[钻杆,系统]钻杆分级自动排放系统优化设计

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钻杆自动排放转运和移运系统分析及结构设计

钻杆自动排放转运和移运系统分析及结构设计

第4 2卷
第 9期

敬: 钻 杆 自动排 放转 运 和 移 运 系 统 分 析 及 结 构 设 计
S u m ma r y o f Dr i l l Pi p e Au t o ma t i c S y s t e m An a l y s i s a n d De s i g n ZHA NG J i n g
张 敬
( 渤海 装 备辽 河 重 工有 限 公 司 , 辽 宁 盘锦 l 2 4 0 1 0 )
摘要: 针 对海 上钻 井作业 工作环 境 恶劣 、 钻杆排 放操 作 具有 危 险性 等 问题 , 设 计 了钻 杆排 放 自动 转
运 和 自动移运 系统 。在钻 杆转 运和移 运过程 中都 采 用了液压 系统 , 以 实现 较 高的稳 定性 和精 确性 。
2 O 1 3, 十 第 4 2卷 第 9期 第 4 4页
石 油 矿 场 机 械
OI L F 1 EI D EQUI P M ENT
文章编号 : 1 O 0 1 — 3 4 8 2 ( 2 0 1 3 ) 0 9 0 0 4 4 0 4
钻 杆 自动排 放 转 运 和移 运 系统 分 析 及 结构 设 计
机 的动力传 动模 式 , 它 没有游 动 系统 , 提 升装置通 过 电机驱 动齿轮 与 固定在 井架 上 的齿 条 啮合转动来 实
现 提 升 装 置 上 下 游 动 。 动 力 装 置 通 过 顶 驱 与 钻 柱 直
接 连接 , 便 于控 制钻 柱 方 位 , 既 具有 提 升 能力 , 又 可

4 O mm, 其屈服 强度 一6 7 0 MP a , 故

参考文献 :
L o ' J 一 一

海洋钻机钻杆自动排放系统控制方案设计

海洋钻机钻杆自动排放系统控制方案设计

海洋钻机钻杆自动排放系统控制方案设计石美玉;杨国家;李富平;王运安;高学仕【摘要】对钻杆自动排放系统驱动装置的液压及电气控制方法进行了设计和分析,绘制了电气及液压控制原理图,并合理选择了主要电气和液压元件.%The electrical control method and the hydraulic control method of the Drilling Pipe Automatic Arranging System were both designed and analyzed in detail, the electrical and the hydraulic control principle diagram were both drawn. In addition, the main electrical and hydraulic components were chosen reasonably.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2011(040)012【总页数】4页(P41-44)【关键词】钻杆排放装置;控制系统;方案【作者】石美玉;杨国家;李富平;王运安;高学仕【作者单位】中国石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛266555;山东科瑞控股集团有限公司,山东东营257067;中国石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛266555;山东科瑞控股集团有限公司,山东东营257067;中国石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛266555【正文语种】中文【中图分类】TE952参考多种钻杆自动排放系统[1-3],笔者设计了一种海洋钻机钻杆自动排放系统驱动装置。

介绍了此装置的液压及电气控制方案,对驱动装置的各种动作流程和各种动作的控制过程进行了详细的分析,对控制部分使用的电气元件和液压缸等液压元件的使用情况进行了说明。

本次设计主要是对钻杆自动排放系统的抓杆机械手行走和旋转驱动装置的控制进行了方案设计。

钻杆自动排放转运和移运系统分析及结构设计

钻杆自动排放转运和移运系统分析及结构设计

钻杆自动排放转运和移运系统分析及结构设计张敬【摘要】针对海上钻井作业工作环境恶劣、钻杆排放操作具有危险性等问题,设计了钻杆排放自动转运和自动移运系统.在钻杆转运和移运过程中部采用了液压系统,以实现较高的稳定性和精确性.该系统结构简单,拆装维修方便,在各种工况下能保持良好状态,磨损小.对降低海上钻井作业风险和成本具有重要意义.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2013(042)009【总页数】4页(P44-47)【关键词】钻杆;自动排放;转运;移运;结构设计【作者】张敬【作者单位】渤海装备辽河重工有限公司,辽宁盘锦124010【正文语种】中文【中图分类】TE951在海上钻井过程中,需要将钻杆从井口移送到钻杆排放架或从钻杆排放架移送到井口。

