陆地钻杆自动传送系统模块化设计研究
发布时间：2021-07-22 19:49
我国现有陆地钻机在钻杆传送方面,机械自动化程度较低,随着钻井深度增加,影响钻机的钻井效率。在国内,钻杆传送系统经过近几年的发展,出现了一些可以基本满足要求的产品,但在钻杆存储和举升上还有很大的发展空间。为此,本文对钻杆自动传送系统进行模块化设计,增加钻杆存储功能并提供一种新的钻杆自动传送系统方案。本文主要以常用的ZJ50D型陆地钻机为基础,设计模块化钻杆自动传送系统,在系统的总体方案、结构设计、静力学、动力学分析和驱动系统等方面进行了深入研究,主要完成了以下几方面工作:首先,本文论述了钻杆自动传送系统国内外的发展现状,分析了钻杆传送系统模块化设计研究的内容和意义。结合海洋钻机钻杆自动传送系统和陆地钻机的实际需求,依据功能将钻杆自动传送系统划分为钻杆库模块、举升模块和钻台辅助提钻模块,确定其总体结构方案。本文对钻杆库模块和举升模块进行了详细设计,利用三维建模软件Creo对各模块进行三维模型建立,对其中的关键部件,如钻杆库模块的固定架、钻杆夹手,举升模块的举升臂等进行静力学分析,对钻杆抓手和举升装置进行运动学分析,并做出改进。最后,设计液压驱动系统,并对其关键部分的液压装置进行了计算和选型...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钻杆库总体结构图
外形为两端较宽，中间较窄，参考工字钢承重间距表，在满足承重要求的同时，将钢的横向间距设计为 700mm。钻杆的纵向堆叠需要外部框架对其进行固定不致滑落，同时，在内部空间上，为使与钻杆间隔开，避免其相互发生碰撞，更便于存储和取用的自动化操作，在钻杆库布置整体框架，并在其内部布置钻杆隔离板，参考钻杆外形尺寸，将钻杆隔离板的设计为 40mm，隔离板的作用仅限于隔离钻杆，为了节约成本和减轻总体结构重量，隔离板选用空心方钢焊接而成，具体参数为 40mm×40mm×4mm。钻杆库在运输过可能与外界发生碰撞，从而对钻杆造成损伤，在钻杆库的外围整体加装 4mm 厚的板。钻杆库的现场吊装需要加装吊装装置，按照上述选取的材料和该结构所需的材料体在钻杆库装满钻杆时，总体重量约为 16t，通过查阅设计手册，选取单只额定负载的圆柱形焊接吊耳作为吊装装置，具体安装为两侧各两只，安装间距为 4200mm，对称焊接在底座外侧。按照以上设计，该钻杆库的具体结构如图 3-2。
为平衡悬臂梁负载，主体底部后端设置 4mm 钢板焊接的储物品作为平衡，储物槽外形尺寸为 1200mm×1000mm×1000mm，在装置运槽内装满泥土、水或其他重物，储物槽内材料可现场就近取用，只需密即可。悬臂梁为主要承重部位，根据负载选用 10 号热轧普通工字钢，，主体底部前端设置有简易定位板，用以定位钻杆库的放置位置，钻杆与定位板贴合即可。具体结构如图 3-3 和图 3-4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动管具举升系统的研制及应用[J]. 付艳霞,万广伟,宋瑞,刘四君,黄海龙,刘纪超,张宇光. 石油机械. 2016(08)
[2]钻杆自动传送装置的设计研究[J]. 康维维,刘宝林,胡远彪,薛启龙,庞天舒. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(08)
[3]海洋钻井平台猫道机的典型结构及分析[J]. 陆辉,赵世刚,张建,张彦秋. 机械研究与应用. 2015(05)
[4]陆地钻机钻杆自动传送系统结构设计及运动学分析[J]. 杨萍,曾辉,张淑珍,李春玲. 机械制造. 2014(09)
[5]全液压自动猫道钻杆运移系统设计及仿真分析[J]. 张鹏,于萍,王清岩,张春鹏. 机床与液压. 2014(11)
[6]陆地钻机钻杆自动化处理系统方案设计[J]. 白丙建,谭刚强,栾苏,杨海刚,刘春宝. 石油矿场机械. 2014(02)
[7]斜直井钻机管子处理系统的设计与理论研究[J]. 董海军. 科技创新与应用. 2014(04)
[8]ZJ50D钻机钻杆地面自动传送系统的研究[J]. 张洪生,路立勋,邵兵. 机械制造. 2013(08)
[9]地质钻探自动化移摆钻杆系统的研究[J]. 王伟,孙姿禄,杨文彬. 吉林地质. 2012(03)
[10]钻修井作业中管柱处理系统的技术发展[J]. 常玉连,姜开勋,樊岩松,高胜,任福深. 石油机械. 2012(01)
硕士论文
[1]陆地钻杆自动输送系统设计[D]. 赵均强.西安石油大学 2018
[2]海洋钻机离线接单根装置结构设计[D]. 黄锴.长江大学 2017
[3]海洋平台钻柱自动传送系统设计研究[D]. 何召山.中国石油大学(华东) 2016
[4]海洋平台二层台立根排放试验装置设计[D]. 刘建利.中国石油大学(华东) 2016
[5]陆地钻机用自动猫道机设计及仿真研究[D]. 任得勇.西安石油大学 2015
