钻杆使用、维修手册
一、钻杆的类型
1、磨阻式钻杆
每节钻杆由管和焊在管上的无台阶的键组成，加压力由各节钻杆的内外键之间的磨擦力进行传递。
具有易操作，加压行程的独立性高，抗耐磨性好，提升性好等优点，缺点是钻硬质地层的性能差。
2、机锁式钻杆
每节钻杆由管和焊在上面的带台阶的键组成，台阶间距与加压油缸行程有关，加压力由机械直接传递。
具有钻硬地层性能强的优点，但不易操作，它的加压油缸的独立性比较差。抗耐磨性和提升性一般。
3、多锁式钻杆
每节钻杆由管和焊在上面的具有连续台阶的键组成，向下的力由锁随时传递。
具有钻硬地层的性能高，加压行程的独立性高，操作性一般，缺点它的抗耐磨性和提升性比较差。
二、钻杆安装、使用方法：
1、用主卷扬将钻杆缓缓吊起，让随动架导轨面对准桅杆轨道面后，穿过动力头键套，然后放倒桅杆，扣紧滑耳；最后再立桅，安装钻具；
2、上车回转，使钻具定位，驱动动力头旋转，带动钻具转动进行钻进，遇到硬土层时，通过给钻杆加压，直到装满钻具的2/3，然后提钻；
3、提钻时，动力头反转1～2圈，使斗门关闭；同时提升主卷扬和动力头，将钻具从孔中提出；
4、使用机锁式钻杆时，用动力头将钻杆提起0.3～0.5米（主卷扬不动），反转2～3圈后，再用主卷扬提升钻杆，将钻具从孔中提出；
5、转动上车至卸土位置，下压动力头，使斗门打开，将土倒出。
三、钻杆安装时的注意事项：
1、安装钻杆时动作要慢，不得使钻杆碰撞动力头和桅杆等；
2、安装钻具时，不得使用方头推动钻具；
3、下护筒时，不得使用方头推动护筒；
4、不得将钻杆安装在钻机上长距离运输和转移工地；
5、避免在安装钻具时放平桅杆；
6、不得猛烈撞击钻杆；
7、在提升过程中，发现带杆现象时，应放下钻杆，重新进行解锁操作后，然后再提升钻杆；
8、不得在发现带杆时，反向旋转动力头进行强制解锁，以免损伤钻杆。
四、钻杆分解和结合
1、分解：
a、将钻杆平放在地面，用内六角扳手将钻杆最内节上的半圆挡板螺栓卸下，取下半圆挡板；
b、将最内节由方头端直接抽出；
c、然后将其余各内节先由方头端顶出一段后，然后再由随动架端抽出。
2、结合
a、将维修好的各节钻杆放在一起，先将第一节安放平稳，
b、然后，将各内节依次从随动架端装入钻杆内，
c、最后，将最内节从方头端装入钻杆。
d、用内六角螺栓将半圆挡板固定在最内节钻杆的固定槽内。
五、保养与检查：
1、焊条的选用
第一节、第二节使用耐磨焊条H507；其余各节使用耐磨焊条H857。
2、焊接时的注意事项：
在对钻杆进行修补、焊接时，应在焊前用气焊对焊接部位进行预热；焊后使用石棉进行保温处理，以减少应力和变形。
3、钻杆首次使用100小时后，应对每节钻杆彻底检修一次；以后每300小时，对每节钻杆彻底检查一次，并及时进行修复；
4、每次使用后，应及时清除钻杆部件上的泥浆，以免影响钻杆滑动。
5、及时对钻杆管和外键上的卷边、变形、磨损、开焊等故障进行补焊、维修，焊好后磨平；
6、检查减震弹簧和橡胶减震器是否损坏，并及时进行更换；
7、检查方头是否存在裂纹，若发现裂纹必须修复后才能使用；
六、钻杆的故障类别及修理中的注意事项；
1、法兰从钻杆上断裂：焊接钻杆管与法兰，直至焊透，并且焊缝半径为5mm；
2、键接合处：用角磨机在裂纹处磨出焊缝端面成45度，坡口60度的接合面，然后进行焊接，焊好后磨平；
3、焊口的位置
a、不允许将各键及管的焊接接口放在同一平面，至少要保持100mm的间距；
b、不允许钻杆管接口接近加压面；
4、单根键上的更换：键的长度不得少于1500mm；
5、钻杆接口处的裂纹：要磨出坡口60度的接合面，然后进行焊接，焊好后磨平；
6、不允许使用短于2000mm的管材组焊钻杆。
七、钻杆常见故障及处理方法：
1、外键磨损：
采用耐磨焊条将磨损处补平，然后再用手动砂轮机磨平，磨后标准参照未磨损外键；
2、分水盘的磨损：
将分水盘拆下，使用普通钢板（要求选用比钻杆硬度低的钢板），平垫在托盘上，留出流水通道后，使用普通焊条进行焊接；
