ZJ50D钻机钻杆地面自动传送系统的研究
ZJ50DB型石油钻机直驱转盘驱动装置研制及应用
ZJ50DB型石油钻机直驱转盘驱动装置研制及应用
周晓坤
【期刊名称】《今日自动化》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】转盘驱动装置是石油钻机的核心部件之一。
常规的转盘驱动装置是高速交流变频电机,其通过齿轮减速箱驱动转盘工作。
文章研制的ZJ50DB型石油钻机直驱转盘采用低速大扭矩交流变频电机直接驱动转盘工作,取消了大型传动机构齿轮减速箱,简化了传动方式,减少了中间故障点,降低了维护保养成本,整体尺寸小,质量轻,方便拆装和运输。
【总页数】3页(P71-73)
【作者】周晓坤
【作者单位】中石化四机石油机械有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE922
【相关文献】
1.4000m钻机大转矩倒扣转盘驱动装置研制
2.ACS800交流变频传动装置在顶驱转盘复合双驱动石油钻机系统中的应用
3.液驱双转盘窄体履带钻机的研制与应用
4.温度对深基坑支护结构的影响分析
5.人工种植牙失败原因探究
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陆地钻机立柱式钻杆自动传送系统研究
机床 与液 压
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第４ ０卷 第 ２期
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近年来 ，世 界 各 国为 揭 开 大 陆地 壳 演 化 奥秘 ， 更加 有效地 寻 找资 源 、保 护 环境 、减 轻灾 害 ，纷 纷 进行 深部科学 钻探 。因此 ，需要 研 制适 合 复 杂地 层 取心 钻进 的多工艺 钻进 方法 的深 部 大 陆钻 探 专用 钻 机 。随着探测 深度 的增 加 ，钻井 所 需 的钻 杆 数量 相 应增 加 ，钻井 作业 时 间 、作 业 费 用和 劳动 强 度也 随
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ZJ50D钻机钻杆自动传送系统的研究PPT课件
a.中国劳动力充沛、成本低，所以要求钻井自动化的成本要与传统钻井方式成本 相当，或低于传统钻井方式。
b.在国内普遍使用的是以ZJ50D为代表的传统钻机，如右图，这种钻机平台相对 国外的尺寸较大，所以传送系统必须配有平台水平传送装置。
ZJ50D钻机钻杆自动传送系统的研究
目录
一.课题意义、国内外研究现状 二.研究目标、内容，关键性问题
三.研究方法、技术路线、试验方案与可行性分析
四.课题的创新性 五.计划进度、预期进展、预期成果 六.工作积累、工作成绩
一.课题意义、国内外研究现状
1.课题意义：
石油是世界最主要的能源之 一，而石油钻井技术则成为 各国竞争的热点。由于生产 力的快速发展，要求钻机向 着大功率系统发展，所用器 材及人力也大幅增加，钻井 机械自动化成为了发展的必 然趋势。钻杆的传送作为钻 机主要环节也必将向着自动 化方向发展。
四.课题的创新性
在国内的钻井平台上实现钻杆传送的自动化、半自动化作业 。相比传统人工作业，安全性、经济性与工作效率都得到明 显提升。
该装置直接执行部分拟选用全液压控制，托盘与立柱定位准 确，机械手夹持稳固，容易实现装置的自动化，在运行过程 中实现了自动化与稳定性的理想结合。
以两机械手的相互传送技术来降低桅杆高度，近而降低了机 构的制造与安装难度。
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陆地钻机钻具自动运移装置研制
陆地钻机钻具自动运移装置研制牛文杰【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.%In view of the present problem of drilling tool manpower transport existing in domestic traditional oil drilling process, a drilling tool automatic transport system of land drilling rig is designed. For Model 50 land drilling rig, the system can realize automatic, safety and efficient transport of drill pipe, casing and drill collar between the drill floor and drilling tool holder on the ground. The structure of each part of the system is designed specifically. The material and welding process for making the system are selected. The mechanical properties of lifting device which is the core of the system are calculated and the corresponding hydraulic cylinder is selected. The result of design can meet the need of current drilling process for automation.