一种石油钻机转盘定位及扭摆控制
方法
随着石油勘探开发的不断深入，钻机转盘定位及扭摆控制方法逐渐成为石油钻探行业的重要研究课题。本文将从石油钻机转盘定位及扭摆控制方法的现状、问题需求以及未来发展等几个方面，对该课题进行探讨。
一、石油钻机转盘定位及扭摆控制方法的现状
目前，石油钻机转盘定位及扭摆控制方法已经得到了广泛的应用。在过去的数十年中，钻机控制系统始终采用传统控制算法，直接控制转盘的位置和速度。但是，由于钻机在运转中所受干扰源的复杂性和石油勘探的复杂地质条件，传统控制算法的应用效果有限。为此，石油钻机转盘定位及扭摆控制方法不断得到改进和发展，新的控制方法和算法逐渐浮出水面。
在实际应用中，石油钻机转盘定位及扭摆控制方法主要包括基于PID控制算法的定位控制、优化算法的控制、智能控制等方向。其中，智能控制是近年来较为热门的研究方向之一，如基于神经网络、基于大数据分析等技术的控制方法，可以较好地满足不同石油钻探场景下的要求。
二、问题需求
随着石油勘探难度的不断提高，对于石油钻机转盘定位及扭摆控制方法的需求也越来越迫切。目前存在的主要问题有：
1、钻探行业对钻机的要求越来越高，而传统的石油钻机控制方法已经不能满足这些要求。
2、钻探工程作业面临的非线性、复杂性和实时性问题，控制过程中所涉及的各种干扰源较多，这些因素难以用传统控制方法控制。
3、在一些情况下，石油钻机转盘的定向控制必须在较高速度下维持，这使得传统控制方法的应用效果更加有限了。
三、未来发展
石油钻机转盘定位及扭摆控制方法仍需不断发展和完善。未来，应关注以下几个方面的发展：
1、智能化。随着大数据、人工智能等技术的发展，将在石油钻机转盘定位及扭摆控制方法中发挥重要作用，以便快速处理和利用大量数据信息。
2、实时性。实时性是石油钻机转盘定位及扭摆控制方法的一个重要指标。未来控制方法应注重提高算法的响应能力，使其能够满足石油勘探的实时性要求。
3、适应性。在不同的工况下，石油钻机转盘定位及扭摆控制方法需要适应不同的工作要求。未来，应该发展更加灵活、适应性更强的控制方法。
总之，石油钻机转盘定位及扭摆控制方法将随着石油勘探工程的不断深入而逐渐发展和完善，为我国石油勘探行业的可持续发展提供更加可靠和高效的技术支持。
一种石油钻机转盘定位及扭摆控制 方法 随着石油勘探开发的不断深入，钻机转盘定位及扭摆控制方法逐渐成为石油钻探行业的重要研究课题。本文将从石油钻机转盘定位及扭摆控制方法的现状、问题需求以及未来发展等几个方面，对该课题进行探讨。 一、石油钻机转盘定位及扭摆控制方法的现状 目前，石油钻机转盘定位及扭摆控制方法已经得到了广泛的应用。在过去的数十年中，钻机控制系统始终采用传统控制算法，直接控制转盘的位置和速度。但是，由于钻机在运转中所受干扰源的复杂性和石油勘探的复杂地质条件，传统控制算法的应用效果有限。为此，石油钻机转盘定位及扭摆控制方法不断得到改进和发展，新的控制方法和算法逐渐浮出水面。 在实际应用中，石油钻机转盘定位及扭摆控制方法主要包括基于PID控制算法的定位控制、优化算法的控制、智能控制等方向。其中，智能控制是近年来较为热门的研究方向之一，如基于神经网络、基于大数据分析等技术的控制方法，可以较好地满足不同石油钻探场景下的要求。 二、问题需求
随着石油勘探难度的不断提高，对于石油钻机转盘定位及扭摆控制方法的需求也越来越迫切。目前存在的主要问题有： 1、钻探行业对钻机的要求越来越高，而传统的石油钻机控制方法已经不能满足这些要求。 2、钻探工程作业面临的非线性、复杂性和实时性问题，控制过程中所涉及的各种干扰源较多，这些因素难以用传统控制方法控制。 3、在一些情况下，石油钻机转盘的定向控制必须在较高速度下维持，这使得传统控制方法的应用效果更加有限了。 三、未来发展 石油钻机转盘定位及扭摆控制方法仍需不断发展和完善。未来，应关注以下几个方面的发展： 1、智能化。随着大数据、人工智能等技术的发展，将在石油钻机转盘定位及扭摆控制方法中发挥重要作用，以便快速处理和利用大量数据信息。 2、实时性。实时性是石油钻机转盘定位及扭摆控制方法的一个重要指标。未来控制方法应注重提高算法的响应能力，使其能够满足石油勘探的实时性要求。
石油钻机的结构和原理 石油钻机是一种用于钻探地下油气资源的设备，它的结构和原理非常复杂。下面我将从石油钻机的主要结构和工作原理两个方面来详细介绍。 首先，石油钻机的主要结构由钻井平台、钻井塔、输送系统、钻孔工具以及控制系统等组成。 钻井平台是石油钻机的基础支撑平台，它通常由一层或多层的钢铁板焊接而成，具有足够的稳定性和承载能力。 钻井塔是石油钻机的核心组件，它负责承载和支持钻杆、套管和其他钻井工具，同时提供钻孔工具上下移动的场所。钻井塔通常由多层钢结构组成，使用钢管和横梁相连接，以保证稳定性。 输送系统包括钻杆、钻柱和钻杆提升机构。钻杆是用于下入井口并承受旋转力的长杆状物体，通常由高强度合金钢制成。钻柱则是连接钻杆和钻头的部件，它具有一定的刚性和强度，能够承受钻井过程中的各种力学和化学作用。 钻杆提升机构是用于提升和降低钻杆的机构，通常由一台或多台卷筒、绳索、滑轮和传动装置组成。通过控制钻杆提升机构的运动，可以实现钻杆的上下移动，从而实现钻孔的深入和提取。
钻孔工具包括钻头、套管和钻头驱动机构等。钻头是负责在井底进行切削的工具，通常由硬质合金或钻石制成。套管是一种金属管状结构，用于加固钻孔的井壁，防止钻井过程中的塌方和漏失。 控制系统是石油钻机的重要组成部分，它负责控制钻机的运行和监测钻井过程中的各项参数。控制系统通常由计算机、传感器、控制阀和液压元件等组成，通过收集和处理各种传感器的信息，实现钻机各部件的自动化控制。 其次，石油钻机的工作原理可以简单分为井口系统、井内系统和控制系统三个部分。 井口系统是指石油钻机从地表到井口部分的系统，它负责钻杆的下入和提升。当钻机开始工作时，钻杆被下入到井口，并通过钻杆提升机构的控制实现下沉。同时，钻机通过旋转驱动钻杆，使钻头在井底进行切削，将地下岩层钻穿。 井内系统是指石油钻机从井口到井底的系统，它主要包括套管和钻井液。当钻头钻穿地下岩层后，套管被下入井孔中，并通过钻机提升机构的控制实现下沉，加固钻孔的井壁。钻井液则是通过泵将钻井液从地表注入钻杆中，并通过钻杆的中空通道，流入井底，冲刷钻头切削出的岩屑，降低摩擦阻力，冷却钻头，并将岩屑带到井口。 控制系统是石油钻机的大脑，它通过不断收集和处理各种传感器的信息，实现钻