3、缓冲橡胶垫脱落：
若橡胶垫还能够使用，重新紧固螺栓，将橡胶垫固定好；
若橡胶垫无法使用，则需要重新更换新的橡胶垫。
4、钻杆扭曲变形：
a、请三一服务工程师前往，调小动力头的输出扭矩；
b、将变形的钻杆进行更换；
5、减震弹簧断裂：
更换弹簧；
6、钻杆无法解锁（机锁式钻杆）：
将钻杆放到桩孔底部，反向旋转动力头，进行强制解锁；
7、内节钻杆窜出外节钻杆（机锁式钻杆）：
将钻杆放到桩孔底部，反向旋转动力头，进行强制解锁；
八、钻孔的施工工艺
1、在混凝土硬化地面先用短螺旋钻头开孔，然后换上普通钻斗加扩孔器继续钻进，钻进到可下护筒深度后，用副卷扬将护筒吊装到孔内，用经纬仪和十字叉校核桩位与护筒中心位是否一致；校正后护筒外围加土填实。
2、钻进：
埋设好护筒以后，即可进行钻进作业。将钻杆放至孔底，推动浮动按钮，即可进行加压钻进操作；当取土达到钻具的2/3（螺旋钻具达到4/5）时，提钻，卸土。
3、粘土层的钻进：
粘土层钻进阻力小，吸附性强，不易脱落。因此，动力头转矩不宜过大，控制液压手柄低速钻进，7rpm左右为宜。钻进时不加压或点加压，依靠钻杆自重进尺，如果粘土的吸附力太强，导致钻渣不能倒出，可采用快速正、反向旋转动力头使土脱离钻具或快速插入泥里造成局部真空使粘土吸出。
4、砂层的钻进：
沙层特别是中粗砂层，地层没有胶结性，比较粗散，在泥浆中容易被稀释。在提升过程中钻斗中的砂流失比较大，钻进时阻力也较大。为了提高钻进效率，动力头钻进中能供最大扭矩，同时钻进时保持持续加压，当动力头达到经验压力值时，应提钻并倒出渣土，开始第二回次钻进。旋挖钻机80%埋钻的事故发生在砂层。这就提醒我们在操作中格外注意，特别是施工大直径孔时更不能野蛮。多回次钻进不进尺时，更要小心。因为钻进过深加上溶在泥浆中的砂回落极容易造成埋钻。
5、卵石层：
卵石属岩石地层，有一定的胶结性，进尺靠钻齿旋转切入卵石间胶结缝隙切起卵石颗粒装进钻斗。钻进该层时，要持续保持大压力加压，能够提供最大扭矩，快速加压钻进到不能进尺，然后提钻倒渣。
6、强风化岩石层的钻进：
强风化地层上层软，类似粘土。钻进时采用点加压动力头扭转不要超过中等压力值，一般在此地层每次可进30cm～40cm；下层较硬，接近中风化。钻斗无法钻进时，可用短螺旋钻进，再用钻斗清底。
7、大直径孔的钻进
在打Φ1.8米以上的大孔时，应先用Φ1.4～Φ1.5米的钻具或小的螺旋钻进行钻进，达到预定深度后再使用成孔尺寸的钻具或略大一级的钻具进行扩孔钻进，直到成孔。
一、工程概况 天津北疆发电厂二期扩建工程3#机组附属设施工程地基采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG)处理，CFG桩设计桩径400mm，桩间距为1.60m，桩长11.28～19.94m，本次施工机械为液压步履式长螺旋钻孔机进行水泥粉煤灰碎石桩的施工。 二、编制依据及工程质量目标 1、《电力建设安全工作规程》DL5009.1—2002 2、《电力建设安全健康与环境管理工作规定》 3、《施工现场机械设备检查技术规程》JGJ160-2008 4、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001） 5、《液压步履式长螺旋钻孔机安装说明书》 三、施工准备及劳力组织 1、对施工区域场地进行场地平整，并进行拉设警戒；根据现场施工条件安装液压步履式长螺旋钻孔机。 2、劳动力组织： 3、主要工器具： 4、施工工期安排： 2014年12月28日～2015年03月05日 四、施工方案 1、工程施工设备的选择 根据场地的工程地质条件及CFG桩的设计深度、桩长、桩径及施工速度决定采用液压长螺旋钻机成孔、泵压混凝土成桩的施工工艺进行施工，液压长螺旋钻机型号为：BL-26型，
