铁钻工研制技术路线研究
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按照功能先进、使用可靠、维护方便的要求，确定铁 钻工总体设计原则如下：结构紧凑、可靠，冗余合理；具 有快速定位、准确对中、自动“记忆”功能；具有防钻具变
收稿日期：2018-01-10 基金项目：南阳市 2018 年重大科技专项“数字化管具处理成套装备技术研究”。 作者简介：何军国（1970—），男，硕士，教授级高级工程师，研究方向：石油钻修井装备的研发。
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·48·
铁钻工研制技术路线研究
第2期
型号 TZG50 TZG100 TZG160
适应管径/in 2-7/8～7 2-7/8～8 3-1/2～10
表 1 铁钻工型号及主要技术参数
最大上扣扭矩/kN·m 最大卸扣扭矩/kN·m 旋扣扭矩/N·m 旋扣速度 r/min
制能有效满足现场应用需求，并缩短研制周期，项目组开 展了铁钻工研制技术路线系统性研究。
1 铁钻工总体技术开发路线
铁钻工具有在钻台井口及小鼠洞上紧或卸开钻柱的 作用。铁钻工结构主要包括升降机构、展开与回缩机构、 旋扣钳、上卸扣钳及回转机构等 5 部分。其中，配套技术 包括铁钻工就近控制技术、远程控制技术、智能控制技 术、与其他管柱自动化处理工具集成的控制技术以及加 工技术等。围绕保持技术先进性，避免知识产权纠纷，保 护自有技术，通过综合分析，制定了项目研制总体技术路 线，见图 1。
点。为使铁钻工的结构、性能、使用与维护满足钻修井作业的严格要求，采用系统分析的方法，考虑设计、生
产、组装及实验的全过程，提出铁钻工研制技术路线，缩短了铁钻工研制进程，提高了研制效率，并为其他管
柱自动化工具的研发提供了借鉴。
关键词：铁钻工；研制；加工；技术路线
中图分类号：TE921.2
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2018）05-0047-03
总 631 期第二期 2018 年 2 月
河南科技 Henan Science and Technology
信息技术
铁钻工研制技术路线研究
何军国
（南阳二机石油装备集团股份有限公司，河南 南阳 473006）
摘 要：铁钻工是油田管柱自动化处理系统的重要组成部分，具有井口作业操作方便、省时省力、安全的特
项目开发所需的“人、机、料、 发、环”及应急预案
任务书 方案设计 修改设计方案
设计输入分析、风险及预防、知识 产权规划
知识库
系统工程 价值工程
否 最优？
详细设计
是 详细设计
知识库、创新技术、设计技术应 用（如三维设计、有限元分析）
修改详细设计 否最优？设计输Fra bibliotek评审、设计验证
50
50
-
-
75
100
1 600
120
135
163
4 070
80
水平移动距离/mm 800
1 150 1 256
形、防钻具扭断功能；具有远程控制和就近控制功能；既 可手动操纵，也可以实现一键自动控制；具有故障远程诊 断接口。
按照满足常规钻修井作业要求，确定铁钻工主要型 号及技术参数，见表 1。
铁钻工 项目实现的策划
随着社会的发展和科学技术的进步，自动化技术和 人工智能被逐步应用于各行各业。为减少人工成本、降 低员工劳动强度、提高作业效率，管柱自动化处理系统开 始在油田中得到重视。
铁钻工与井场自动排管架、自动化施工步道、井架自 动排管装置（或称铁架工）等共同构成了现代钻修井管柱 自动化处理系统。其中，铁钻工作为上卸扣工具，极大解 放了钻台内外钳工劳动强度，并降低了作业的安全风险， 具有操作方便、省时省力、安全的特点。
目前，国内铁钻工正处于研制开发的初期，应用尚不 成熟。相关科研院所、高校或企业发表了较多学术论文 及技术报告，并申报了相关专利［1-10］，但大部分研究主要 集中在结构或控制系统设计方面，较少有关于技术开发 路线的研究。国外主要生产厂家有美国 NOV、美国 Hawk 和挪威 Aker Kvaerner-MH 等知名企业。为使铁钻工研
Study on Technology of Iron Roughneck Development Route
HE Junguo
（Nanyang Erji Petroleum Equipment Group Limited by Share Ltd，Nanyang Henan 473006）
Abstract: Iron roughneck is an important part of oil pipe automatic processing system, wellhead has the characteristics of convenient operation, time- saving and safe.In order to let the structure, properties, and use of iron roughneck maintenance meet the strict requirements of drilling and workover operation, this pa⁃ per used the method of system analysis, taken design, production, assembly and test of the whole process in accvunt,then put forward the integrity of the iron roughneck development technology route,so shorten the development process of iron roughneck, improved development efficiency,and provided reference for research and development for the other column automation tools. Keywords: iron roughneck；development；processing；technology route
