石油钻机气控制动系统项目可行性研究报告

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1、石油钻机气控制动系统项目可行性研究报告编制：陕西XX石油设备有限公司审核：XX市科技局2008-12-1824一、总论1、项目概述项目内容：陕西XX石油设备有限公司为油田钻机研制的“石油钻机气控制动系统”，代替了人工压刹把操作绞车的传统做法，使绞车的操作实现了远程气动集中控制，提高了钻机的操作性能和现代化水平。由我公司生产的司钻房与气控制动器一体化操作系统在大庆油田ZJ15钻机上的使用，受到了当时的党中央总书记江泽民及国务院副总理温家宝、曾庆红等领导的现场视察和充分肯定。近年来随着石油公业的飞速发展，越来越多的石油钻机，特别是较大型钻机考虑到各种原因逐渐倾向于采用气动

2、装置控制绞车，这就给我公司生产的气控制动系统带来了新的发展契机。创新点：该设备具有结构新颖、使用可靠、性价比高、安装方便等特点，是钻机带式绞车实现司钻工坐在司钻房控制滚筒最佳的技术改造更新换代产品，其主要创新在于：采用气控的方式，操纵膜片式气缸，配合弹簧压缩蓄能的事故保障机构，转动带式绞车刹车轴，实现了绞车的远程操作。创新背景：目前，我国石油工业已拥有各种石油钻机三千余台，其中60%以上的钻机，其滚筒绞车采用带式刹车，操作形式均采用了刹把操作。由于钻井工况的特殊要求，钻机开钻后不能停钻。钻机操作的司钻同志，无论是严寒的冬天，还是烈日的夏天，即使是狂风暴雨也要露天作业，

3、工作环境非常恶劣，加之司钻操作位置距离井口太近，并且猫头绳从司钻身边擦过。当猫头绳断裂及井口出现危险，或者井架上掉下重物等危险情况出现时，司钻工都不能离开操作位置，这样就直接威胁着司钻的生命安全。长期以来人身事故不断地发生。多年来，人们一直不断地探索一种改善司钻工作环境的办法，将司钻从危险的工作环境中解放出来。上世纪八十年代以来，世界各地石油机械制造商纷纷研制液压盘式刹车。在九十年代，我国也相继研制了液压盘式刹车。人们期望采用液压盘式刹车取代带刹车，采用液压阀操作取代刹把操作，实现远距离的遥控操作。司钻24可以由原来的露天操作改在司钻房内操作，改善司钻的工作环境，减轻

4、司钻的劳动强度，提高司钻的安全性。但是石油钻井的特点是露天作业，工作环境十分恶劣，钻机频繁的拆装、搬迁及现场的环境条件，无法保证液压系统对液压油所要求的清洁度，再加之我国液压元件不过关，露油现象严重，不但污染环境，而且增加了钻井成本。在使用过程中，经常出现液压阀的堵塞和卡阻，导致液压系统出现压力波动和失压，致使刹车系统失灵，造成溜钻、顿钻现象。因此，没有得到全面的推广使用。人们一直希望用气动控制操作钻井绞车的刹车，实现远距离的遥控操作。不但能够实现液压盘式刹车所实现的功能，而且具有维护方便的特点，既干净卫生不污染环境，又能安全可靠的工作，还不需另配动力源，减少了设备投

5、资和现场维修工作量。九十年代中期，我国一些机械制造商研制了气控盘式刹车，在油田做工业性实验。由于当时研制气控盘式刹车时，没有考虑到气体的可压缩性和刹车的动态响应速度，在钻井过程中，刹车动作的滞后无法稳定钻压，爬行、顿钻、溜钻现象十分严重，无法完成钻井作业。其原因就是没有考虑到气体的可压缩性，操作的动态响应速度问题没能得到解决。人们虽然对液压盘式刹车不尽满意，但它仍可将司钻从艰苦危险的工作环境中解救出来，因此，最近几年液压盘式刹车在我国有所发展，但液压盘式刹车存在的固有问题仍未解决。九十年代后期，大庆石油管理局钻井二公司的主要领导提出了改造带式刹车装置、解放司钻工的使用

6、要求，为此我公司经过周密的调研论证，认真的分析研究认为：1、改善司钻的工作环境，减轻司钻的劳动强度，提高司钻的安全性和钻机的先进性已势在必行。2、以往其他厂家研制的气控盘式刹车，不能使用的原因是：没有针对气体的可压缩性这一问题进行认真的分析研究而采取措施，没有考虑到刹车的动态响应速度和操作的灵敏性问题。3、由于石油机械的特殊环境要求，用气控刹车比用液控刹车具有无可比拟的优点。（1）目前，我国使用的近千台钻机中，所有钻机的控制形式均采用了气路控制，在钻机现场气源丰富。采用气控刹车可利用钻机的总气源，不需另外配备气源，可节约设备的投资和运输安装费用。（2）在环境要求上，气

7、控系统更适应油田现场钻井工况的要求。气控系统即便有点轻微的漏气，也不会造成环境的污染。24（3）液压系统对液压油的清洁度要求严格，钻井现场无法保证。气控系统的气体是取之于大气层，不会因为钻机的拆装和搬迁而造成空气的污染，故障率低，维修方便，这也是目前所有钻机采用气动控制的原因。4、目前盘式刹车存在着爬行现象，而带刹车的柔性正好克服了盘式刹车的这一缺点，使得司钻能够轻松的操作刹车，这在起放井架时显得更为重要。5、液压盘式刹车体积大，在旧的钻机上无法改造，而气控带刹车体积小，可以利用原钻机上刹车系统，不需做大的改动就可配上气控刹车装置，实现远距离的遥控操