混凝土输送泵为HBT80-13-90S。 2、液压长螺旋钻机的组成 该机包括液压步履桩架和钻进系统两部分。桩架采用液压步履式底盘，自动化程度高，可自行行走及360度回转，设有四条液压支腿及一条行走油缸以辅助行走及回转同时增加施工时的整机稳定性，可整机进行转运。立柱为可折叠式箱型立柱，法兰连接方式，立柱采用两块高厚度蒙板并且用大型折弯机折弯技术，经两道焊缝焊接而成同时立柱内部每隔60cm 加焊四根加强筋固定，增加立柱抗扭抗弯性。立柱由两条变幅液压油缸控制其起降。钻进系统包括动力头与钻具，动力头的输出轴与螺旋钻具为中空式，桩机采用长螺旋成孔，可通过钻杆中心管将混凝土泵压到土层中形成CFG桩体。 3、结构及工作原理 该机液压步履桩架主要由顶部滑轮组、立柱、斜撑杆、底盘、行走机构、回转机构、卷扬机构、操纵室、液压系统及电气系统组成．立柱为折叠式，采用箱形截面结构型式，法兰连接方式。立柱两侧配有圆形或方形滑道作为动力头、钻杆上下运动的导向和抗扭。此种钻机配备的箱形可折叠式立柱利用液压缸进行起降，方便快捷，运输时也不需拆卸。立柱下部与上盘铰接，中后部与斜撑杆铰接，立柱顶部有滑轮组，用来完成对动力头、钢筋笼和注浆导管等的起降。动力头可沿滑道上下滑动托运时可拆卸。 4、行走机构 行走机构为液压步履式。前进时四个支腿液压缸支地撑起，下盘离地通过液压系统驱动行走油缸实现桩机履靴前行，然后收起支腿落下，通过液压缸收缩拉动底盘前行，经过如此反复操作实现桩机前行。 现阶段履带式为主流，绝大多数用电驱动，电机带动履带达到行走、转向的目的。履带式较步履式优点在于行走速度快，转向方便，大大提高了施工速度。缺点在于对场地要求较高，需要干爽，坚硬的场地。由于履带是电机驱动，马力有限，不能像挖掘机一样通过泥泞松软的地面，强行在松软场地施工会导致钻机陷在地上动弹不得。 5、回转机构 回转机构由中速液压马达通过减速器带动，在四个支腿液压缸的配合下，可使桩机实现360度回转。由于液压马达具有功率稳定、运转平稳、转动惯性小和启动效率高等特点，因而桩机具有回转平稳、无冲击、无振动、整机的稳定性良好及使用寿命长的优点。 6、动力机构 动力头采用三环减速机构，此种减速机构已是相当成熟的产品。大中心孔的减速机，成载过载能力高、结构紧凑、噪音小、寿命长，是目前国内钻机最理想的动力装置。它有两个
API钻具接头螺纹的特点、类型、加工要求及技术参数随着牙轮钻进，空气潜孔锤钻进，气举反循环钻进等钻探工艺的推广使用。API系列井内钻柱构件和井下工具也得到了越来越广泛的应用。尤其是连接钻柱构件的API系列钻具接头螺纹，更是起着不可或缺的作用。因此，熟悉和掌握API系列钻具接头螺纹的相关技术规范和设计要求，采用合理的加工参数及检测方法，是保证API系列井内钻柱构件和井下工具正常使用的重要工作之一。本文拟在API SPEC7、GB/T9253. 1—1999、SY/T5144—2007及GB/T4749—2003等标准的基础上，并结合生产实践及使用过程中遇到的实际问题，分别就API系列钻具接头螺纹的特点、类型、规格、加工要求、检测方法、及螺纹的主要失效形式等方面进行论述，以帮助我们加深对API相关技术规范的理解和认识，正确掌握API系列钻具接头螺纹的生产加工和操作使用。 一、螺纹特点 API系列钻具接头螺纹主要用于钻杆、钻铤、钻具稳定器和转换器等钻井工具及钻柱构件的连接。目前生产和检验的主要依据标准为：API SPEC 7《旋转钻柱构件规范》（2001年11月第40版）和GB/T9253.1—1999《石油钻杆接头螺纹》。 API SPEC 7将钻具接头螺纹称为“旋转台肩连接”，这种带锥螺纹具有通过轴向位移来补偿连接部分直径误差的特点。因此互换程度高、结合紧密、装拆容易。其技术特点为：“英制锥管螺纹、有台肩连接、三角形螺纹”，因此在管材连接中应用极为广泛。 API系列钻具接头螺纹按螺纹形式分为四大类，分类情况见表一。 1、数字型螺纹（NC） 这是以螺纹基面中径的英寸和十分之一英寸数值表示的螺纹。所有规格螺纹均采用V-0.038R 平顶圆底三角形牙型。