其特点是具有危险性,是一个重复性高而劳动强度大的过程,需花费大量时间,多人合作共同完成。

在海上钻井作业中常遇风浪,工作环境恶劣,安全性更为突出;同时,海上钻井成本很高,加快钻井速度,缩短钻井周期显得尤为重要[1-2]。

海洋钻井平台上的钻杆从井架排放到钻杆架上需要经过钻杆的转运和移运2个过程。

本文针对钻杆自动转运系统和钻杆自动移运系统进行结构设计分析。

1 技术分析本设计主要参数:钻井深度7 000m,钻杆直径127mm(5英寸),壁厚12.7mm (0.5英寸),长12 m,质量35.79kg/m;钻杆接头外径147mm,钻杆组合长度457.2mm,质量32.62kg/m。

在海洋上钻井为了节省钻杆的安装时间,通常将3根钻杆用钻杆接头组合成立根,单根立根质量1 350kg、总长37.37m。

1.1 自动转运系统钻杆自动转运系统主要是实现钻杆从井架上的垂直位置转动到水平位置。

在这个过程中需要一个能够从垂直位置转动到水平位置的转运臂,采用液压缸推动转运臂转动实现从垂直位置转动到水平位置的过程。

在钻杆从井架上的垂直位置转换到水平位置的过程中还需要机械手抓紧机构抓紧钻杆,防止钻杆从转运臂上滑落[3-5]。

全自动化钻杆管理系统的创新设计

全自动化钻杆管理系统的创新设计

全自动化钻杆管理系统的创新设计梁椿豪1,丛佩超1,2,张欣2(1.山西焦煤集团有限责任公司,太原030000;2.广西科技大学,柳州545006)摘要:当前煤矿井下全液压钻机打钻作业所使用的钻杆,其从井上到井下钻场的整个管理过程,均需人工搬运,这一过程给煤矿工人带来了极大地体力负担和不安全因素,更不利于全液压钻机的自动化和智能化。

为解决上述问题,本文提出了一种全新的钻杆自动化管理系统,该系统的机械结构采用数字化设计方法进行设计,利用该系统能够对钻杆进行集中管理,并使用先进的电液控及智能控制算法,实现了钻杆整个管理工作过程的无人化和自动化。

关键词:全液压钻机;钻杆;无人化;智能化中图分类号:TP242文献标志码:A文章编号:1009-0797(2019)02-0121-02I nnovative design of fully automatic drill pipe management systemLIANGChunhao1,CONGPeichao1,2,ZHANGXin2(1.ShanxiCokingCoalGroupCo.,LTD,Taiyuan030000,China;2.CollegeofMechanicalEngineering,GuangxiUniversityofScienceandTechnology,Liuzhou545006China)Abstract:Atpresent,thedrillpipeusedindrillingoperationoffullhydraulicdrillinundergroundcoalmine,thewholemanagementprocessfromthewelltothedrillingfieldinundergroundcoalmineneedsmanualhandling,whichbringsgreatphysicalburdenandunsafefactorstocoalmineworkers,andismoreunfavorabletotheautomationandintellectualizationoffullhydraulicdrill.Didnotsolvetheaboveproblem,thispaperproposesanewdrillpipeautomaticmanagementsystem,themechanicalstructureofthesystemUSESthedigitaldesignmethodtocarryonthedesign,theuseofthesystemcancarryonthecentralizedmanagementofdrillpipe,andadoptsadvancedelectro-hydrauliccontrolandintelligentcontrolalgorithm,realizethedrillpipeunmannedandautomationofthewholeprocessofmanagementKeywords:Hydraulicdrillrig;Drillpipe;Unmanned;intelligent0引言针对当前煤矿的全液压钻机在使用钻杆过程中存在的诸多问题:钻杆体量大、人工搬运等。

