顶驱液压系统的设计与研究

发布时间：2018-06-27 23:48

  本文选题：顶驱 + 钻井　； 参考：《华南理工大学》2011年硕士论文

【摘要】：顶部驱动钻井装置是20世纪80年代兴起的新型钻井技术,是旋转钻井技术的一项重大突破,受到世界各国石油公司的高度重视,且在国际石油工业中得到迅速发展和应用,顶驱装置的应用明显提高了钻井作业的速度和效率,已成为石油钻井先进装备的代表。随着我国国民经济的快速发展,全国石油消费量迅速增长。然而,石油产量增长低于消费增长,这给石油钻井机械设备如顶驱等制造了大量的市场机会。虽然国产顶驱在设计制造时都引进了国外的先进技术,但同国外的顶驱相比,国产顶驱的质量和性能等方面仍然存在着或多或少的问题。因此,顶驱整体的设计与研究,对缩短与国外之间的技术差距、提高顶驱产品的技术含量、提升顶驱产品的品质具有重要的现实意义。 本文分析了顶驱的国内外研究现状并指出了今后顶驱的发展趋势,介绍了顶驱的基本结构及其优点,对钻井作业进行了深入细致的分析,并以美国Varco公司的TDS-11SA型顶驱为例,对顶驱液压系统的平衡系统控制油路、刹车油路、回转头油路、倾斜机构油路、IBOP控制油路、背钳机构控制油路和定位销系统控制油路进行了详细的设计与说明。根据已经知道的TDS-11SA顶部驱动钻井装置的主要技术参数,在综合考虑关键元件的使用性能和使用寿命等因素的情况下,对主要液压元件进行了合理的参数计算与选型。 本文介绍了世界著名的工程系统高级建模与仿真软件AMESim,并按照第三章中对平衡系统控制油路的设计,利用AMESim软件中的HCD(Hydraulic Component Design)库对顶驱液压系统平衡系统搭建了仿真模型,在参数模式下对各部分模型的相关参数进行了详细的设置,最后对其进行仿真并且对仿真结果进行了深入细致的分析。 仿真结果表明本文对顶驱液压系统平衡系统的设计实现了平衡系统的作用,即平衡了顶驱本体的重量,保证了丝扣在上卸扣时不至于磨损,从而证明了设计的可靠性。仿真结果显示通过调节蓄能器的相关参数可以提高顶驱液压系统平衡系统的工作效率和使用性能。仿真结果还证明了蓄能器在液压系统中起到了吸收压力脉动和缓和冲击力的作用。
[Abstract]:The top drive drilling device is a new drilling technology that rose in 1980s, and it is a major breakthrough in rotary drilling technology. It is highly valued by oil companies all over the world, and has been rapidly developed and applied in the international oil industry. The application of top drive device has obviously improved the speed and efficiency of drilling operation, and has become the representative of advanced equipment for oil drilling. With the rapid development of our national economy, the national oil consumption is increasing rapidly. However, oil production growth is lower than consumption growth, which creates a lot of market opportunities for oil drilling machinery such as top drive. Although foreign advanced technology has been introduced in the design and manufacture of domestic top drive, there are still more or less problems in the quality and performance of domestic top drive compared with foreign top drive. Therefore, the whole design and research of top drive has important practical significance to shorten the technical gap with foreign countries, to improve the technology content of top drive products and to improve the quality of top drive products. This paper analyzes the domestic and international research status of top drive, points out the development trend of top drive in the future, introduces the basic structure and advantages of top drive, makes a thorough and detailed analysis of drilling operation, and takes TDS-11SA type top drive of Varco Company of the United States as an example. In this paper, the control system of the top drive hydraulic system is designed and explained in detail, such as the control system of the oil system, the brake line, the turning oil line, the tilting mechanism oil line, the back clamp mechanism control oil line and the positioning pin system control oil circuit. According to the main technical parameters of TDS-11SA top drive drilling device, the main hydraulic components are calculated and selected according to the factors such as the service performance and service life of the key components. This paper introduces the world-famous advanced modeling and simulation software AMESim. according to the design of the control oil circuit of the balance system in the third chapter, the simulation model of the balancing system of the hydraulic system of top drive is built by using the HCD (hydraulic component Design) library of the AMESim software. The related parameters of each part of the model are set in detail in the parameter mode. Finally, the simulation and the simulation results are carried out in detail. The simulation results show that the balance system of the hydraulic system of top drive is designed in this paper, that is, the weight of the top drive body is balanced, and the wire buckle is not worn out when it is up and down, thus proving the reliability of the design. The simulation results show that the efficiency and performance of balancing system of hydraulic system of top drive can be improved by adjusting the parameters of accumulator. The simulation results also show that the accumulator can absorb the pressure pulsation and ease the impact in the hydraulic system.
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH137

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本文编号：2075753