牙型特点为：圆形牙底，牙底半径为0.038英寸（0.965毫米）。 数字形螺纹（NC）是API推荐优先使用的螺纹类型。该螺纹有1：6和1：4两种锥度标准，主要应用于钻杆、钻铤、钻具稳定器等钻柱构件的连接，NC50还可应用于在钻头螺纹的连接上。 2、内平型螺纹（IF） 该型螺纹主要用于连接外加厚或内外加厚的钻杆、接头内径、管端加厚处内径与钻杆内径有着相等或近似相等的通径。所有规格螺纹均采用V-0.065平顶平底三角形牙形。这种牙型的特点为：平牙顶、平牙底、牙顶宽度为0.065英寸（1.651毫米）。
钻井在国民经济的众多领域里发挥着重要作用，其中尤以在石油天然气开采中的应 用最多作用最大。石油天然气形成条件特殊，具有其它能源所没有的特性，这就决定了 其开采方式的独特性。从发现至今，绝大多数的石油均是通过钻井开采取得的。由古代 的手工开凿到现代的机械钻进，钻井工具和钻井方式发生了根本性的变化。随着科学技 术的发展，钻井技术也将发生更大的改变。 自动化钻井是国外在20世纪90年代发展起来的一项前沿钻井技术，是21世纪钻井技术的主要发展方向。自动化钻井主要包括井下闭环钻井技术，地面钻机的自动化，钻井液、泥浆等液体和固体的装卸、配制和泵送自动化，钻井专家系统四个方面。地面钻机的自动化，即钻井地面作业的自动化操作，其关键部分是管子处理系统。 钻杆自动传送系统是管子处理系统的重要组成部分，是伴随着钻井自动化技术的发 展而产生的。管子处理系统主要经历了四个关键阶段:机械化、远距离控制、半自动化 和自动化。机械化减轻了钻井工人的体力劳动，传统的提升卡瓦和人工钻杆处理装置已 经改变，有力地扩大了钻井工人的安全工作范围，使他们由劳动者变为操作者。半自动 化系统利用信息技术和智能控制系统改变现有的管子处理系统，在新的系统中可减少操 作者的数量。随着海洋深水钻井的开展，现在作业水深已达到7000至10000ft，影响钻 井时间增加的内在因素不仅仅是起下钻作业，钻杆、套管和隔水管的搬运和排放也严重 影响着钻井计划。在钻井的同时离线接立根、自动传送和排放钻杆等操作将会大大节省 钻井时间。管子处理系统正在成为深水钻井设备设计的工业标准[l]。 国内研究现状 国内对钻杆自动传送系统的研究和应用较少，只有兰州石油机械研究所、宝鸡石油 机械厂、大港油田集团有限责任公司等一些单位做过一些设计和研究。钻杆的上钻台方式，国内多年来一直采用电动或气动小绞车吊上，而钻杆的下钻台则一直采用钢丝绳甩下。 上世纪九十年代，在中原引进的Z000m液压钻机上使用液压钻杆举升装置，其分为 两部分:一部分为钻杆抓取机构，两套由单液压缸和双活动钳组成的装置分别安装于举 升平台的前后端;第二部分为举升装置，双液压缸推动箱型举升平台旋转，送钻杆上钻 台。与其它液压钻杆举送装置相比，其钻杆抓紧装置可180。旋转为其最大的特点。由于 举送装置其绕一点旋转上台，限制了实用的钻台面的高度，其配套钻机的钻台面高 大港油田集团责任有限公司设计了一种钻柱输送装置，用于石油钻井中输送钻柱上 下钻台。该装置由管架、输送槽和钻台坡道构成，管架布置在正对钻台斜坡的平面上， 其特征在于管架的平坡道设有输送槽，在输送槽远离坡道一端的底部有摆臂，输送槽的 另一端有滚轮。利用液压动力，把管架上的管柱，通过输送槽输送到钻台的小鼠洞附近，同样也可以将钻台上的管柱送回管架上。 宝鸡石油机械厂设计一种钻具自动输送装置，它中间为一长槽的中间管架，四足可 调排管架一端由铰链与中间管架两侧对称连接，另一端各装一液压千斤顶，传送机械手 装在中间排管架中间的长槽中部。宝鸡石油机械厂的GW一MI000钻机配备了液压控制钻杆盒、钻杆自动排放系统、井口机械化工具等钻杆自动处理工具。 宝鸡石油机械有限责任公司与挪威Aker Kvaemer MH公司组建北京宝石一MH海洋石油工程技术有限责任公司，该公司致力于海洋钻井平台、钻井模块和钻井设备的系统工程设计，海洋钻井平台设备的零部件生产制造，提供海洋钻井平台、钻井模块和设备的技术服务及咨询。该公司的钻机管子处理系统处于世界领先地位。在大连船舶重工为中海油服建造的海洋石油941自升式钻井平台上，钻井自动化工具得到了成功应用，它利用了折臂起重机、排管机、铁钻工等来实现钻杆的起、卸、排等机械化操作。
