依据。

地面自动排管PLC控制系统的研究

针对依靠人工将钻杆搬运至动力猫道排管架上速度慢、效率低等问题,对地面排管机构的工作流程、运行稳定性以及控制精度方面进行了研究。设计了新的输送结构,理论分析了自动排管系统的PLC控制原理,完成了一套基于可编程逻辑控制器、变频器以及遥控器的自动控制系统。通过SolidWorks对自动排管装置进行三维建模,对皮带输送机的运行进行分析研究,并提出控制电机同步运行的方案,以保证排管的稳定性。该系统操作简单、排管效率高、运行平稳,提高了排管的自动化水平,有一定的工程应用价值。

海洋钻机自动排管机液压吊卡的设计

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。

液压自动排管架研制与应用

为满足石油自动化钻机发展及其升级换代需求,研制了一种液压自动排管架。从结构形式、工作原理、主要技术参数、关键技术等方面进行了该产品的技术分析。现场应用表明,液压自动排管架结构安全可靠,管柱滚动平稳有序,管柱输送过程自动化程度高,能够有效降低劳动强度,提高作业安全性。

基于海浪因素下自动排管系统的多柔体动力学分析

为了研究基于海浪影响下自动排管系统的运动学特性,首先利用有限元分析软件ANSYS建立其重要柔性杆件的有限元模型;然后利用多体动力学仿真软件ADAMS,形成了自动排管机的多体系统模型;最后对其进行多柔体动力学仿真分析,得出了运动学仿真曲线,并分别将刚体、柔性体和基于海浪因素下的柔性体仿真结果进行对比。结果表明,基于海浪因素下的柔性多体系统的输出响应变化更明显,更能真实、准确地反映实际自动排管机柔性系统的运动特性。

自动排管机器人在石油钻井作业中的应用

随着我国制造业的发展,石油钻井作业中的自动化设备已经大量研发并应用。自动排管机器人用来代替井架工,实现起、下钻过程中的钻具搬运作业,将人员从危险而繁重的体力劳动中解放出来。本文着重讨论自动排管机器人在钻井作业中自动化设备的应用。

海洋钻机自动排管机夹紧机械手受力分析和计算

海洋钻机是进行海上油气开采的必要实现途径,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。排管机夹紧机械手是实现钻具夹持、移动、运输的核心执行机构。该设备的安全性与稳定性一直是困扰海洋钻机实现自动排管的棘手问题,本文主要从设计开发的角度介绍该设备。

探究联合吸污车自动排管装置的设计

在现有的联合吸污车中,通常没有对吸污软管排管装置进行安装,因此在收管和放管的过程中,会存在一定的问题,主要包括了软管不均匀、错位和杂乱无序等等,为了可以解决这些存在的问题,本文首先对联合吸污车自动排管装置的设计方案进行了阐述,然后对联合吸污车自动排管装置结构的设计进行了叙述,希望可以为联合吸污车自动排管装置的稳定性提供一定的借鉴依据。

自动排管装置机械手臂设计

自动排管装置机械手臂又称为钻杆排放系统、二层台机械手。主要用于陆地钻机,安装在二层台台面之下,采用液压控制。具有在井口和钻杆排放架之间移送立根的功能,可实现抓取钻杆、举升下放钻杆、平移钻杆、旋转(-90-90°)等动作。

雷管自动排管机介绍

在民用爆破器材生产企业的电雷管自动化生产线上,以前的生产线普遍采用半自动或手工操作。半成品雷管管壳基本靠人工传递并装管,且在装管过程中,存在雷管管壳内部残留有异物现象,需人工仔细检查并清除。这种人工操作装管效率极低,正装率低下,并且由于异物的人工清除有遗漏现象,对雷管的生产造成很大的安全隐患。雷管自动排管机,以解决现有技术人工操作效率低下和异物的清除存在遗漏现象的问题。

二层台自动取排管系统优化升级技术研究与应用

二层台自动取排管系统技术具有很高的可靠性、先进性、适应性和经济性。目前该技术在国内尚处于起步阶段,与发达国家相比还有一定差距,需要进一步优化升级。针对目前二层台自动取排管技术存在的问题,对现有设备进行升级和改造,研制一套更加稳定、可靠的钻机二层台管柱自动取排管系统。系统优化升级改进重点针对机械结构和控制系统。现场应用表明,系统整体运行平稳,机械手操作精度完全满足设计要求,管柱摆放位置准确,二层台本体机械结构牢固,系统之间实现了互锁,提高了整体安全性。该系统具有远程控制、控制精度高、多重互锁及多重监控等特点,可以有效避免二层台井架工高强度施工情况带来的各种安全隐患,有效保护设备安全、人员安全。