[6]ZJ50D陆地钻机立柱式钻杆自动操作系统的改进研究[D]. 曾辉.兰州理工大学 2014
[7]3500米液压岩心钻机移摆管机构设计及其结构分析[D]. 陈根龙.中国地质科学院 2014
[8]斜直井钻机钻杆自动存取操作系统的设计研究[D]. 杨月明.东北石油大学 2013
[9]ZJ50D钻机钻杆自动操作系统研究[D]. 路立勋.兰州理工大学 2013
[10]陆地钻机猫道机的设计与研究[D]. 陈敬凯.中国石油大学（华东） 2013
本文编号：3297787
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钻杆库总体结构图
外形为两端较宽，中间较窄，参考工字钢承重间距表，在满足承重要求的同时，将钢的横向间距设计为 700mm。钻杆的纵向堆叠需要外部框架对其进行固定不致滑落，同时，在内部空间上，为使与钻杆间隔开，避免其相互发生碰撞，更便于存储和取用的自动化操作，在钻杆库布置整体框架，并在其内部布置钻杆隔离板，参考钻杆外形尺寸，将钻杆隔离板的设计为 40mm，隔离板的作用仅限于隔离钻杆，为了节约成本和减轻总体结构重量，隔离板选用空心方钢焊接而成，具体参数为 40mm×40mm×4mm。钻杆库在运输过可能与外界发生碰撞，从而对钻杆造成损伤，在钻杆库的外围整体加装 4mm 厚的板。钻杆库的现场吊装需要加装吊装装置，按照上述选取的材料和该结构所需的材料体在钻杆库装满钻杆时，总体重量约为 16t，通过查阅设计手册，选取单只额定负载的圆柱形焊接吊耳作为吊装装置，具体安装为两侧各两只，安装间距为 4200mm，对称焊接在底座外侧。按照以上设计，该钻杆库的具体结构如图 3-2。
为平衡悬臂梁负载，主体底部后端设置 4mm 钢板焊接的储物品作为平衡，储物槽外形尺寸为 1200mm×1000mm×1000mm，在装置运槽内装满泥土、水或其他重物，储物槽内材料可现场就近取用，只需密即可。悬臂梁为主要承重部位，根据负载选用 10 号热轧普通工字钢，，主体底部前端设置有简易定位板，用以定位钻杆库的放置位置，钻杆与定位板贴合即可。具体结构如图 3-3 和图 3-4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动管具举升系统的研制及应用[J]. 付艳霞,万广伟,宋瑞,刘四君,黄海龙,刘纪超,张宇光. 石油机械. 2016(08)
[2]钻杆自动传送装置的设计研究[J]. 康维维,刘宝林,胡远彪,薛启龙,庞天舒. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(08)
[3]海洋钻井平台猫道机的典型结构及分析[J]. 陆辉,赵世刚,张建,张彦秋. 机械研究与应用. 2015(05)
[4]陆地钻机钻杆自动传送系统结构设计及运动学分析[J]. 杨萍,曾辉,张淑珍,李春玲. 机械制造. 2014(09)
[5]全液压自动猫道钻杆运移系统设计及仿真分析[J]. 张鹏,于萍,王清岩,张春鹏. 机床与液压. 2014(11)
[6]陆地钻机钻杆自动化处理系统方案设计[J]. 白丙建,谭刚强,栾苏,杨海刚,刘春宝. 石油矿场机械. 2014(02)
[7]斜直井钻机管子处理系统的设计与理论研究[J]. 董海军. 科技创新与应用. 2014(04)
[8]ZJ50D钻机钻杆地面自动传送系统的研究[J]. 张洪生,路立勋,邵兵. 机械制造. 2013(08)
[9]地质钻探自动化移摆钻杆系统的研究[J]. 王伟,孙姿禄,杨文彬. 吉林地质. 2012(03)
[10]钻修井作业中管柱处理系统的技术发展[J]. 常玉连,姜开勋,樊岩松,高胜,任福深. 石油机械. 2012(01)
硕士论文
[1]陆地钻杆自动输送系统设计[D]. 赵均强.西安石油大学 2018
[2]海洋钻机离线接单根装置结构设计[D]. 黄锴.长江大学 2017
[3]海洋平台钻柱自动传送系统设计研究[D]. 何召山.中国石油大学(华东) 2016
[4]海洋平台二层台立根排放试验装置设计[D]. 刘建利.中国石油大学(华东) 2016
[5]陆地钻机用自动猫道机设计及仿真研究[D]. 任得勇.西安石油大学 2015
[6]ZJ50D陆地钻机立柱式钻杆自动操作系统的改进研究[D]. 曾辉.兰州理工大学 2014
[7]3500米液压岩心钻机移摆管机构设计及其结构分析[D]. 陈根龙.中国地质科学院 2014
[8]斜直井钻机钻杆自动存取操作系统的设计研究[D]. 杨月明.东北石油大学 2013
[9]ZJ50D钻机钻杆自动操作系统研究[D]. 路立勋.兰州理工大学 2013
[10]陆地钻机猫道机的设计与研究[D]. 陈敬凯.中国石油大学（华东） 2013
本文编号：3297787
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