GB/T 9253.1－1999 石油钻杆接头螺纹 代替GB/T 9253.1－1988 Threads on rotary shouldered connections for petroleum industry 1 范围 本标准规定了数字型(NC)、内平型(LF)、贯眼型(FH)和正规型(REG)石油钻杆接头螺纹(即带台肩连接螺纹，简称螺纹)的牙型、基本尺寸、公差和标记。 由于数字型螺纹的牙型和锥度较内平型、贯眼型和正规型螺纹更合理。在新产品设计时推荐选用数字型螺纹。 本标准适用于井下工具和钻柱结构件的连接。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 4749－1993 石油钻杆接头螺纹量规。 3定义和符号 本标准采用下列定义。
3.1术语 3.1.1数字型螺纹number (NC) style connection threads 采用V-0.038R螺纹牙型，并以螺纹基面中径的英寸数和十分之一英寸数表示的螺纹。 注：NC10-NC16采用V-0.055牙型 3.1.2内平型螺纹internal-flush(IF)style connection threads 采用V-0.065螺纹牙型，内平型钻杆接头采用的螺纹。 3.1.3贯眼型螺纹full-hole(FH) style connection threads 采用V-0.040、V-0.050或V0.065螺纹牙型，贯眼型钻杆接头采用的螺纹。 3.1.4正规型螺纹regular (REG) style connection threads 采用V-0.040或V-0.050螺纹牙型，正规型钻杆接头采用的螺纹。 3.1.5紧密距standoff 在规定的条件下，旋合的内外锥螺纹其规定测量点或面之间的轴向距离。 3.2符号 V-0.038R——牙底圆弧半径为0.038in的牙型代号 V-0.040——牙底为圆弧，牙顶宽度为0.040in的牙型代号 V-0.050——牙底为圆弧，牙顶宽度为0.050in的牙型代号 V-0.055——平牙底，牙顶宽度0.055in的牙型代号 V-0.065——平牙底，牙顶宽度为0.065in的牙型代号 P——螺距
安装使用前，务必阅读使用说明书 ZGH50钻杆盒 使用说明书 海城市石油机械制造有限公司 中国．海城．西四
警示 为保证ZGH50钻杆盒正常、安全使用，敬请用户在安装、使用前仔细阅读并遵守以下事项： 1、本产品严禁超载使用； 2、对于非正确使用造成设备损坏、人员伤亡、设备事故的，不 承担任何责任； 3、本产品在使用过程中如发现压力表读数异常，请仔细检查管 路连接后再使用； 4、本产品与本公司修井系列产品135吨修井机、160吨修井机 钻杆锚道搭配使用。
目录 一、概述 二、产品规格及技术参数 三、设备原理与结构 四、设备安装与使用 五、设备维护与保养 六、常见故障原因及排除方法 七、附图
一、概述 ZGH50钻杆盒适用于石油、地质勘探中各种钻机、修井机的钻井或修井作业过程中，安全排放钻杆的一种钻杆排放装置。 本产品采用多个钻杆盒与钻杆猫道串连，钻杆由钻台、钻杆坡道、钻杆猫道，能被放到任意一串连的钻杆盒盒体中，钻杆盒在井场摆放整齐。 二、产品规格及技术参数 ZGH钻杆盒主要由钻杆盒主体、液压缸、多路手动换向阀、液压站、起升杆、连接杆等组成。 1.产品规格： 1.1盒体数量：5个 1.2盒体外形尺寸：长（L）×宽（W）×高（H） 12000㎜×2470㎜×850㎜ 1.3盒体间距1000㎜； 1.4单个盒体重量：5600kg 2.主要技术参数： 2.1单个盒体排放钻杆数量：48根 2.3液压站工作压力：14MPa 2.4液压缸工作行程：560mm
