石油钻井平台装备电动化进程及趋势

针对国内外电驱动管柱自动化作业装备开展技术研究,分析了美国Canrig公司钻台机器人、排管机器人、电动铁钻工、输管机器人,美国NOV公司钻台机器人及其相关自动化作业系统,法国道达尔公司巡检机器人7类产品的功能、特性等;论述了国内电动扶管手、二层台机械手、指梁、巡检机器人等技术和应用现状。通过技术对标分析得出:国内外石油钻机装备均向智能、高效、绿色化发展,钻井作业由传统人力操作逐步向自动化、智能化转变;国外装备在小体积大功率驱动、防尘防水、防爆防盐雾、多轴协同等关键技术突破方面优于国内,而其在产品多样性以及应用推广方面与国内差距明显。建议国内基于电传动系统的特点,突破传统理念,研发新型高效装备;以及在装备自主决策、故障诊断等方面加大技术攻关力度。研究结果可为我国石油钻井装备技术发展提供参考。

新元煤矿ZDY7350LQY矿用一体化全断面自动化钻机研发

全液压履带式钻机操作比较复杂、需要有专人搬运、拆卸钻杆、看管通风通水开关,占用了大量的人力资源,并且此类设备仍需要工人近距离操作才能实现打钻施工,无法避免喷孔对作业人员的伤害,基于此,为提高矿井消突治理装备水平,响应国家“机械化换人、自动化减人”科技强安政策,构建多系统集成的煤矿智能化装备体系,新元煤矿研究设计ZDY7350LQY煤矿用一体化全断面自动化钻机,实现矿井煤层打钻工程的自动化水平,提高矿井消突治理效率。

石油钻机集成控制系统技术研究

随着自动化钻机的大面积普及,分散式操作已不能满足油田现场要求,集成化控制系统因操作安全性高、远程集中控制、操作方便及易扩展等特点,成为自动化钻机的主流配置。在人工智能、大数据、物联网和边缘计算等新一代信息技术的飞速发展下,钻机集成控制系统也在不断革新。为了促进我国石油钻机集成控制系统的快速发展和技术进步,首先调研了NOV、斯伦贝谢及ACS等国外钻机制造商的集成控制系统技术现状,从系统组成、特点和性能等方面进行了论述;然后对宝石机械、青岛天时及宏华集团等国内钻机制造商的集成控制系统进行了技术调研分析。研究结果表明:我国钻机集成控制系统在智能化方面与国外存在较大差距,主要表现在智能化钻井软件相对匮乏。最后,提出了我国石油钻机集成控制系统将会向数据共享、自动化钻井、故障检测及诊断3个方向发展。研究结果可为我国钻机技术智能化发展提供参考。

机械水源钻机自动化升级的研究及应用

传统水源钻机的加压送钻等操作受到操作者经验的影响较大,工作环境和安全条件也较差。为更好地满足中深层地热井施工的需求,对现有一台TSJ-3000型水源钻机进行了自动化升级改造。增加了司钻房;运用伺服控制系统,实现触感式摇杆提钻下钻功能和自动恒压送钻功能;采用自动传感式换挡模组,在司钻房内实现快速换挡、变速,使司钻房远离钻机转盘;采用工控屏触摸方式集成现场主要电柜控制器;实现了自动化和手动操作两个独立的操作系统。现场试验和应用表明,自动化升级后钻机运转参数能够实时监控和集中显示,为判断、预防井内事故提供科学依据;能满足3000 m水源钻机钻具悬重800 kN条件下的提、下钻工况需求,钻进效率比改造前提高了61%;降低了劳动强度,改善了操作环境。本项目顺应了钻探设备自动化、数字化、智能化发展趋势,具有良好的应用前景。