钻井平台钻杆自动化排放系统方案设计

钻井平台钻杆自动化排放系统方案设计

管机移动及 回转完成钻杆 在井 口与指梁 间运送 , 根 立 设 计独立的 固定装置 , 这种 布局 有效利用 了井架 内空
点是 具有 危险性 ; 一 个 重 复性 高 而 劳动 强 度 大 的 是
过程 , 多人合 作共 同完成 。在海 上钻 井作业 中 , 要 常 遇风浪, 工作 环 境恶 劣 , 全 问题 更 为突 出 。 同时 , 安 海 上钻 井成本 很高 , 加快 钻井速 度 , 短钻 井周期 显 缩 得 尤为 重要 。因此 钻杆 自动化 排放 系统将 会发挥 重 要 作用 。 钻 杆 自动 化排 放 系 统主 要 由排 管 机 、 指梁 2部
钻杆 运送 排放 工作 , 指梁存 放立 根 。
2 2 1 排 管 机 方 案 分 析 ..
排 管机 由排 放臂 、 柱 、 立 扶持 臂 、 吊卡 、 驱 动 、 下
上 驱 动 及 上 、 驱 动 轨 道 组 成 , 液 压 驱 动 。 排 管 机 下 全
为立柱 结构 , 在立 柱 顶 端 和底 端 各 有 1个 驱 动 机 构
何 鸿
( 鸡石 油机 械 有 限责 任 公 司 , 宝 陕西 宝 鸡 7 1 0 ) 20 2
摘 要 : 杆 自动 排 放 系 统 在 提 高钻 井 效 率 、 低 作 业 成 本 方 面 成 效 显 著 。通 过 对 国 内 外 技 术 调 研 , 钻 降
分析排 管 系统典 型结构 , 出一种适 用 于海上钻 井平 台的 自动化 钻 杆排 放 系统 总体 方案 。通 过 方 提
使 其沿 轨道 移 动 , 部 小 车 可 使 立 柱 旋 转 2 7 , 底 9 。排
放 臂安 装在立 柱 导轨 上, 过 安 装 于立 柱 底 部排 放 通