国内石油钻机自动化技术现状与建议 摘要：石油是全球经济发展的重要能源之一，其开采和利用对于维护全球能 源安全、促进经济发展和提高人民生活水平具有重要意义。而石油钻机是石油开 采的重要设备之一，其作用是在地下开采石油资源。然而，石油钻机的操作环境 恶劣、操作难度大，工作强度大，且存在安全隐患，给工作人员带来了极大的风 险和压力。为此，石油钻机自动化技术应运而生，它可以自动完成石油钻机的操 作任务，提高操作效率，降低安全风险，促进石油钻机的智能化和自动化发展。 关键词：石油钻机；自动化技术；设备精度 引言：本文针对国内石油钻机自动化技术现状进行了深入研究，分析了当前 技术面临的挑战，并提出了相应的解决方案和建议。本文首先介绍了国内石油钻 机自动化技术的基本概念，然后分析了现有技术的优缺点。接着，本文分析了技 术发展中的难点和瓶颈，包括设备精度、传感器数据处理、控制系统设计等。最后，本文提出了一些建议和措施，包括提高设备精度、改进传感器数据处理算法、优化控制系统设计、加强设备维护和保养等，以促进国内石油钻机自动化技术的 进一步发展。 一、国内石油钻机自动化技术概述 1.自动化控制技术 石油钻机是用于在地下进行石油开采的设备，为了提高生产效率、降低人力 成本和提高作业安全性，现代石油钻机普遍采用自动化控制设备进行操作。这些 设备包括PLC、DCS、SCADA等。综合使用这些自动化控制设备，可以实现对石油 钻机的全面自动化控制和监控，提高石油开采效率和安全性，降低生产成本，是 石油行业的重要发展方向。 2.自动化操作技术
机器视觉技术、机器人技术、无人机技术等技术的发展为国内石油钻机自动化技术的发展提供了新的思路和方向。利用机器视觉技术，可以对石油钻机的各项参数进行实时监测和诊断，以保证石油钻机的正常运行。机器人技术可以实现自动化的钻井操作，提高生产效率，降低人为操作失误的风险。无人机技术则可以实现对钻井平台的巡检和监控，从而提高钻井平台的安全性。 3.自动化监控技术 通过传感器、监测设备等技术，对石油钻机的工作状态、设备运行状态、环境参数等进行实时监测和数据采集，是实现石油钻机自动化的关键技术之一。通过传感器、监测设备等技术，对石油钻机的工作状态、设备运行状态、环境参数等进行实时监测和数据采集，可以及时发现石油钻机的异常运行状态，提高钻井过程的效率和可靠性。 4.自动化数据处理技术 通过数据挖掘、模式识别、人工智能等技术，对石油钻机工作过程中的数据进行分析、处理和挖掘，是实现石油钻机自动化的另一个关键技术。通过数据挖掘、模式识别、人工智能等技术，可以对石油钻机工作过程中的数据进行分析、处理和挖掘，实现钻井过程的自动化和智能化。这些技术的应用将提高钻井过程的效率、可靠性和安全性，为石油钻探行业的发展注入新的动力。 二、国内石油钻机自动化技术现状 1.设备精度不高 石油钻机的工作环境通常是恶劣的，存在着较大的振动、温度、湿度等影响因素，这对石油钻机自动化设备的准确性和稳定性都会带来一定的影响。首先，由于存在较大的振动，传感器和监测设备容易受到振动的影响而产生误差。传感器是石油钻机自动化设备中非常重要的组成部分，用于检测工作状态、设备运行状态、环境参数等。传感器的精度直接影响到自动化操作的准确性和稳定性。如果传感器的精度不高，就会导致检测到的数据与实际情况存在较大差异，影响到自动化操作的准确性。自动化操作的准确性和稳定性也与控制算法的优劣密切相
浅谈石油钻机电气传动系统的最新发展 石油钻机电气传动系统是石油钻井过程中的关键技术之一，它主要是指将电能转换为机械能，通过传动系统将能量传递到钻机各个部件，从而实现钻井作业。随着科技的不断进步和石油工业的发展，石油钻机电气传动系统也在不断创新和完善。本文将从以下几个方面对石油钻机电气传动系统的最新发展进行浅谈。 一、电机技术的进步 石油钻机的传动系统中，电机是最核心的部件之一。传统的石油钻机电机通常采用交流感应电动机，其效率较低，动态响应较慢。而现在，随着永磁同步电机、直线电机等新型电机技术的逐渐成熟，石油钻机电机的效率和响应速度得到了大幅度提高。永磁同步电机具有高效、高功率密度、响应快等优点，可以有效提高石油钻机整体的性能和效率。 二、变频调速技术的应用 传统的石油钻机电机通常采用恒速运行，无法根据实际工况需求进行调整。而现在，随着变频调速技术的应用，石油钻机的电机可以根据实际需求进行转速调整，实现节能与高效的运行。变频调速技术能够根据井深、井内环境、以及钻进速度等因素进行实时调整，使得钻机的工况匹配更加合理，同时降低了能耗。 三、智能控制系统的发展 石油钻机的电气传动系统中，智能控制系统起到了至关重要的作用。传统的石油钻机智能控制系统通常采用硬连线控制或者
PLC控制，缺乏自主学习和优化的能力。而现在，随着人工 智能和机器学习等技术的应用，石油钻机智能控制系统的发展进入了一个新的阶段。智能控制系统可以采集和处理钻井过程中的各种数据，通过学习和优化算法来实现自动控制和优化操作，提高钻井效率和安全性。 四、新材料的应用 石油钻机电气传动系统中的传动装置和机械部件对于抗磨损、耐高温、抗腐蚀等性能要求较高。随着新材料技术的不断发展，高强度、高温耐性和耐腐蚀性能更好的新材料被广泛应用于石油钻机电气传动系统中的关键部件。新材料的应用使得钻机的可靠性、耐久性和工作效率都得到了显著提高。 综上所述，石油钻机电气传动系统的最新发展主要体现在电机技术的进步、变频调速技术的应用、智能控制系统的发展以及新材料的应用等方面。这些技术的不断创新和完善将进一步提高石油钻机的工作效率、安全性和可靠性，为石油工业的发展做出更大的贡献。
