ZJ50D钻机钻杆地面自动传送系统的研究

中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ２ ； Ｔ Ｅ ９ ２ ８
文献标识码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ０ — ４ ９ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ — ０ ０ ３ ２ — ０ ３
钻 杆 自动 传 送 系 统 是 重 要 的 井 口机 械 化 设 备 之
一
．
该 系统承 担￣￣ － ｄ ｉ 杆 进行夹 持 、 提升 、 下放 、 平 移 和 回
动猫 道 机 （ 如 图 ３所 示 ） ． 是 一 种 比较 典 型 的 钻 杆 传 送
机 构． 起重 臂 与桅杆 尺 寸均 大 于或 等 于单 根钻 杆 长 度 ，
送 工 作 还 是 传 统 的人 工 传 送 方 式 。 传 统 人 工 钻 杆 传 送
是 一 种 困 难 和 重 复 性 的 工 作 ，并 伴 随 着 多 发 的 安 全 事 故 。笔 者 结 合 陆 地 石 油 钻 机 的 结 构 特 点 和 使 用 形 式 ， 提
设 备更 为显 著 。 钻杆（ 包 括普 通钻 杆 、 钻 铤与 套管 ） 传送 方 案 分 自动 化 和 半 自 动 化 两 种 ， 在石 油钻 探过 程 中 ， 传 送 普 通 钻 杆 的 工作 量 最 为 巨 大 ，所 以 系 统 传 送 普 通 钻 杆 时 选 用 自动 化 模 式 。 当 系 统 传 送 钻 铤 、套 管 等 钻 具 时 ， 需 要 对 系 统 机 械 手 的位 置 、 机 械 手 的 夹 持 爪 进 行 调 整 ， 又 因钻 铤 与 套 管 的 传 送 量 相 对 较 少 ， 所 以传送 此类 钻 具 时 适 宜 采 用 半 自动 工 作 模 式 。 机 械 系 统 在 两 种 方
作业 ， 由 半 自 动 的 电 气 控 制 变 为 全 自动 控 制 ； 集成 化 ， 由 现 在 的 部 件 分 段 运 行 变为模 块化 运行 ， 最终 实现 高度 集成 化 。 结 构 更 加 适 合 国 内陆地 钻机 的 Ａ型 和 Ｋ型 井架 ， 有 利 于 此 系 统 在 国 内 的推 广 ， 制造 成本低 。
出 Ｚ Ｊ ５ ０ Ｄ 钻 机 钻 杆 地 面 自 动 传 送 系 统 如 图 １所
整 体尺 寸较 为庞 大 。Ｚ ． Ｊ ５ ０ Ｄ 钻 机 钻 杆 地 面 自动 传 送 系 统 中的起重 臂 与桅杆 均在 ６ ． ５ ｒ ｎ左 右 ， 所 以 结 构 更 紧 凑 。 由 Ｖａ ｒ ｃ ｏ公 司 生 产 的 带 式 钻 杆 输 送 机 与 Ｚ Ｊ ５ Ｏ Ｄ 钻 机 钻 杆 地 面 自动 传 送 系 统 相 似 ．也 是 一 种 钻 杆 传 送 设
平 垂 直 混 合 型等 多类 型 的发 展态 势 Ｅ ２ ３ ， 钻 杆 自动 传 送 系 统 主 要 面 向海 洋 钻 井 平 台 、钻 井 船 和 高 端 陆 地 钻 机 而开发 ， 普 通 陆地 钻机 应 用较 少 ¨ ３ ］ 。在 国 内 ， 对 钻 杆传
送 系 统 的研 究 还 处 于 初 步 阶 段 ，直 到 最 近 几 年 才 陆 续
备 ， 但该 系统 在风 力过 大的环 境 中工作 时 ， 会 出 现 钻 杆
示。 此 钻 杆 传 送 系
统 具有 以下特 点 ： 自动 化 ， 实现 由 目
桅 杆 机 械 手 与 钻 杆 迎 合
前 多 人 配 合 作 业
变 为 单 人 或 无 人
桅 杆 机 械 手 夹 紧 钻 杆
案 中所 进 行 的基 本 动 作 是 相 同 的 ． 与控制 方式 无 关 ， 具 体 方 案 和 主 要 参 数 如 图 ２与 表 １所 示 。 在 国内外 的钻杆 传送 机构 中 ，国民油 井设 计 的 自
立 柱式 、 桥架式 、 起 竖式 等 多 形式 ， 水平 型、 垂直型 、 水
Ｚ Ｊ ５ ０ Ｄ 钻 机 钻 杆 地 面 自 动 传 送 系 统 的 研 究
口 张洪 生 口 路 立勋 口 邵 兵
兰 州 理 工 大 学 机 电工 程 学 院 兰州 ７ ３ ０Leabharlann Baidu０ ５ ０
摘
要： 介 绍 了Ｚ Ｊ ５ ０ Ｄ 钻 机 钻 杆 自动 传 送 系统 总 体 机 械 结 构 组 成 、 工作 原 理 、 主要 技 术 参 数 和 液 压 系统 原 理 ， 并 对 液
压 系统 特 点 进 行 了分析 。 所设计的 Ｚ Ｊ ５ ０ Ｄ 钻 机 钻 杆 自动 传 送 系统 用 － ｔ － ｚ ｋ ￣ Ｌ 面到 钻 井 平 台的钻 杆 传 送 ， 具有操作灵活、 结 构
紧凑、 适 合 国 内钻 机 应 用等 优 点 。 关键词 ： 钻 井平 台 钻杆 传 送 系统 机械 结 构 液 压 系 统
有 部 分产 品投产 ． 且 全 自 动 模 式 较 少 …。 与 国外 相 似 ， 国 内 钻 杆 自动 传 送 系 统 仍 然 主 要 针 对 环 境 恶 劣 的 海 洋 钻 井， 陆 地 钻 井 的 钻 杆 自动 传 送 系 统 的 研 究 较 少 ＿ ５ ］ 。
Ｚ Ｊ ５ Ｏ Ｄ 钻 机 是 国 内 主 流 钻 机 ，但 该 钻 机 的 钻 杆 传
１ 钻杆 传 送 方 案
此 系统运 用 可编 程逻 辑控 制器 Ｐ Ｌ Ｃ， 根 据 不 同 的 工序要 求 ， 对 执行 机构进 行 控制 。 Ｐ Ｌ Ｃ普 遍 适 用 于 工 业
控 制 现 场 较 为 恶 劣 的 环 境 ，其 抗 干 扰 能 力 较 其 它 控 制
转 等 操 作 。钻 杆 自动 传 送 系 统 降低 了 安 全 风 险 和 工 人 劳 动强度 ． 提 高 了 钻 柱 排 放 的 自动 化 水 平 和 工 作 效 率 ， 是 实 现 ＨＳ Ｅ管理 的有效 途 径 ¨ 】 ］ 。 自２ ０世 纪 ４ ０年 代 ， 钻 杆 自动 传 送 系 统 就 在 国外 开 始 了研 究 ， ９ ０年 代 形 成 了 成 熟 的 钻 杆 自动 传 送 系 统 ， 产 品 也 呈 现 出机 械 手 式 、