ZJ20DBX型斜井钻机液压系统设计.pdf

2 0 1 2年 第 4 1 卷 第 1 1 期 第 3 5页 石 油 矿 场 机 械 OI L F I EL D EQUI PME NT 文 章 编 号 1 0 0 1 - 3 4 8 2 2 0 1 2 1 1 - 0 0 3 5 - 0 4 Z J 2 0 DB X型斜井钻机液压系统设计 王学义 ， 唐 有胜。 ， 张 永泽 ， 孙娟 ， 毛玉琢 ， 乔晓锋 1 ． 宝鸡石油机械有限责任公 司， 陕西 宝鸡 7 2 1 0 0 2 ； 2 ． 川庆钻探工程有限公 司 国际工程公司 ， 成都 6 1 0 0 5 1 摘 要 液 压 系统是 Z J 2 0 D B X型斜 井钻机 的重要 组成 部 分 ， 采 用开 式 回路 ， 主 要 实现 对 机械 手 、 钻 具 加 压 、 液 压小 绞车 、 液压 大钳 总成 、 卡 瓦支承 盘扶 正 器 、 死绳 绞 盘 器 、 液 压 吊卡 、 井 架起 升 、 底座 辅 助 起 升 、 井架伸 缩 、 液 压猫 头缸 、 排 管架调 平等 的驱 动与控 制 ， 提 高 了钻机 的 自动化 水平 。 关 键词 斜 井钻机 ； 液 压 系统 ； 控 制 试验 ； 改进 中图分 类号 TE 9 2 2 文献 标识 码 A De s i g n o f Hy d r a u l i c S y s t e m f o r ZJ 2 0DBX I n c l i n e d W e l l Dr i l l i n g Ri g W ANG Xu e y i ， TAHG Yo u s h e n g ， Z HANG Yo n g z e ， S UN J u a n ， MAO Yu z h u o ， QI AO Xi a o f e n g 1 ． Ba o j i Oi l f i e l d Ma c h i n e r y Co ． ， Lt d ．， B日 o j i 7 2 1 0 0 2， C h i n a； 2 ． C h u a n q i n g Dr i l l i n g En gi n e e r i n g Co mp a n y Li mi t e d I n t e r n a t i o n a l Lt d． ， C h e n g d u 6 1 0 0 5 1 ， Ch i n a Ab s t r a c t Th e Hy d r a u l i c s y s t e m a s a n i mp o r t a n t p a r t o n Z J 2 0 DB X． Th e o p e n c i r c u i t i s a d o p t e d i n or d e r t o d r i v e a nd c on t r o l t he M e c h a ni c a 1 Ar m ， Pu l l Do wn uni t ， H y d r a ul i c W i nc he s ， To n g As s e m - b l y， S l i p Ba c k u p a n d Ce n t r a l i z e r ， De a d l i n e W i n c h， Hy d r a u l i c Cr a n e ， Ma s t Li f t i n g Un i t ， Ma s t Ex t e n d i ng a nd Re t r a c t i ng Cy l i nd e r s， Dr i l l Fl oo r Li f t i ng de v i c e， Ca t h e a d Cy l i nd e r s a nd Pi pe Ra c k Le v e l i n g Cy l i n d e r s ， e t c ． S o t h e a u t o ma t i c l e v e l wi l l b e i mp r o v e d e f f e c t i v e l y ． Ke y wo r ds i n c l i n e d we l l dr i l l i n g r i g； hy d r a u l i c s ys t e m ； c o nt r ol ； t e s t ； i mpr o v e 斜井钻机可用于陆地和海洋等各种油气资源的 勘探与开发 。在开发建筑物下面、 沼泽地带、 下陷地 区以及海滩等复杂区域 的浅层油气时， 需钻的大位 移井或斜直水平井 ， 斜井钻机具有常规钻机无法比 拟 的优 势 。 