ZJ50DBS钻机-01 使用说明书 ZJ123-SM 四川宏华石油设备有限公司 2005年8月
前言 ZJ50DDBS钻机是四川宏华石油设备有限公司根据长城钻井公司的要求，同时按SY/T5609-1999《石油钻机型式与基本参数》及有关API规范的要求设计制造，可满足中深井石油天然气勘探和开发的需要的一种数字变频电动钻机。 为了用户更好地使用钻机，我们编制了本使用说明书供有关操作人员阅读。本说明书从总体上描述了钻机的组成、性能特点、主机部件及配套系统技术规范，以及钻机的安装调试，操作维护保养，拆卸运输等内容。本说明书未涉及到的或仅作简要介绍的配套设备或部件，其结构特点和使用维护等项内容请详见各自的使用说明书。
目录 一、概述---------------------------------------------------------------------------1 二、钻机主机配套系统及部件技术规范------------------------------------8 三、钻机的安装与调试--------------------------------------------------------13 四、钻机的使用与维护保养---------------------------------------------------20 五、钻机的拆卸与运输---------------------------------------------------------24 六、附表与附图------------------------------------------------------------------26
500KW/380V 国产钻机专用变频器的研制与应用500kW/380V the Development and Application of the Domestic Inverter Whose the Special-Purpose is Drilling 刘德田 1 郭培彬 1 耿明金 2 Liu Detian Guo Peibin Geng Mingjin 1. 山东新风光电子科技发展有限公司 2. 大庆同方电控设备有限公司 摘要：本文主要介绍国产钻机专用变频器的研制与应用。首先简要分析国外变频器在钻机应用中存在的缺点，并与国产变频器做了比较，论述了变频钻机的优点；随后解析原钻机控制系统中存在的问题，我们针对这种状况在大庆市石油管理局井下钻井公司的配合下对该油田钻机进行了变频改造；随后论述了该系统的技术改造方案。现场运行情况表明，该变频系统性能好，可靠性高，操作方便，其各项指标均达到了改造的预期效果。我们相信变频器在油田钻机上的成功应用将会有广阔的市场前景和发展潜力。 关键词：油田钻机变频系统 Abstract: This article mainly introduce s the development and application of the domestic inverter whose the special-purpose is drilling .First briefly analyzes the shortcoming of the overseas inverter which exists in the drilling machine application, and make the comparison with the domestically produced inverter, then elaborates the frequency conversion drilling machine merit; afterwards analyzes the question which in the original drilling machine control system exists, we have carried on the frequency conversion transformation in view of this kind of condition under Daqing petroleum administrative bureau mine shaft well drilling company's coordination to this oil field drilling machine; finally elaborates this system technological transformations plan. The scene movement situation indicated that this frequency conversion system performance well, which the reliability is high and the ease of operation, its each target has achieved the transformation anticipated effect. We believed the inverter will be able to have the broad market and the development potential on oil field drilling machine successfully. Key words: Oil field drilling machine Frequency conversion system 一、引言