钻井平台钻杆自动排放控制系统研究的开题报告

钻井平台钻杆自动排放控制系统研究的开题报告

钻井平台钻杆自动排放控制系统研究的开题报告一、选题背景钻井平台钻杆的自动排放是一个重要的钻探操作,它对钻井效率和钻井质量有着直接的影响。

目前大部分钻井平台都已经实现了钻杆自动排放系统,但是在实际操作中常常会出现操作不规范或系统故障等问题,导致钻杆排放不稳定或者出现安全事故。

因此,设计一种钻杆自动排放控制系统,能够有效地实现钻杆的自动排放和安全控制,具有重要的研究价值和现实意义。

二、选题意义1. 提高钻井平台的钻井效率:钻杆自动排放系统可以大大提高钻井平台的钻井效率,减少排放时间和排放工作人员数量,提高作业效率。

2. 提高钻井操作的安全性:钻杆自动排放系统可以有效地降低操作人员的伤亡风险,在安全性方面具有重要的意义。

3. 经济效益显著:钻杆自动排放系统的引入可以大大减少排放时间和工作人员,降低运营成本,实现良好的经济效益。

三、研究内容和方法1. 系统架构的设计:设计符合需求的钻杆自动排放系统架构。

2. 控制算法的研究:针对不同的工况分析,研究最优的控制算法。

3. 系统硬件的选型:根据系统需求,选用合适的传感器和执行器等硬件。

4. 编程实现:基于系统架构和控制算法,进行编程实现。

5. 集成调试:对系统进行实际操作,进行集成调试,验证系统的可行性和稳定性。

四、预期成果本课题的预期成果为一个能够实现钻杆自动排放控制的系统原型,具有以下特点:1. 可以稳定地实现自动钻杆排放操作,减少人工干预。

2. 系统安全控制功能完善,可以有效避免操作人员的伤害。

3. 操作简单,钻杆排放效率高,大大提高钻井效率。

4. 可以实现现场监控和远程控制的功能,方便运营管理。

钻杆输送系统智能化改造

钻杆输送系统智能化改造

钻杆输送系统智能化改造关键词:钻杆;输送系统;智能化改造1 引言钻井队使用的钻杆在回收到管具公司后,要经过钻杆除锈、清洗、晾干、无损检测、钻杆检验、螺纹修复、校直及钻杆分级等工序,然后对钻杆成品按规格、型号以及等级进行分类存放,为下一次的供井使用做好准备。

钻杆在以上各个工序之间的传递都要靠钻杆输送系统来完成,现有的钻杆输送系统已很难满足生产实际的需求,存在的问题也显现出来,主要表现在以下几个方面,一是,钻杆从各个工序的管架台到输送自动线的下料过程还依赖人工手动操作,自动化程度低,造成人力资源浪费,同时也增加了职工的劳动强度,二是,清洗部分缺少小钻杆夹紧机构,小钻杆在旋转清洗过程中易出现大幅度甩动,无法实现对小钻杆的自动清洗,三是钻杆在自动线上打滑发生串联问题,没有应对措施,钻杆发生打滑串联常常造成设备损坏,维修费时误工,四是,钻杆检测后的分级标记还依赖于人工操作,浪费人力。

为解决以上问题,提高生产效率,减轻职工劳动强度,提高生产过程的智能化、自动化水平,为此对原有钻杆输送系统进行智能化改造。

2 钻杆输送系统智能化改造主要内容钻杆输送智能化改造主要包含以下几个部分,钻杆自动下料机构的研制、小钻杆夹紧机构的研制,钻杆打滑报警系统研制和钻杆分级自动标记系统研制。

2.1钻杆自动下料机构在钻杆管架台附近制作4处钻杆自动下料机构,自动下料机构由PLC、光电开关、电磁阀、气缸、下料机构等部分组成,由光电开关检测钻杆的位置,PLC 通过控制电磁阀来控制气缸起升,实现钻杆保持一定间隔的自动连续下料。

2.2小钻杆夹紧机构小钻杆清洗夹紧装置位于钻杆清洗系统中间,装置是通过在两组旋转托轮中间加装一个夹紧装置,夹紧装置通过气缸的起升控制夹紧装置的开合,气缸起升后三个滚轮夹紧小钻杆中间部分,以保证小钻杆在清洗时不会大幅度甩动,保证了各种小钻杆的自动清洗。

2.3钻杆打滑报警系统钻杆打滑报警系统设置在自动线上容易发生打滑问题的位置。

智能化钻机——钻杆自动运移系统的研究现状【范本模板】

智能化钻机——钻杆自动运移系统的研究现状【范本模板】

钻杆自动排放运移装置的研究现状摘要:自动钻杆排放运移装置用自动化的机械装备代替了人工操作,实现了人与钻杆的分离和钻杆的自动化排放运移。

自动钻杆排放运移装置降低了井台操作风险,减少了起下钻时间,使得钻进效率大幅提升,目前在海洋钻井平台已广泛应用。

介绍了国内外的钻杆自动排放运移装置的研究现状,并分析了其优缺点,并对国外现有的自动排放运移装置进行了系统分类.关键词:钻杆自动运移装置;陆地钻机;钻杆排放系统;自动化钻井Research status of Automatic handling and transportsystem device of drill pipeABSTRACTAutomatic handling and transport system device of drill pipe use automation machinery and equipment to achieve the separation of people and the drill pipe and the automatic drill pipe。

Automatic handling and transport system device of drill pipe reduce the well operation risk, and reduce the tripping time,make the drilling efficiency increases。

Nowadays, this system has been widely applied to offshore drilling platform 。

The paper introduces the research status of Automatic handling and transport system device of drill pipe at home and abroad。