国外 自 2 O世纪 6 O年代开始研制斜井钻机 ， 目 前美 国、 加拿大、 英国和法 国等 国家均已生产 ， 斜井 钻深 6 1 0 ～ 2 4 4 0 m 2 0 0 0 ～8 0 0 0英 尺 。国 内研 究始于 1 9 8 8年， 1 9 9 1年宝鸡石油机械有 限责任公 司与新疆石油管理 局联合研制开发 了国 内第 1台 Z J 一 1 5 X 型斜 井钻机 。 宝鸡石 油 机械 有 限责 任 公 司 近 期 新研 制 了 Z J 2 0 D B X型斜井钻机 ， 其提升系统 、 旋转系统和循 环 系统 采用 常 规 的 成 熟 技 术 ， 绞 车 、 顶 驱 等 采 用 交 流变频驱动 ， 其余 均采用 液压 传 动。该 钻机 配备 了专用顶驱 、 机械手 、 液压大钳 、 液压 吊卡 、 气动卡 瓦等机械化工具 ， 井 架采用油缸伸缩 ， 其与水平 面 倾 角 可 在 4 5 。 ～ 9 0 。 之 间 调 整 ， 底 座 采 用 主 辅 液 缸 共同举 升。此 外 ， 还 配备 了钻具 加压 和防喷器 专 用吊移等 装 置 以适 应斜 井 作业 的特殊 要 求 。因 此 ， 液压系统 设计非 常关键 。在 分析 了 国外公 司 同类产 品的液压传 动控制 系统 的基础 上， 结合 宝 鸡石油机 械有 限责任公 司原有 的技术 和经验 ， 在 钻井 自动化 、 远程 控制 和快速安 装移运 等方 面进 行了大量的探索和创新n ， 使钻机 整体技术达到 了较高 的水平 。 1 系统组成 及工 作原理 1 ． 1 系统 组成 Z J 2 0 D B X型斜 井 钻 机 液 压 系 统 主 要 有 以下 部 件组成 YZ - 2 0 0 0型组合液压站 1 套 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 2 8 作者简介 王学义 1 9 6 4 一 ， 男 ， 陕西宝鸡人 ， 工程师 ， 主要从事石油机械设计与研究 ， E ma i l w x y 3 4 3 1 6 3 ． c o rn。 石油矿 场机 械 气 控 阀总成 1 套 操 控箱 1 套 排 管架 操 作 阀 总成 l套 液 压 随车 吊 1台 钻 台 液 压小 绞 车 1台 加 压 小 绞车 2台 液 压 动 力钳 1台 1 ． 2 技 术 参数 液控 机 械 手驱 动 泵 1 号 泵 最 大工 作 压力 2 1 MP a 最 大排 量 2 0 7 I ／ mi n 液 压 大钳 及 台面机 具 驱动 泵 2号 泵 最大 工 作 压力 最大 排 量 辅 助 泵 3号泵 最 大工 作 压 力 最 大排 量 操作 箱 多路 阀控 制压 力 气 控 阀箱 总成 控 制 压力 液 压站 有 效 容积 液 压 站 总功 率 1 ． 3 工 作原 理 21 M Pa 1 2 0 I ／ mi n 2 8 M Pa 4 7 I ／ rai n 1 6 M Pa 2 1 M Pa 2 00 0 I 1 46 k W 图 l为 Z J 2 0 D B X型斜 井 钻机 液 压 原理 图 。 j 儿 『J I - 装 1 q - J 州 l杠 寸 图 1 液压 原理 图 2 0 1 2 年 第 4 1卷 第 1 1期 第 3 8页 石油 矿场 机械 OI L F I EL D E QUI PMENT 文 章 编 号 1 0 0 1 - 3 4 8 2 2 0 1 2 1 1 0 0 3 8 0 4 斜坡 吊卡活页应力分析与结构优化 曾玉斌 ， 罗小军 ， 吴 江 ， 欧阳铁兵 ， 吴绍伟 ， 于志刚 ， 梁玉凯 1 ． 中海石 油 中 国 有 限公 司 湛江分公 司， 广东 湛 江 5 2 4 O 5 8 ； 2 ． 河南油 田分公 司 井 下作业处 ， 河南 南阳 4 7 3 1 3 2 摘要 对 某斜坡 吊卡进 行有 限元 分析 ， 主要针 对 易损 部 件 活 页进 行 了详 细 的应 力分析 ． 并 以应 力分析为依据 ， 对其进行结构优化。通过分析对比， 结构优化后的活页在强度和可靠性方面都得到 了很 大的提 高 。 关 键词 斜坡 吊卡 ； 活 页 ； 有 限元 ； 应力 分析 ； 结构优 化 中图分 类号 T E 9 2 3 文 献标识 码 A S t r e s s An a l y s i s a n d S t r u c t u r e Op t i mi z a t i o n f o r S l o p e El e v a t o r Lo o s e - l e a f Z ENG Yu b i n ， LUO Xi a o j u n ， W U J i a n g ， OUYANG Ti e b i n g ， W U Sha o we i 。 