基于PLC的石油钻机自动控制系统与控 制方法研究 摘要：石油钻机期间，钻井工艺比较复杂且难度较大，工作环境比较复杂， 满足不了自动化控制作业的需要。因此，接下来本文重点PLC的石油钻机自动控 制系统的设计需要和控制策略，发挥PLC技术的作用，促进石油业的良性发展。 关键词：PLC；石油钻机；自动控制系统；控制方法 通过分析石油钻井作业可知，其组成部分为多个系统，通过多个系统共同作用，使用PLC智能气动阀机，充分利用网络系统和全数字控制技术，促进钻机控 制系统逐步变得网络化、智能化和自动化，健全钻机信息系统，对控制方法进行 优化，保证PLC石油钻机自动系统的稳定，促进石油钻机安全性不断提高，降低 事故发生率。 1基于PLC的石油钻机自动控制系统的设计需要 1.1总体设计目标 对石油钻井自控控制系统进行设计时，很有必要立足全自动和整体性的形式，从泥浆泵、绞车、送钻、转盘等多个方面着手，对控制方式的集中性进行控制， 为钻井作业自动控制环节提供更多便利[1]。以动态化控制形式为基础，精准作业，给操作人员提供良好的作业环境，提供有利的环境，为顺利开展钻井工作奠定基础。 1.2系统配置方案设计 1.2.1总体架构 通过分析转机自动控制系统可知，可以在总结构中通过现场总线这一基础设施，从各类阀岛、可编程控制器、石油钻机气数字传感器等进行衔接，为采集和
处理各类数据信息提供良好的条件，打造以数字化为主的控制装置，为有序开展 操作作业奠定基础。 此外，司钻人员操作时可以利用可靠性和便捷化的优势，保证给定的信号具 有可视化特点，给司钻人员提供相应的操作提示，以完善和充足的信息为指导， 让相关操作实效性更强。对控制式计算机进行使用，监测数据时可以以实时形式 给打印数据监测结果提供便利，还可以回访数据信息，为信息储存工作的开展提 供有利的条件。远程计算机远程期间，可通过完善的检测方法远距离的传输信息，全方位的诊断故障问题，让数据储存更真实且更完整，为顺利打印报告提供有利 的条件。 1.2.2功能模块 以PLC的石油钻井机自动控制系统的功能模块进为基础，其包含的内容较多，本文主要以网络通讯模块为例。可编程控制器运行期间，常用的有现场总线的运 行方法，从发电机组、绞车、转盘等基础设施着手，充分地读取关键数据，通过 通讯的方式全面地管控上述设施，让控制作业更有效[2]。可编程控制器的应用可 以以合理利用网络通讯的方法，促进可编程控制器和数据管理模块二者更好的衔接，通过模块功能和效用为数据交换提供有利的条件，通过设施化的监控方法有 序的开展数据交换作业。 2基于PLC的石油钻机自动控制系统与控制方法 2.1泥浆泵自动控制 就系统运行的过程进行分析可知，设置泥浆泵时至少设置三台，且保证泥浆 泵处于独立运行的状态，这一操作方法的一致性。工作开展期间，应随时随地地 调整形式，还要调整泥浆泵的给定速度，确保速度设置与钻井阶段的运行要求相符，保证泵压和泵冲的完整性。停泵时应实施给定回零操作，且及时将泥浆泵的“停/起”按钮按下，让按钮的颜色为灰色。若出现上述故障，为了保证泥浆泵 恢复到正常工作的状态，首先要全面排除故障问题，之后按下复位键，让故障被 消除[3]。若发电机的功率出现过载的情况，那么PLC控制器就会自动调节，自主 调整泥浆泵的输出速度。
海洋直立起升式套装井架培训讲义 2006年10月
前言 HJJ450/46-Z井架是海洋石油钻机的重要组成部分之一。井架安装在固定式海洋钻井平台上，在钻井过程中井架用于安放天车和悬挂游吊系统、进行起下钻具，排放立根、下套管、处理井下事故等作业。 为了使油田有关操作人员熟悉和掌握钻机井架的使用，本培训讲义简要介绍了井架的结构、技术参数、操作维护等内容。在使用其产品时所需的有关配套设备（或部件的）结构参数和使用维护等项内容以及相关的资料，详见配套设备的使用说明书和其他有关的技术文件。 在使用钻机井架以前，参与此项工作的管理人员、技术人员和操作者应必须仔细阅读本培训讲义及与井架有关的说明书和相关资料，了解并熟悉所有的细节，此外还应具备相应的安全操作知识和技能。 全部的管理工作和具体操作应按照本系统、本单位相关的规章制度要求执行。
目录 前言.......................................................... I 第1章概述.. (5) 1.1用途 (5) 1.2主要技术参数 (5) 第2章井架及主要部件 (5) 2.1井架主体 (8) 2.2二层台 (8) 2.3油管台 (9) 2.4起升装置 (9) 2.5起升装置液压系统 (9) 2.6起升导轨 (15) 2.7调节支座总成 (15) 2.8笼梯平台总成 (15) 2.9放空管线总成 (16) 2.10大钳平衡重 (16) 2.11逃生装置 (16) 2.12防坠落装置 (16) 2.13套管台 (16) 第3章井架基段安装 (17) 3.1安装调节支座总成 (17) 3.2安装井架基段 (18) 3.3安装起升装置 (20) 3.4安装起升导轨 (20)
石油钻机设计 1 现有石油钻井钻机原理及区分； 石油钻井钻机通俗的说就是一个手电钻的延伸。通过不断转动和加深延长钻杆从地面往地下打一个有一定深度和直径的孔洞，其深度从2000米到1万米不等。 现有无论机械和电动的石油钻井钻机仅是在地面转盘或顶驱带动下钻杆的钻动加深及延长。 区分只是依据动力功率的不同，其所钻的深度的不同，2000米到1万米钻机只是动力功率不同罢了。其钻井原理及其所依赖的理论是一样的。 即在内燃机或电动机带动转盘转动下，带动方钻杆转动，方钻杆带动其下部连接的钻杆的转动，通过不断的连接钻杆达到所需要的深度。通过钻头的旋转破碎岩石，泥浆泵循环泥浆将破碎的岩石颗粒携带出来，最后钻成一个一定直径，深度的空井空间，用以下入所需的设备及仪器，开采石油。 由所钻井深的不同，其分为；1000到5000米普通井，5000米7000米深井，7000米以上超深井。
由钻探深度能力的不同，石油钻井机分为；2000米钻机，3000米钻机，3500米钻机，4000米钻机，4500米钻机，5000米钻机，6000米钻机，7000米钻机，8000米钻机，9000米到1万米钻机。 其缺点在于； （1）钻井机械速度慢，一口井需几十天，深井和超深井一般需半年或一年以上。 （2）井眼尺寸偏小和只能钻出一个尺寸，无法变径。 （3）地下井深轨迹导向无法大尺寸大角度回旋往复。 2 新型石油钻井钻机 1 特点； 超高压水力切割破岩，一口超深井只需几十天。 可变径钻头，井眼尺寸可任意改变，在油层内可钻出2米以上直径井眼。 地下井深轨迹导向任意角度回旋往复。 此设备使用需要现有井架提升系统，泥浆泵及地面管线系统，泥浆循环系统，大排量空气压缩机，大排量液压泵等。 此设备使用必须是在下入表层套管的情况下，为什么？懂行的一想就知道了。此设备适用于深井及超深井。