【期刊名称】《重型机械》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】5页(P9-12,17)【关键词】钻井自动化;钻具自动运移系统;翻转装置;起升装置;力学计算【作者】牛文杰【作者单位】中国石油大学(华东)机电工程学院,山东,东营,257061【正文语种】中文【中图分类】TE933.1020 前言自动化钻井是21世纪钻井技术的主要发展方向［1-2］，钻具处理系统［3-6］是其需要解决的关键问题。
ZJ50BD直流全拖挂快移快装钻机研制word资料4页
ZJ50BD直流全拖挂快移快装钻机研制ZJ50BD全拖挂钻机[1]是在第四石油机械厂与美国LOADMASTER公司合作成功开发5000米快移快装钻机主机的基础上，采用直流电驱、先进的模块划分集成，研发成的全拖挂直流电驱钻机。
钻机的安装可不需要吊车的配合，仅有铲车和专用工具就可实现钻机的拆装。
井架与底座低位安装，液缸起升，安装速度快、占地面积小。
钻机移运快捷方便，整套钻机只需19拖，可大幅提高钻机油井转场、拆卸、安装效率，降低钻井成本[2]。
1 钻机主要部件结构1.1 井架结构。
井架为前直立套装伸缩式井架，有效高度为43.3米。
井架分为上节、下节、底节和游动系统，遵循低位安装，整体起升的原则，钢丝绳伸缩两节套装部分[3]。
1）井架底节为矩形管和钢板结构。
起升支腿在钻台面留有足够的空间，以便在转盘周围操作。
2）井架下节和上节为矩形管大腿和斜撑组成的空间杆件结构。
下节包含有二层工作台、梯子交叉平台、通道平台、井架梯子、顶驱导轨等。
上节包含有天车平台、天车座、天车总成、井架梯子等。
3）二层工作台由走道、护栏及主体组成，为可伸缩折叠平台，指梁为焊接结构，带有钻铤卡板和钻杆排放架，设有翻转走道和折叠护栏。
4）游动系统由天车总成、游车大钩及其下的顶驱和钢丝绳组成。
1.2 底座结构。
底座为箱块组合式平行四边形结构。
1）上座由型钢和板材组焊而成，分为司钻侧、司钻对侧和中间的转盘支座及立根盒三部分，通过挂梁和销轴连成一体。
上座布置有井架、转盘及驱动、鼠洞、防护立柱、缓冲油缸等。
上座井架支脚处设有缓冲油缸，用于井架的起落缓冲和前后方向的调整。
底座台面宽阔，钻工视野好，便于工作人员在钻台面上进行钻井作业，同时满足摆放和安装各种钻井用井口工具的要求。
2）中间部分由异型管加工成的八根立柱、立柱间有压缩杆和连接杆，通过销轴把上座和底座连接成一体。
3）底座的基座又分为四件，由销轴连接。
底座上安装有预起升油缸和起升油缸。
预起油缸用来把上座预起到一定高度后，起升油缸再把上座起升到工作位置。
1、ZJ50D、ZJ70D钻机主要设备安装使用技术要求
一、ZJ50D、ZJ70D钻机主要设备安装使用技术要求Q/SH 1025 0135-20041 范围1.1 本标准规定了ZJ50D、ZJ70D钻机的安装、使用和维护保养方法。
1.2 本标准适用于钻井队ZJ50D、ZJ70D钻机的安装、使用操作及维护。
2 规范性引用文件下列文件中的条款，通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
SY/T 5958-94 井场布置原则和技术要求SY/T 6058-94 自升式井架起放作业规程SY/T 5957-94 井场电气安装技术要求3 安装与调试3.1 基础井场设备、设施布置执行SY/T 5958-94。
3.2 钻机主机系统3.2.1 安装底座3.2.1.1 在预先打好的基础上画出井眼中心线及下基座位置线，依次就位各部件。
3.2.1.2 先安装底层左右下座、底层片架、直梁、斜拉梁，使左右下座上的井眼中心指示标记与井眼中心线对齐。
3.2.1.3 将起升三角架的立支架、斜支架及底座的前立柱、后立柱和斜立柱，依据安装编号进行连接。
3.2.1.4 安装顶层左右上座、立根盒梁、转盘梁、绞车梁、绞车前梁、绞车后梁、拉梁、前支架、防喷器导轨和铺板支架。
3.2.1.5 安装起升装置滑车、起升大绳、平衡架和滑轮。
3.2.1.6 连接顶层与前后立柱，打上销子，穿抗剪销和别针。
3.2.1.7 将底座底层、顶层用12个D80mm销子连接。
·335·3.2.1.8 钻台台面栏杆、偏房支架、铺板就位固定。
3.2.1.9 安装底座的液压系统。
3.2.2 安装转盘3.2.2.1 根据转盘梁的前后左右4个洋统眼指示的井眼中心位置安装转盘，并用7个调节螺杆固定。
3.2.2.2 安装转盘扭矩传感器和转速传感器。
陆地钻机钻具自动运移装置研制