YU Zhi ga n g 。 LI ANG Yu k a i 1 ． Zh a n j i a n g Br a n c h， C i n a Na t i o n a l Of fs h o r e Oi l Co r p o r a t i o n Ch i n a Lt d ． ， Z h a n j i a n g 5 2 4 0 5 7 ， C i n a 2 ． Do wn h o l e Op e r a t i o n De p a r t me n t ， He n a n Oi l yi e l d Br a n c h， Na n y a n g 4 7 3 1 3 2， T h i 7 1 a Ab s t r a c t FEA wa s u s e d t o a na l y z e t h e s l o pe e l e v a t o r ， m a i nl y a n a l y z i n g t he s t r e s s of t he l o os e l e a f ， whi c h i s t h e v ul n e r a bl e e a s y t o we a r ou t p a r t o f t h e s l op e e l e v a t o r ． Ba s e d o n t h e s t r e s s a na l y s i s 。 t he s t r u c t ur e o f t he s l o pe e l e v a t o r wa s o pt i m i z e s ． By c on t r a s t wi t h t he a na l y s i s， t h e s t r u c t u r e o p t i m i z e d l o os e l e a f ha s be e n gr e a t l y i mpr o v e d i n t he s t r e ng t h a nd r e l i a b i l i t y ． Ke y wo r d s s l o pe e l e v a t o r； l o o s e l e a f ； FEA ； s t r e s s a n a l y s i s ； s t r u c t u r e op t i mi z a t i on 吊卡是 套扣 在钻 杆接 头 、 油管接 箍 、 套 铣 管接 箍下 面 ， 用 以悬 挂 、 提 升和 下入钻 柱 、 套 铣 管 、 油管 4 液压 站 采用多 个压 力 和流 量 回路 组合 ， 控 任务 多 的液压控 制 系 统 ， 建 议选 取 相 同规 格 的 负荷 制复杂 ， 液压管线多 ， 对运行 和管理带来不便， 应建 传感泵供液模式并采用电控模式的负荷敏感压力补 立 统一 的液压 回路 。 偿 系统 。这样 可 以有 效 降 低 系统 的复 杂 性 ， 提 高钻 5 结论 机操控性能 ， 便于维护管理。 1 Z J 2 0 D B X型斜 井钻 机 的成 功 开发 ， 把 液 压 系统 的设 计 及在钻 机 驱动 与控制 中的应用 提高 到 了 新 的水 平 ， 也为今 后 同类 产 品 的设 计 做 出了 积极 的 探索 。 2 钻机所采用的电、 液综合应用模式对现有 液压 或常 规钻 机钻具 处理 系统 的更新 改 造提供 了有 益的参考。 3 对斜 井钻 机这 种载 荷变化 大 、 流量 变化 大 、 参考 文献 [ 1 ] 王学义 ， 黄悦 华 ， 赖笑 辉． 海 洋钻井 用旋转 支撑转 盘 液 压传动设计[ J ] ． 孑 亍 油矿场机械 ， 2 0 1 l ， 4 0 5 5 3 5 6 ． E 2 ] 石美玉 ， 杨 国家， 李富平 ， 等． 海洋钻机钻杆 自动排放 系 统控制 方 案 设 计 I- j ] ． 石 油 矿 场 机械 ， 2 0 1 1 ． 4 0 1 2 41 4 4． [ 3 ] 雷天觉． 新 编液 压工程 手册 [ K] ． 北 京 北 京理 工夫 学 出版社 ， 1 9 9 8 ． 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 2 3 作者简介 曾玉斌 1 9 8 4 一 ， 男 ， 湖南衡 阳人 ， 硕士 ， 主要从事采油 工艺研究 ， E ma i l z e n g y u b i n 0 2 1 8 1 6 3 ． c o rn。