石油钻机的原理及应用 1. 石油钻机概述 石油钻机是一种专门用于开采石油和天然气的设备，它通过旋转钻杆和钻头来穿过地壳，将钻井灌注。石油钻机通常由钻井平台、钻井液循环系统、钻杆系统和钻头等多个组件组成。 2. 石油钻机的原理 石油钻机主要依靠以下原理进行钻探: •机械原理: 石油钻机通过转动钻杆和钻头实现钻井工作。钻杆通过转动运动带动钻头在井口下降，并对地壳进行钻孔，实现石油的开采。 •液压原理: 石油钻机通过液压系统提供动力。钻井液被泵入井口，以增加钻头的冲击力和清洗孔内。 •地层力学原理: 石油钻机钻探过程中需要了解地层地质情况，通过控制钻机的参数来适应不同的地质环境。 3. 石油钻机的应用 石油钻机在石油和天然气开采中有着广泛的应用。 •石油勘探: 石油钻机通过钻探井口，获取地下岩层的相关信息，帮助石油勘探人员了解石油藏层的储量、含油性质等。 •石油开采: 石油钻机是从地下开采石油的主要工具。它能够钻探深度较大的井，并将石油和天然气运抵地面。 •地质科研: 石油钻机在地质科研和研究中也具有重要的角色。通过钻探井口，科研人员能够获取地下岩层的样本，进行地质和地球科学的研究。 •地震勘探: 石油钻机在地震勘探中起到关键作用。通过钻探井口，安装地震仪器，收集地下震动数据，从而进行地震勘探及地壳变动研究。 4. 石油钻机的发展趋势 随着石油工业的不断发展，石油钻机也在不断改进和创新。 •自动化技术: 随着自动化技术的发展，石油钻机也逐渐实现了自动化操作，减少了人工操作的数量，并提高了钻探效率。
•数字化控制: 数字化控制技术的应用使得石油钻机操作更加精确和稳定，减少了操作人员的失误，提高了钻井质量。 •环保节能: 石油钻机在设计和使用过程中，越来越注重环境保护和能源节约，减少了对自然环境的破坏，并提高了资源利用效率。 5. 结论 石油钻机作为石油和天然气开采的重要工具，在石油工业中发挥着不可替代的作用。它通过机械和液压原理，实现了钻探和开采石油的目标。随着科技的进步，石油钻机也在不断创新和发展，以满足不断增长的能源需求和环境要求。
石油钻井过程的主要危险及控制措施 （一）钻井设备简介 1．概述 钻井设备（简称钻机）是指石油天然气钻井过程中所需各种机械设备的总称。钻机主要部件必须相互配合才能完成钻机起升、循环和旋转的3项主要工作。按按动力设备的不同通常可分为机械传动钻机、电动钻机和复合钻机三种。主要包括以下系统：（1）提升系统：主要作用是用来起、下钻柱（或下套管），以实现钻头的钻进送钻等工作。 （2）旋转系统：主要作用是由动力机组驱动转盘，通过转盘方补心带动方钻杆（钻杆和钻铤）、方钻杆再带着钻头旋转进行钻井。 （3）循环系统：主要作用是钻井过程中，通过动力机组带动泥浆泵来循环钻井流体，经过立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆和钻铤，将泥浆池的泥浆送到钻头处，以实现钻井流体将井底的钻屑带到地面。 （4）动力设备：主要作用是为驱动绞车、转盘、钻井泵等工作机工作提供动力。 （5）传动系统：主要作用是把发动机的能量传递或分配给各工作机。
（6）控制系统：为了指挥各系统协调地工作，在整套钻机中安装有各种控制设备。 （7）底座：包括钻台底座、机房底座和泥浆底座等。 （8）辅助设备：主要功能是为了正常钻井作业提供配套支撑。 钻机所必须具有的主要设备共7大部件：绞车、井架、天车、游车、水龙头、转盘、钻井泵。 2．钻机辅助设备及工具 （1）发电机。目前，几乎所有电驱动钻机的发电机都用柴油机作动力。 （2）空气压缩机及储气瓶组。几乎所有钻机的联动机上都配有小型空气压缩机和带储气设备的电动空气压缩机，以便给气控制装置、气离合器、气动马达、气动工具等提供气源和动力。 （3）泥浆储存设备。完整的泥浆循环系统通常都有一套泥浆储存设备：如沉淀罐（或池）、吸入罐（或池）、储存罐（或池）。 （4）钻井仪表。钻井仪表系统可单指一个指示表，也可以包括各种仪器。如钻井（多）参数仪、泥浆液面记录（报警）仪、大钳扭矩表、泥浆泵压力表和记录仪等。 （5）刹车机构：机械刹车、辅助刹车、其他设施。 3．井控装置
一种石油钻机转盘定位及扭摆控制方法摘要：本文提出了一种石油钻机转盘定位及扭摆控制方法。在钻井作业过程中，转盘的准确定位和控制是十分重要的，能够提高钻井的效率和安全性。该方法通过引入传感器、控制器和执行机构，对转盘的位置进行监测和控制，实现了转盘的准确定位和稳定扭摆控制。同时，通过控制算法的优化，提高了钻井作业的自动化程度。实验表明，该方法在转盘准确定位和扭摆控制方面表现出良好的性能和稳定性。 关键词：石油钻机；转盘；定位控制；扭摆控制；控制算法 1.引言 石油钻机是石油钻探作业中重要的设备之一，转盘作为石油钻机的核心部件之一，具有承载钻杆旋转和输送钻柱的功能。在钻井作业中，转盘的准确定位和稳定扭摆控制对于提高钻井作业的效率和安全性至关重要。 2.转盘定位与控制系统设计 转盘定位与控制系统主要包括传感器、控制器和执行机构。传感器用于监测转盘的实时位置和角度，控制器负责计算控制指令并发送给执行机构，执行机构则根据指令将转盘移动到指定位置。 2.1传感器设计 传感器主要包括位置传感器和角度传感器。位置传感器采用非接触式磁性传感器，可实时监测转盘的位置，具有高精度和稳定性。角度传感器采用陀螺仪传感器，可实时监测转盘的角度，具有高响应速度和准确性。 2.2控制器设计