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Байду номын сангаас
０ 前 言
自动 化钻井 是 ２ １世 纪 钻 井 技 术 的 主要 发 展
数 大 、工作 效 率 低 ，劳 动 成 本 高 ，钻井 周 期 长 。 对此 ，国 内前 些 年 有 中原 石 油 、宝 鸡 石 油 机 械
厂 、大港油 田有限责任公司等单位对钻具 自动传
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 ；翻转装置 ；起 升装 置 ；力学计算
中图分类号 ：Ｔ ９ ３ １２ Ｅ ３ ． ０ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ —１６ ２ １ ）６— ０ ９— ４ ０ １ ９ Ｘ（０ １ ０ ００ ０
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 ２７６ ） ５０ １
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 ５ ０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
从ZJ50DB型钻机现状探讨我国变频钻机设计新理念
收稿日期:2004 08 19作者简介:韩权义(1966 ),男,河南禹州人,工程师,1988年毕业石油大学(华东)自动化专业,目前主要从事陆上钻机电传动的应用研究工作。
文章编号:1001 3482(2004)06 0050 04从ZJ50DB 型钻机现状探讨我国变频钻机设计新理念韩权义1,黄建华2,茹 军2,李保锋1(1.中原石油勘探局钻井四公司,河南濮阳457001;2.中原石油勘探局装备处,河南濮阳457001)摘要:文章论述了ZJ50DB 型变频钻机V FD 多传动系统的组成和特点,司钻控制房的先进性。
指出了设计中应考虑的问题及技术难点,对变频钻机的设计、配套提出了一些新理念,如,自动送钻、转盘扭矩自适应控制等。
关键词:变频钻机;传动系统;设计中图分类号:T E921 01 文献标识码:A ZJ50DB 型钻机电控系统是由上海三高石油设备有限公司、ABB(中国)有限公司、西安海尔海斯公司等联合设计制造的,是国内生产的第1部大功率VFD 、多负载驱动、PLC 分布式钻机控制系统,是具备电子司钻雏形的钻机。
1 VFD 多传动系统的组成及特点VFD 多传动系统是ABB 公司的ACS600系列产品,可靠性高,控制性能卓越,变换方式为AC DC AC 。
系统由2个整流柜、7个逆变柜、3个崭波制动柜组成。
大容量整流柜通过断路器连接在AC 母线上,并经过大容量电抗器输出至DC 母线,DSU 整流电路由大功率二极管构成,由数字电路控制预充电。
逆变柜采用大功率IGBT 器件(绝缘栅型双沟道晶体管)构成桥路,触发控制模式与其他变频器制造商PWM (脉宽调制)方式有很大不同。
控制电路全部由数字模块构成,主控模块是以CPU 为核心组成NAMC 板。
各主控模块之间通过光纤进行通讯,实现数据传输。
由于主控模块均采用数字电路,系统的初始化需要以电机的参数为基础建立数学模型,所以逆变柜对交流负载采用一拖一驱动方式,这样就不存在接触器的指配切换控制。
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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 、
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பைடு நூலகம்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
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
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 ０ ０ 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
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 。
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
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
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
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
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
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