陆地钻机钻具自动运移装置研制.pdf

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1、重型机械·9·陆地钻机钻具自动运移装置研制牛文杰(中国石油大学(华东)机电工程学院，山东东营257061)摘要：针对目前国内传统的钻井工艺下人工运移钻具所存在的问题，设计了陆地钻机钻具自动运移系统。对于陆地50型钻机，该自动运移系统可实现钻杆、套管及钻铤在钻台和地面排放架之间安全、高效地自动运移。文中对该系统各部分结构进行了具体设计，对所用材料、焊接工艺进行了选择和制定；对系统的核心——起升装置设计进行了力学性能计算及相应的液压缸选型。设计结果能够满足目前钻井工艺对自动化的需求。关键词：钻井自动化；钻具自动运移系统；翻转装

2、置；起升装置；力学计算中图分类号：TE933．102文献标识码：A文章编号：1001—196X(2011)06—0009—04Designofdrillingtoolauto-transportsystemforlandrigNIUWen-jie(CollegeofMechanicalandElectronicEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying257061，China)Abstract：Inviewofthepresentproblemofdrillingtool

3、manpowertransportexistingindomestictraditionaloildrillingprocess，adrillingtoolautomatictransportsystemoflanddrillinggisdesigned．ForModel50landdrillingrig，thesystemcanrealizeautomatic，safetyandefficienttransportofdrillpipe，casinganddrillcollarbetweenthedrillflooran

4、ddrillingtoolholderontheground．Thestructureofeachpartofthesystemisde—signedspecifically．Thematerialandweldingprocessformakingthesystemareselected．Themechanicalprop—ertiesofliftingdevicewhichisthecoreofthesystemarecalculatedandthecorrespondinghydrauliccylinderissel

5、ected．Theresultofdesigncanmeettheneedofcurentdrillingprocessforautomation．Keywords：drillingautomation；drillingtoolauto—transportsystem；flipdevice；liftingdevice；mechanicscalculatiOn数大、工作效率低，劳动成本高，钻井周期长。0前言对此，国内前些年有中原石油、宝鸡石油机械自动化钻井是21世纪钻井技术的主要发展厂、大港油田有限责任公司等单位对钻具自动传

6、方向n，钻具处理系统刮是其需要解决的关送系统做过一些设计和研究，但研究成果并没有键问题。据统计，在钻机钻进过程中起钻、下钻真正的投入使用。本文针对目前我国陆地钻和钻具处理所用时间占钻井全部时问的1／3以机钻具运移现状，设计了一套钻具往返于地面和上。目前，分布在我国陆地上的石油钻机仍采用排放架之间的自动运移装置(简称钻具自动运移传统的转盘驱动单根钻井技术，钻井作业时人工装置，以下同)，可替代传统的人工运移钻具，操作钻具往返于地面排放架和钻台之间，危险系能缩短钻井周期，减小劳动成本，提高作业的安全性。本文给出了所设计的钻具自动

7、运移装置的收稿日期：2011一O5—28；修订日期：201l一07—1O结构、工作原理和具体设计。作者简介：牛文杰(1967一)，男，甘肃省宁县人，中国石油大学副教授，博士，硕士生导师，研究方向为：科学计算可视化、石油装备设计等。·1O·重型机械2011NO．61．3各部分结构及工作原理1钻具自动运移装置的结构及工作如图3所示，摆放架由角钢焊接而成，为了与原理后续翻转装置衔接，在靠近翻转装置的一端两侧对1．1总体结构称的加上了一个钻具阻挡块；并在图3中2处焊接钻具自动运移装置是一个复杂的机械和液压系耳环连接液压缸，使摆放架

8、台面倾斜，以利于钻具统，主要由摆放架、翻转装置和起升装置三大部分的滚动构成，如图1所示。图2为该装置工作过程图。图3钻具摆放架图1钻具自动运移装置的组成Fig．3HolderofdrillingtoolsFig．1Compositeofdrillingtoolauto—transportsystem1．