控制器主要包括位置控制和扭摆控制两个部分。位置控制通过反馈控 制算法，计算转盘的位置偏差，并生成控制信号发送给执行机构，将转盘 移动到指定位置。扭摆控制通过反馈控制算法，计算转盘的扭摆角度，根 据设定的扭摆角度范围生成控制信号发送给执行机构，实现对转盘的稳定 扭摆控制。 2.3执行机构设计 执行机构主要包括电动机和传动系统。电动机通过转动输出轴驱动传 动系统，将力传递给转盘，实现对转盘的移动和扭摆控制。 3.控制算法优化 为了提高转盘定位和扭摆控制的精度和效率，本文对控制算法进行了 优化。通过引入自适应控制算法和模糊控制算法，对转盘的位置和扭摆角 度进行动态调整，提高了钻井作业的自动化程度和稳定性。 4.实验结果与分析 本文设计了一套转盘定位及扭摆控制系统，在实验室环境下进行了验证。实验结果表明，该系统在转盘的准确定位和扭摆控制方面表现出良好 的性能和稳定性。通过控制算法的优化，提高了钻井作业的自动化程度， 提高了施工效率和安全性。 5.结论 本文提出了一种石油钻机转盘定位及扭摆控制方法。通过引入传感器、控制器和执行机构，对转盘的位置进行监测和控制，实现了转盘的准确定 位和稳定扭摆控制。同时，通过控制算法的优化，提高了钻井作业的自动 化程度。实验表明，该方法在转盘准确定位和扭摆控制方面表现出良好的 性能和稳定性。该方法对于提高钻井作业效率和安全性具有重要意义。
顶驱加装扭摆功能的现场应用 摘要：在当今油气勘测开采不断深入的背景下，油气勘探开发逐渐向非常规、低渗透领域转移，水平井、大位移井钻井技术可以大大提高油气藏产量和采收率，但在水平井段以及曲线井段，因为钻具刚度因素的影响,钻进过程当中钻柱某一位置处可能会压持在井壁上，钻柱跟井壁之间的静摩擦阻力将会变大，使得给钻头施加钻压以及对工具面进行定向等钻井作业措施的难度变大,导致托压现象频频出现，最终会导致定向钻井提速受到限制。顶驱在钻井作业中具有较强的钻井事故处理能力和提高钻井时效的优越性，因而成为国际钻井作业中的重要装备，国内不少钻机在进行钻井作业时也配置了顶驱，针对水平井钻进过程中的托压现象，开发了顶驱扭摆技术，该技术的应用，将有效的提高机械钻速以及钻井效率。 关键词：顶驱扭摆系统 1、引言 顶驱配置定位扭摆功能后，在水平及定向钻进模式下，可以根据钻井施工中获取的工程数据，利用软件分析判断钻柱钻进时的摩阻情况，根据分析计算,利用定位扭摆系统,设定一定的扭矩限定值、转速限定值和扭转角度对钻柱交替施加适当的正反扭力，使钻柱在适当幅度周期内来回扭摆,使得从井口以下到某一井深之间井段中的钻柱运动状态表现为左右扭摆转动的周期旋转，这样就使得该井段中的钻柱与井壁之间的摩擦力由轴向静摩擦力变为动摩擦力，大大降低了钻柱在钻进的过程中所受到的轴向摩擦力,消除钻进过程中的托压问题，提高钻井效率和滑动钻井速率, 特别适合长水平井和大位移井。 2、系统改造 顶驱定位扭摆系统主要由以下部分组成：
（1）触摸屏，置于司钻操作台，用于输入操作命令，观察系统运行状态。通过触摸屏，可以对转速、扭矩等系统状态进行监控，并对主要参数进行设定。 （2） PLC控制系统：包括数据波形检测、数据分析处理、数据输出、信号反馈等四个部分，均集成在PLC内部。 （3） ABB变频器：具备转速控制模式和扭矩控制模式外，内置运动控制软件，实现定位控制功能，通过以太网与PLC交换数据，将编码器反馈值发给变频器进行闭环控制。 （4）工控机：随时录取各项运行参数曲线，进行数据记录保存。 （5）编码器：反馈主电机转速状态。 针对目前自有顶驱设备，则可以通过参数修改来达到使用要求： 1. 对PLC程序进行更改。 2. 变频器程序刷新为运动控制模式，重新下载全新参数。 3. 对司钻台的触摸屏程序进行更改，增加相应控制画面。 4. 更换老式编码器。 5. 重新进行主电机参数辨识。 3、扭摆功能使用 顶驱配置定位震荡扭摆控制功能后，可以按操作者要求输入预设角度进行定角度的正转或者反转，精确度可以达到 1 度，非常方便进行定向井作业；也可
石油钻机猫道自动化控制探讨 随着目前我国大量油田的开采，要求积极优化钻机的使用方式。石油钻机猫道自动化控制体系在目前很多油井开采过程中均得到了大量使用，本文对此进行了优化设计与案例分析。 1石油钻机自动化猫道优化设计 1.1优化送钻柱装置构成 送钻柱装置的结构主要包括主动链轮总成、安全销总成、小滑车、调节顶丝、液压驱动马达、被动链轮总成、传送本体、链条、踢出机构等部分。管柱前进、后退工作主要是通过送钻柱装置实现的，在系统运行过程中，送钻柱装置中部V形槽中放置管柱，将安全销放置在送钻柱装置传送本体两侧位置处，以此使得管柱不会从V形槽中滚落。通过小滑车前后运动来实现管柱的移动工作。在拉杆的作用之下，连接链条与小滑车，在链轮转动之下促进链条活动，以此来实现小滑车的运动[1]。 1.2设置技术参数 石油钻机猫道自动化控制过程中设置13.5m运输管柱最大长度，具有12～12.2m适应钻台面高度，具有508mm(20″)运输管柱最大直径、55kW最大输出功率、32880kg自重、-20～+50℃环境温度，45kN最大工作负荷、120s单根运行周期、≤90%(+20℃)相对湿度要求[2]。
1.3工作原理 动力猫道具有6个部件，分别为支架、送钻柱装置、液压系统、坡道、猫道底座、绳双动绞车等。工作时，固定于坡道背面的绳双动绞车能够带动钢丝绳在坡道顶部位置滑动，从而促进送钻柱装置在坡道方向上运动，一直到送钻柱装置能够运行至送钻柱装置，此时停止绳双动绞车运行。利用送钻柱装置中的小滑车促进管柱前进，利用风动绞车或者顶驱等提取钻柱，此时即完成管柱提升作业。液压站能够为小滑车与绳双动绞车提供动力，通过液压站控制系统、遥控系统即可完成整体动作过程。系统中，坡道的构成部分为滑轮总成、坡道本体、顶滚轮总成等。以钢丝绳导绳轮作为坡道上部的双滑轮，顶滚轮总成结构处于坡道本体上方位置，能够促进送钻柱装置向上运动以及向下运动。猫道底座组成部分为排管架总成、托链槽、底座本体、倾斜机构、梯子等部件。C16型动力猫道如图1所示。系统一共有前节、中节、后节等共六节管排架，能够使用倾斜机构或者放置钻具的方式使钻具滚入猫道之中。