收稿日期：2018-01-10 基金项目：南阳市 2018 年重大科技专项“数字化管具处理成套装备技术研究”。 作者简介：何军国（1970—），男，硕士，教授级高级工程师，研究方向：石油钻修井装备的研发。
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铁钻工研制技术路线研究
第2期
型号 TZG50 TZG100 TZG160
适应管径/in 2-7/8～7 2-7/8～8 3-1/2～10
表 1 铁钻工型号及主要技术参数
最大上扣扭矩/kN·m 最大卸扣扭矩/kN·m 旋扣扭矩/N·m 旋扣速度 r/min
制能有效满足现场应用需求，并缩短研制周期，项目组开 展了铁钻工研制技术路线系统性研究。
1 铁钻工总体技术开发路线
铁钻工具有在钻台井口及小鼠洞上紧或卸开钻柱的 作用。铁钻工结构主要包括升降机构、展开与回缩机构、 旋扣钳、上卸扣钳及回转机构等 5 部分。其中，配套技术 包括铁钻工就近控制技术、远程控制技术、智能控制技 术、与其他管柱自动化处理工具集成的控制技术以及加 工技术等。围绕保持技术先进性，避免知识产权纠纷，保 护自有技术，通过综合分析，制定了项目研制总体技术路 线，见图 1。
点。为使铁钻工的结构、性能、使用与维护满足钻修井作业的严格要求，采用系统分析的方法，考虑设计、生
产、组装及实验的全过程，提出铁钻工研制技术路线，缩短了铁钻工研制进程，提高了研制效率，并为其他管
柱自动化工具的研发提供了借鉴。
关键词：铁钻工；研制；加工；技术路线
中图分类号：TE921.2
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2018）05-0047-03
总 631 期第二期 2018 年 2 月
河南科技 Henan Science and Technology
信息技术
铁钻工研制技术路线研究
何军国
（南阳二机石油装备集团股份有限公司，河南 南阳 473006）
摘 要：铁钻工是油田管柱自动化处理系统的重要组成部分，具有井口作业操作方便、省时省力、安全的特
项目开发所需的“人、机、料、 发、环”及应急预案
任务书 方案设计 修改设计方案
设计输入分析、风险及预防、知识 产权规划
知识库
系统工程 价值工程
否 最优？
详细设计
是 详细设计
知识库、创新技术、设计技术应 用（如三维设计、有限元分析）
修改详细设计 否最优？设计输Fra bibliotek评审、设计验证
50
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1 600
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163
4 070
80
水平移动距离/mm 800
1 150 1 256
形、防钻具扭断功能；具有远程控制和就近控制功能；既 可手动操纵，也可以实现一键自动控制；具有故障远程诊 断接口。
按照满足常规钻修井作业要求，确定铁钻工主要型 号及技术参数，见表 1。
铁钻工 项目实现的策划
随着社会的发展和科学技术的进步，自动化技术和 人工智能被逐步应用于各行各业。为减少人工成本、降 低员工劳动强度、提高作业效率，管柱自动化处理系统开 始在油田中得到重视。
铁钻工与井场自动排管架、自动化施工步道、井架自 动排管装置（或称铁架工）等共同构成了现代钻修井管柱 自动化处理系统。其中，铁钻工作为上卸扣工具，极大解 放了钻台内外钳工劳动强度，并降低了作业的安全风险， 具有操作方便、省时省力、安全的特点。
目前，国内铁钻工正处于研制开发的初期，应用尚不 成熟。相关科研院所、高校或企业发表了较多学术论文 及技术报告，并申报了相关专利［1-10］，但大部分研究主要 集中在结构或控制系统设计方面，较少有关于技术开发 路线的研究。国外主要生产厂家有美国 NOV、美国 Hawk 和挪威 Aker Kvaerner-MH 等知名企业。为使铁钻工研
Study on Technology of Iron Roughneck Development Route
HE Junguo
（Nanyang Erji Petroleum Equipment Group Limited by Share Ltd，Nanyang Henan 473006）
Abstract: Iron roughneck is an important part of oil pipe automatic processing system, wellhead has the characteristics of convenient operation, time- saving and safe.In order to let the structure, properties, and use of iron roughneck maintenance meet the strict requirements of drilling and workover operation, this pa⁃ per used the method of system analysis, taken design, production, assembly and test of the whole process in accvunt,then put forward the integrity of the iron roughneck development technology route,so shorten the development process of iron roughneck, improved development efficiency,and provided reference for research and development for the other column automation tools. Keywords: iron roughneck；development；processing；technology route