老旧PLC控制系统升级改造故障解决

文章通过对某海洋石油平台钻修机PLC控制系统的现状进行统计分析,根据现役钻修机的设备特点提出PLC控制系统升级改造方案,并以施工项目形式进行开展研究。对该升级改造项目的实施,旨在解决钻修机PLC控制系统存在的诸多问题,消除钻修井期间因控制系统故障带来的各类不利因素。通过对该项目调试期间的问题处理与经验总结,进一步发现和解决系统中存在的不足并做出优化完善。此项目为后续其它老旧控制系统升级改造提供了方案参考和故障解决方法,提升了电气自动化工程人员的技能水平和施工项目管理水平。

台钻改造为自动攻丝机的设计与实践

为了满足我市某企业生产技术升级改造需求,以小型台钻自动化改造为基础,完成了自动攻丝机的硬件与软件设计。设计了以PLC为核心控制器的攻丝行程自动控制系统,实现了丝锥自动工进、自动退刀;工作台采用伺服驱动系统,实现了工件精准定位;通过PLC与触摸屏的通信,可在线修改运行参数,扩大了产品适用范围。

基于CPAC的数控PCB钻床轴运动规划研究

针对PCB生产过程中因钻床高速加工频繁启停,而对钻床产生冲击,以至影响稳定性的问题,对钻床各轴的运动模式重新进行了规划设计。在满足工作要求的前提下,对梯形曲线及三角形曲线进行了优化得到最佳加加速度。在考虑加加速度、最大加速度、最大速度的情况下,根据实际加工距离,将运动模式归纳为4种简单参考模型。利用CPAC所提供的PVT运动模式,将4种模型一一对应到PVT模式各参数。利用CPAC提供的软件开发平台Oto Studio软件上进行了程序开发。利用CPAC提供的硬件平台GUC-400运动控制器配合所选电机进行了试验。试验结果表明,不同加工距离可以对应到不同的参考模型,并且加速度曲线呈一次连续曲线,速度曲线呈二次平滑曲线,从而证明所研究的规划方案可以实际有效地减小钻床加工时的冲击,增加钻床稳定性。

基于伺服电机与PLC自动控制的深孔钻设计

深孔的长径比(L/D)越大,钻削时加工难度也越大。为了提高深孔加工精度和工作效率,需要从刀具、工艺和控制等多方面加以改进。文章提出了一种基于伺服电机检测钻头扭矩、用PLC对加工过程进行自动控制、用人机屏实现人机交互的深孔钻加工系统。调试结果表明:采用该系统既能提高钻削效率和加工精度又能延长钻头的寿命。

钻杆接头内螺纹加工自动化试验研究

根据我国煤矿坑道钻杆接头内螺纹加工过程中不断屑现状,影响钻杆生产自动化进程,进行了钻杆接头内螺纹加工自动化试验研究。试验通过对固定式断屑器、改变车削路径、旋风铣削以及高压冷却4种断屑方法进行调研与试验研究,并根据试验断屑效果、加工效率、质量达标率以及工业应用等情况,进行了对比优选,最终选择了旋风铣削加工钻杆接头内螺纹。试验研究解决了目前钻杆接头内螺纹加工断屑的问题,并为钻杆加工实现自动化打下了基础。

一种安全自动化弹体钻驻螺钉孔机的设计方法

对于某些品种弹体,在装配螺纹保护套的工艺过程中,需要预先钻出一个钻驻螺钉孔,用来安装钻驻螺钉连接保护套。传统工艺采用人工操作钻床设备进行钻孔,既保证不了钻孔深度、精度等工艺参数的要求,又导致生产效率低下,并且生产安全性没有任何保证。本文介绍了一种安全自动化弹体钻驻螺钉孔机的设计方法,阐述了机器的机械设计原理、自动化控制系统设计及安全化措施。

机械传动立轴式岩心钻机自动化升级的研究及应用

为解决传统机械立轴式岩心钻机在深孔地质岩心钻探施工中,给进行程短、卡瓦打滑、卷扬提升力不足、劳动强度大等问题,作者在传统立轴钻机的基础上,应用电、气、液、数字化等现代工业信息技术,升级改制了XY-8TD型变频电传动立轴钻机。本文主要介绍了变频电传动立轴钻机的总体改制方案、主要技术参数及工程应用情况等。