送钻柱装置的构成部分为主动链轮总成、踢出机构、惰轮、传送本体、链条、液压驱动马达、安全销总成、被动链轮总成、小滑车、调节顶丝等部件。送钻柱装置能够促进管柱前进与后退工作，可以在送钻柱装置中部V形槽之中放置管柱，并在两侧位置放置安全销。避免V形槽中管柱滚出，利用小滑车前后运动完成管柱前进动作与后退动作。利用拉杆的作用连接链条与小滑车，运用链轮转动来带动链条，以此使得小滑车能够正常前后运动。 1.4电气控制系统 系统运行过程中要求设置相应的参数，设置75kW、380V/50Hz的2路动力电源，15A、220V/50Hz的控制电源。在控制系统管理过程中，要求充分坚持可靠、安全、高效的原则，结合西门子PLC无线控制技术中的相关要求，设置应急控制、无线遥控、司钻集成控制等三种控制管理方式[3]。PLC控制器运行过程中一旦出现一些故障，在系统瘫痪的情况下，操作者可以利用本地应急操作台检查系统的实际运行情况，以此确保电气元件更换过程中能够正常运行。远程无线遥控模式的建立能够使系统在40m范围内实现无线遥控与管理。在该系统运行
第八章钻井船 第一节钻井船简介 1 .钻井船的概念 钻井船（drilling ship）是深海石油开采工艺过程中最为重要的工具之一。通常所提到的钻井船是指用于在水上钻井并可以移动的船。这种船在钻井时漂浮在水上，适于深水作业；采用锚泊系统或动力定位系统，使船锚碇于海底井口上方进行钻井；大多数将井架设在船的中央，以减少船体摇荡对钻井工作的影响；多具有自航能力。而无自航能力的钻井船又称为“钻井驳”。 2. 钻井船的分类 钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动船或驳船上布置钻井设 备。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。其大致分类如下： 1）按其推进能力分:有自航式和非自航式； 2）按船型分:有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井； 3）按定位分:有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。 3. 钻井船的优缺点 早期形式为钻井驳船，多用旧船改装，只适用于浅海风浪较小的海 域。现代钻井船多为专门设计，全部钻井和生活设施都在船上，能自航 并有向大型化发展的趋势。其主要优缺点如下： 1）优点：移动灵活、适应水深大、自持能力强、载重储藏量大等。 2）缺点：建造成本较大，建造周期长； 受风浪影响大、稳定性差、开工率较低等。 从以上缺点中我们可以看出浮船式钻井装置船身浮于海面，易受波 浪影响，可以采取的技术措施有： ①设减摇水舱以减轻船的摇摆，但效果不明显； ②采用中间锚泊系统。船中间有一个可转动的大圆筒,筒上安钻机、井架 等，筒下用锚链与海底连接，船可围绕圆筒旋转，使之常处于迎风迎 浪的位置以减少船的摇摆和位移； ③安装一套水下器具，包括柔性接头、伸缩钻杆和升沉补偿装置等，以 适应钻井船的摇摆、位移和升沉；
转盘培训讲义
目录 第1章概述 (1) 1.1用途及特点 (1) 1.2转盘技术参数 (1) 第2章结构特点 ........................................................................错误!未定义书签。第3章安装与调整 (4) 3.1安装 (4) 3.2调整 (4) 第4章操作与使用 (4) 4.1主补心装置与转台、补心的锁紧 (4) 4.2转台的制动 (4) 4.3转盘与滚子补心的配套使用方法 (5) 第5章维护保养 (5) 5.1润滑 (5) 5.2日常维护检查项目 (6) 5.3定期维护检查项目 (6) 第6章包装、运输与贮存 (7) 6.1包装、运输 (7) 6.2贮存 (7) 第7章轴承、专用工具、备件一览表 (8) 7.1轴承 (8) 7.2专用工具 (8) 7.3备件 (8) 第8章转盘用图 (9) 8.1转盘结构图 (9) 8.2转盘零部件明细表 (11) III
第1章概述 1.1 用途及特点 转盘是钻机的重要部件，它的作用是在钻井作业时，通过一对锥齿轮副实现减速，使转台获得一定范围内的转速和扭矩输出，驱动钻具进行钻井作业；在起下钻和下套管时，转盘悬挂管柱. 转盘在钻机钻进时，钻柱吊在水龙头下面，由转盘驱动方钻杆而旋转，起下钻和下套管时，管柱卡在转盘上方。转盘应能承受钻机所允许的最大载荷，并能在承载旋转工作中，保证有足够的轴承寿命。转盘的大小伞齿轮应能传递足够大的扭矩和功率。 转盘设计符合SY/T 5531《石油钻机用转盘》标准及API 7K规范。 目前，我公司生产ZP175 ZP205 ZP275 ZP375 ZP495系列转盘，ZP605转正在开发之中。 1.2 转盘技术参数 在SY/T 5531－1992《石油钻机用转盘》标准规定了如表1所示的转盘的五个基本参数。 与SY/T 5531－1992《石油钻机用转盘》标准不同，API Spec 7K《钻井和修井设备规范》对表中最大静载荷、转台最大工作扭矩和转台最高转速未作具体要求，对这三个参数应理解为转盘所能达到的能力，换言之就是转盘的能力不得小于这三个基本参数的要求。举例来说，ZP 175转盘标准规定最大静载荷为1350kN，而宝鸡石油机械有限责任公司制造的ZP 175转盘最大静载荷则达2700kN。 应注意，转盘不同于其它设备，其设计工作温度为0℃；在低于此工作温度时，不推荐转盘在额定载荷下工作。