海洋钻机钻杆自动排放系统控制方案设计

海洋钻机钻杆自动排放系统控制方案设计

- I] 熊 建 新 , 4 陈次 昌 , 存 祥 . 头 单 螺 杆 泵 衬 套 线 型 分 析 魏 双 _] 石 油 机 械 ,0 8 3 (2 :13 . J. 2 0 ,6 1 )3 -3
[] 宋 玉 杰 , 5 温后 珍 , 碧 霞 . 螺 杆 式 水 力 机 械 变 幅 系 数 盂 单
1 当变幅 系数 K一1时 , 距 曲线永 远 打扣 ; ) 等 当 O K<I时 , < 等距 曲线永 远不 打扣 。 2 当变 幅 系数 K 趋 近 于 1时 , ) 不打 扣等 距半
[] 万邦 烈. 3 单螺杆泵 式水利机 械 的研 究与 开发[ ] 石 油 J.
矿 场 机 械 ,9 52 () I 8 1 9 , 4 3 :4 1 .
21 年 第 4 01 O卷 第 1 期 第 4 页 2 1
石 油 矿 场 机 械
0I L F ELD EQUI M E I P NT
文 章 编 号 : 0 13 8 ( 0 1 1 - 0 10 1 0 - 4 2 2 1 ) 20 4 - 4
海 洋 钻机 钻 杆 自动 排放 系统 控 制 方案 设 计
t ma i Ar a g n y t m r o h d sg e n n l z d i e al t e e e t ia n h y o tc r n i g S s e we e b t e i n d a d a a y e n d t i , h lc rc la d t e h —
法[] 石油机械 ,9 5 1 () 1一o J. 18 ,3 6 :o2 .
E] 杜 秀 华 , 2 任 彬 , 国 有 . 头 单 螺 杆 泵 的线 型 设 计 及 韩 双 虚 拟 建模 E] 石 油 矿 场 机 械 ,0 7 3 ( ) 3—5 J. 2 0 ,61 :33 .
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钻杆分级自动排放系统优化设计
【摘要】钻杆是石油钻井行业重要的工具,从井上回收的钻杆经过一系列生产工艺成为钻杆成品后,要根据规格型号分类排放到钻杆成品台。

通过钻杆分级自动排放系统优化设计,采用PLC机电一体化控制,操作简便,自动化程度高,降低劳动强度,提高生产效率,实
现了生产线的自动化、智能化。

【关键词】钻杆分级自动排放系统 PLC控制优化设计
从井队回收后的钻杆要经过除锈、清洗、检测、检验分级、螺纹修复、弯钻杆校直等程序,之后形成钻杆成品,然后按不同的规格分级分类存放到成品台,以便于再次供井。

以往钻杆成品台,由人工在户外操作,通过操纵气缸的升降来实现钻杆的摆放操作,而每个人只能控制两个台架,且采用气缸举升,由于气压控制存在反应滞后的问题,经常导致前后两处气缸动作不同步,钻杆翻转失败,掉下来砸坏设备,甚至伤人的事故。

因此,优化设计钻杆成品分级排放系统,实现钻杆自动线输送滚轮升降的自行调节和钻杆的自动排放,利于钻杆输送和排放实现自动化、智能化,并能对钻杆输送过程进行实时监控。

一、钻杆输送自动线
钻杆输送自动的组成。

钻杆输送自动线由自动线电机滚轮总成、拨料机构、电控箱、控制操作台、光电开关和接近开关等电气元件组成。

钻杆输送自动工作过程。

回收钻杆经初检后,进行除锈清洗、无损检测、校直分级、螺纹修复等工序,所得到的成品钻杆,按照预先设置好的指令,即根据每根钻杆的情况输入需要到达的成品台号,通过钻杆自动线输送至每一个成品台,由相应的拨料机构分别拨至对应的成品台,进行分级分类存放。

