油田钻井平台自动甩钻具装置典型结构分析

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1、油田钻井平台自动甩钻具装置典型结构分析[摘要]随着油田勘探开发的不断深入，对钻井的要求也越来越高，钻杆自动化操作系统采用机械、液压、控制等技术，用机械装备代替人工操作，是实现安全、健康钻井和提高钻井效率的有效途径。本文介绍了油田内外钻杆自动化处理系统各种典型结构，对比了不同的排放和传送方式，得出它们的优缺点。[关键词]钻杆排放钻杆传送典型结构中图分类号：S776.032文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）46-0032-01在钻机钻杆升降过程中需要进行将钻杆送到钻台或将钻杆送下钻台的往复操作。

2、传统的钻杆排放操作方式需要工作人员与钻杆直接接触，由司钻、钻工、井架工等人员密切配合，稍有不慎便可能造成事故。这是一个重复性高，劳动强度大，危险系数高且生产效率低的过程，需要多人合作共同完成。据国际钻井承包商协会统计，在钻井作业中30%～52%的伤亡事故发生在钻杆升降过程中，并因此耽误了大量的钻井时间。7钻杆自动操作系统能够代替人工完成以上过程。在钻井起下钻作业过程中，该系统承担对钻杆夹持、提升、下放、平移和回转等操作实现钻具在钻台与地面之间的自动输送、排放、储运等；还可与动力辅助鼠洞、铁钻工配合完成单根接成立

3、根操作，不再需要人工直接参与，从而让钻工远离危险区域。钻杆自动操作系统减轻了工人劳动强度、提高了安全操作水平、降低了安全风险，同时也提高了钻杆排放的自动化水平和工作效率，是实现安全、健康钻井和提高钻井效率的有效途径。据统计显示，利用钻杆自动排放装置，可节省钻杆升降时间的25%。.钻杆操作系统：按照功能可以分为：（1）钻杆排放.即在钻台排放架上排放钻杆套管等；（2）钻杆传送，即在水平钻杆架、钻台排放架和井口之间传送钻杆和套管等。1钻杆排放系统钻杆排放通常通过钻台排放架实现，用以存储立根。排放架的分类根据排放架指梁

4、的形式可分为星型、平行型和X―Y型。1.1星型最早的钻杆排放系统采用星型结构，7多应用于小型钻机。在该系统中，由液压系统驱动排放架旋转从而带动钻杆旋转。立柱配合排放架只需旋转一定角度便可以在井口与排放架之间移送钻杆。这种排放架不需要另外设计轨道，特殊的指梁结构不需要为每个立根设计独立的固定装置.结构紧凑，可大大节省所占空间，传送操作简单，易于控制。缺点是整体旋转，需要大的驱动功率，钻杆排放数量有限，不利于钻台平衡。故多用于小型钻机。1.2平行型大型钻机广泛采用此种形式。因为它可以存放较大数量的钻杆及套管等.而且

5、可以与卧式钻杆操作系统实现完美的配合。其指梁可以调节，能满足不同直径管柱的要求。采用此结构后，可以在轨道上同时安装2套排放系统，并且2套系统可以独立工作，互不影响，特别适用于双井架钻机。这种排放架需要与平行导轨配合，钻杆获取位置变化，控制较星型复杂。同时需要独立的立根锁定装置，结构复杂。1.3X―Y型目前大多数钻杆排放系统采用此种结构。这种系统存放钻杆数量大，但结构及控制过程复杂。同样每根钻杆需要独立的立根锁定装置。需要更多的驱动装置，结构复杂，精度要求高。2钻杆传送系统钻杆自动传送操作过程是指钻井时，钻杆起重

6、设备将水平放置的钻杆起升、移送至钻杆传送设备上，经传送后至钻台入口处。然后，位于钻台的操作系统起升钻杆，并结合钻台上的滑轨、动力鼠洞和铁钻工，将单根钻杆接成立根，7然后由钻台操作系统将立根送入立根盒存储以备使用或直接送往井口。钻井结束后可以由上述钻杆自动操作设备按反向程序，将立根送回至地面上，至此，完成了整个钻杆的自动化操作循环过程。钻杆传送系统按照功能可分为：水平起重设备、钻杆输送设备和钻台传送系统。2.1水平起重设备水平起重设备主要作用是在地面排放架与钻杆输送设备间进行钻杆传送。按结构形式可分为折臂起重机、

7、门桥式起重机和悬臂起重机。钻杆传送中应用较多的为前两种。（1）折臂起重机折臂起重机，主要由回转机构、变幅机构、折臂机构、伸缩机构和末端夹持器等组成。通过对塔身、关节臂以及末端回转装置等机构的调整，可以实现对末端夹持机构的精确定位，实现钻杆的夹取及搬运。该类型起重机塔身固定在平面上。对安装的定位精度要求相对较低工作时不需要沿平面作水平移动，因此产生的动载荷相对较小。同样起重过程中载荷有塔身承担，对塔身有较高的强度要求。另外还需考虑整体的抗倾覆稳定性。（2）门桥式起重机门桥式起重机，起重机的两腿上安装有滚轮和齿轮，

8、水平面上装有滑轨，可以通过液压马达驸动腿上的齿轮与轨道上的齿条啮合来实现起重机的整体移动。起重机通过大车行走机构的平面移动、小车行走机构的平面移动、提升机构的垂直上下直线运动，来实现7x、y、Z三坐标定位功能。该起重机的机械结构简单，容易实现自动定位，工作范同较大，稳定性好。但缺点是尺寸较大，占据空间大，受轨道行程和起重机跨度的限制。2.2钻杆输送设备钻杆输送设备的作用是将由起重机移动