目录 1 引言 (1) 1.1 钻机扭矩测量的重要性和发展现状 (1) 1.2 传感器的现状和发展前景 (2) 1.3 无线传输技术的现状和发展前景 (4) 1.3.1 红外技术 (5) 1.3.2 蓝牙技术 (5) 1.3.3 IEEE802.11 (7) 1.4 本课题完成的工作 (9) 2 系统的总体设计 (10) 2.1转盘扭矩传感器的原理和发展现状 (10) 2.1.1 转矩的概念 (10) 2.1.2 惰轮式转盘扭矩传感器 (11) 2.1.3 顶丝式转盘扭矩传感器 (11) 2.1.4 霍尔元件式转盘扭矩传感器 (12) 2.1.5 万向轴式扭矩传感器 (13) 2.2 单片机应用的现状和发展趋势 (13) 2.2.1 单片机的发展历程 (13) 2.2.2 单片机的应用领域 (15) 2.2.3 单片机的发展趋势 (15) 2.3 系统总体设计 (18) 2.3.1 系统总体设计方案 (18) 2.3.2 电路器件的选择 (19) 3硬件设计 (20) 3.1 系统整体设计 (20) 3.2 传感器电路设计 (21) 3.3 信号调理电路设计 (22) 3.3.1仪表放大器的工作原理 (22)
3.3.2 AD623的性能与结构 (23) 3.3.3 AD623的供电电路 (24) 3.3.4 本课题中AD623的电路模块设计 (26) 3.4 模数转换电路设计 (26) 3.4.1 A/D转换器的基本原理 (26) 3.4.2 AD1674的基本结构与主要特点 (27) 3.4.3 AD1674的工作特性 (28) 3.4.4 AD1674的单极性和双极性输入的电路 (29) 3.4.5 本课题中模数转换模块的设计图 (31) 3.5 无线收发电路设计 (32) 3.5.1 芯片的特点与结构 (32) 3.5.2 nRF2401的工作模式 (33) 3.5.3 无线收发电路设计 (34) 3.5.4 杂波的解决方法 (35) 3.6 显示电路设计 (35) 3.7 基准电压电路设计 (37) 3.7.1 AD584的性能特点 (37) 3.7.2 AD584的引脚功能和主要参数 (38) 3.7.3 AD584的应用 (39) 3.7.4 基准电源模块设计 (40) 4 软件设计 (41) 4.1 单片机开发平台 (41) 4.2 本系统的软件设计与实现 (42) 4.2.1 A/D程序设计 (42) 4.2.2 LED显示程序设计 (44) 4.2.3 无线收发软件设计 (46) 5 结论 (48) 附录A：数据采集发送端主电路图 (49)
- 目录 第一章概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 一、基本参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 二、总体布置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 三、钻机传动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 四、钻机基础与安装准备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 五、钻机安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 六、钻机试运转．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 七、钻机调整．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 八、钻机操作与使用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 九、钻机维护与保养．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 十、设备运输与储存．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 第二章井架．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 一、技术参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 二、结构特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 三、井架安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 四、安全注意事项．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 五、井架维护保养．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 第三章绞车．．．．...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 一、技术参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 二、结构特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 三、结构组成与传动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 四、绞车安装与固定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 五、绞车使用与维护保养．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第四章控制系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 一、概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 二、气控系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 三、液控系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18