系统只需要一人在操作室内操作,从而实现钻杆输送和分级、分类存放的自动化。

二、系统组成
(一)机械控制系统
主要包括钻杆输送自动线和拨料机构。

输送自动线的设计。

钻杆输送自动线的作用是将成品钻杆输送至每一个对应的成品台前。

原有的输送自动线采用的是一个主动轮,一个从动轮相间的方式,滚轮固定于输送线上。

由于钻杆接头比本体外径大,每根钻杆在输送线上输送时对滚轮的冲击很大,造成滚轮磨损严重,而且容易出现钻杆打滑停滞不前现象,使滚轮的使用寿命大大缩短。

现设计采用弹性滚轮,即在滚轮下面加装一定弹力的弹簧,当钻杆到达滚轮和在输送自动线上通过时,由于弹簧力的作用,滚轮能够根据钻杆的重量来调节自身的高度,从而避免钻杆对滚轮的硬性冲击,延长了滚轮的寿命。

图1为弹性滚轮的结构示意图。

拨料机构的设计。

该拨料机构采用四连杆机构,实际上组成一个曲柄摇杆机构。

曲柄由电动机带动旋转,将动力传递到连杆,连杆再将动力传递到摇杆,摇杆端部做成钩型,通过该曲柄摇杆机构的运动,从而实现将钻杆从输送自动线翻至成品台上。

(二)自动控制系统
自动控制系统主要由电控柜、操作台、室外操作箱、光电开关、接近开关等组。

电控柜由PLC、继电器、空气开关和接触器等组成。

操作台上设置有选择开关、按钮、指示灯、显
示屏等。

室外操作箱设有开关、急停按钮等就地操作元件,用于应急处理意外情况。

钻杆自动排放系统的过程控制采用德国西门子公司的S7-300系列可编程控制器,实现钻杆自动排放的逻辑控制和顺序控制,通过可编程控制器和工控机组成人机界面。

不同型号的钻杆堆放在待分类台架上,由管理人员从操作台遥控依次放到正在运行的自动线上,进入分检控制区后,管理人员根据钻杆的规格型号、级别等,由操作台上的按钮依次输入钻杆需要到达的成品台号,通过每个成品台前安装的光电开关的检测,经PLC的运算处理,钻
杆到达其应存放的台前时,拨料电机动作,把钻杆放入成品台。

同时由拨料电机上的接近开关控制拨料电机的停止。

每个成品台本班所放钻杆的数量及分检钻杆的总数都在人机界面显示屏上显示出来。

通过电控柜内可编程控制器,根据设备的工艺要求,实现各个动作之间的单动、连动。

空气开关分别给上、下拨料电机、自动线电机、操作台等提供电源和保护。

PLC接收操作台、光电开关和接近开关输入的信号,并通过接触器控制拨料电机的动作、自动线电机的正反转等,完成钻杆成品的输送和拨料控制任务。

(三)监控系统
监控系统由设置在户外的摄像头,操作室内的网络硬盘录像机和显示器组成,带云台的摄像头,可上下旋转,水平360°旋转,最大可视距离200多米,覆盖全部平台,能对钻杆输送自动线的运行情况进行实时监控,便于发现问题,及时处理。

(四)人机界面
系统采用操作面板和人机界面两套系统控制,两套系统可以单独使用,也可以联合使用,相辅相成,使得系统更加稳定和可靠。

人机界面可实现手动、自动切换功能。

三、结束语
输送自动线采用的弹性升降滚轮,可以根据钻杆自身的重量自动调节高低,运行平稳,生产效率得到提高。

拨料机构设计简单,拨料迅速,安全可靠,维护方便,生产效率大大提高。

自动控制方面采用PLC控制系统,可方便地由一人在操作室内控制和操作钻杆在自动
线上运行、拨料和存放到预定成平台上,大幅度的减少了户外天操作人员人数,大大提高了生产自动化程度和效率。

人机界面的使用,使得系统更加智能化,能实现手、自动自由切换,钻杆数量的存储和显示,单一送料功能,出错报警功能,在线纠错功能等。

监控系
统可实现对自动线进行实时监控,实现了操作人员足不出户就能掌握自动线上钻杆输送的状况,及时发现问题做出处理。

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