钻台机械手立柱总成轻量化设计

油田管柱排放作业劳动强度大、重复性强,钻台机械手能够实现管柱在操作平台和排放架之间的移送操作,可有效提高作业效率,降低劳动强度。针对大臂旋转移送型钻台机械手,从结构优化设计角度,开展其立柱总成的轻量化设计工作。综合应用参数化设计、灵敏度分析、NSGA-Ⅱ等方法,对立柱总成的结构尺寸进行了优化设计。研究发现:后部支撑钢板的厚度对结构的变形及应力响应影响最大,结构变形及应力随着其厚度的增加而显著降低,厚度增加到15mm时,结构的性能趋于最优状态。通过轻量化设计,实现立柱总成减重27.19%的同时,提高了立柱总成的力学性能,为钻台机械手的技术开发提供了理论支撑。

修井用钻台机械手设计与仿真

修井作业过程中,需要对管柱进行大量的起下、排放作业,劳动强度大、安全风险高。钻台机械手能够实现管柱在操作平台与排放架之间的移送操作,可有效提高作业效率,降低劳动强度,提升修井作业自动化水平,为此研制了一种专门用于修井作业的钻台机械手,并对钻台机械手的结构、主要技术参数、技术特点进行了阐述。采用静力学分析方法对臂架各构件进行受力分析,验证臂架满足强度理论要求;运用ADAMS软件对臂架伸展推扶管柱过程进行运动仿真,为钻台机械手臂架轨迹控制及变幅油缸计算选型提供依据,验证了钻台机械手水平推力及推扶半径满足技术参数要求。修井用钻台机械手的成功研制及推广应用,促进了大修自动化管柱处理系统的发展。

钻台机械手的研制及应用

随着钻采装备的不断发展,超深井钻机的数量越来越多,在钻井过程中钻台面排放钻具是一项任务繁重的工作,传统依靠人力排放钻具的作业方式已经不能很好地满足油田需求。鉴于此,研制了一种新型钻具排放工具--钻台机械手。钻台机械手采用程序控制和液压驱动的形式实现钻具规定动作的排放。其起升装置采用伸缩式结构,不工作时缩回至钻台面以下,不占用钻台面空间。对其液压调平机构进行了深入研究,得到该机构相关设计参数的最优解以达到调平误差最小的目标,经过动力学仿真软件ADAMS分析验证了其正确性。现场应用中,采用钻台机械手排放立根相比传统人工在钻台面排放立根效率提高了约25%。该钻台机械手对于提高作业效率、降低人工成本、减轻作业强度以及实现大直径钻具机械化排放有重要意义。

下沉式钻台机械手研制与应用

随着钻机自动化水平的不断提高,当前钻井过程中钻台面管柱的处理方式和设备已经不能满足钻井作业自动化需求。研制了一种新型下沉式钻台机械手。对钻台机械手的结构、原理、技术特点、技术参数等进行了阐述,并对钻台机械手的伸缩、回转、升降等动作进行了动态特性研究,为执行机构的选型计算提供依据。经油田批量化使用,验证了该设备的功能,使用效果良好。

伺服电动缸在石油钻台机械手上的应用研究

针对石油钻台机械手的电动化研究,介绍了采用的伺服电动缸的原理、特点及结构形式,分析了伺服电动缸在石油钻机的钻台机械手上的应用,展望其发展前景。

钻台自动化机械手装置的研制

为了减轻钻井工人的劳动强度,提高起下钻的作业效率和安全性,研制了钻台自动化机械手装置。该装置主要由底座、伸缩臂、液压油缸、固定支腿及控制阀组等组成,它通过旋转、伸缩和夹持机构及相应的控制系统,可由1名钻工操作实现起下钻作业时立根的自动排放。现场试验表明,该装置大大减轻了钻井工人的劳动强度,增强了钻井作业的安全性。