陆地钻机自动接立根及存取系统设计研究

来源 :西安石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhf2003168
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石油钻井过程中需要大量的立根,而立根是由三根钻杆连接而成。目前,国内主流的接立根方式是通过动力猫道将钻杆从地面输送到钻井平台,然后,工人在钻井平台上操纵钻杆动力钳完成接立根工作。这种方式在钻杆输送和回收时,动力猫道需要频繁工作,不仅效率较低,且存在高空作业的危险。针对这些问题,设计一套陆地钻机自动接立根及存取系统,以实现在地面上进行钻杆的自动存取和立根的自动连接工作,提高钻井作业的效率和安全性。首先,结合目前陆地钻井现场的需求,对系统的单根钻杆的排出与回收、单根钻杆的转运、立根的连接与拆解和立根的转运四个功能模块进行研究分析,制定总体的设计方案,介绍其工作流程;其次,分别针对四个功能模块进行详细的结构设计,对关键零部件进行必要的分析和计算,并使用UG软件对各部分进行三维建模;然后,利用ANSYS Workbench软件对主要受力部件进行静力学仿真分析,验证所设计结构的合理性,其结果满足强度要求;最后,根据系统的功能要求,制定电气和液压一体化的控制方案,设计出液压原理图,并完成主要元器件的选型和计算。根据I/O点数的需求选择合适的PLC控制器及扩展模块,设计出电气控制原理图,使用STEP 7-Micro WIN SMART软件进行控制程序的编写。论文设计研究的陆地钻机自动接立根及存取系统实现了在地面上完成钻杆的自动存取以及立根的自动连接工作,显著提升了钻井作业的自动化程度和安全性,提高了钻井作业效率,为后续钻杆处理系统的研发提供了研究基础。
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