3.主要配套设备参数： 三、设备原理与结构 ZGH50钻杆盒采用液压工作方式，由一个液压站提供动力源，一个多路手动换向阀控制一个盒体上的四个液压缸动作，液压缸带动起升杆完成钻杆在盒体内的起落。 四、设备安装与使用 ZGH50钻杆盒工作时，盒体一字排开，盒体间距1000mm，盒体间用连接杆连接，使钻杆在盒体上面自由移动；然后连接液压管线部分，软管之间用快换接头连接。钢丝绳要准确放入滑轮槽中，钢丝绳的一端与液压缸连接，另一端缠绕起升杆上。盒体的一端用连接杆与钻杆锚道连接，钻杆从钻杆锚道被放入钻杆盒。 正常工作时，用多路手动换向阀四个操作手柄，分别控制四个液压缸，实现钻杆在盒体内的起落。 正常工作前请注意检查： 1、液压站运行正常，无异响（电机、泵）；
2017 年1月第32卷第1期西安石油大学学报（自然科学版）Journal of Xi′an Shiyou University （Natural Science Edition ）Jan.2017 Vol.32No.1 收稿日期：2016-05-23基金项目：国家自然科学基金（编号：61273071）；北京市自然科学基金（编号：8142028） 作者简介：刘亚军（1988-），女，博士研究生，主要从事透地通信、钻井通信技术研究。E-mail ： liu.y.j@https://www.doczj.com/doc/1d2105453.html, 通讯作者：刘锋（1976-），男，博士，副教授，主要从事透地通信、钻井通信及光纤光栅传感技术研究。E-mail ：liufeng@https://www.doczj.com/doc/1d2105453.html, DOI ：10.3969/j.issn.1673-064X.2017.01.019中图分类号：TE927文章编号：1673-064X （2017）01-0119-08文献标识码：A 甚低频磁感应波智能钻杆信号传输系统性能分析 刘亚军1，孙东奎2，刘锋3，杨德斌1，徐金梧1 （1.北京科技大学机械工程学院，北京100083；2.北京嘉禾石油技术有限公司，北京100229；3.北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心， 北京100192）摘要：为实现有效的电磁波随钻测量，提出一种基于磁感应波的甚低频无线通信模型，并建立系统模型。通过系统的电流色散方程对系统带宽、传播能量等进行推导分析。针对磁感应波随钻测量系统中发生微变的参数，通过引入网络中相邻节点之间的传递因子和互感品质因数，建立了系统的传递方程。针对信号逐级传输过程中的谐振频率偏差损耗，增加连续可调电感进行频率补偿。最后搭建磁感应网络实验平台进行测试，结果表明信号在甚低频磁感应波智能钻杆系统中可以实现远距离的通信，当信噪比为-2dB 且保证通信速率为2kbit /s 时，通信距离可达1800m 。关键词：随钻测量；无线通信；甚低频磁感应波 Performance Analysis of Intelligent Measurement System While Drilling Based on the Magneto-Inductive Wave of Very Low Frequency LIU Yajun 1，SUN Dongkui 2，LIU Feng 3，YANG Debin 1，XU Jinwu 1（1.School of Mechanical Engineering ，University of Science ＆Technology Beijing ，Beijing 100083，China ；2.Beijing Jiahe Petroleum Technology Co.，Ltd.，Beijing 100229，China ；3.Beijing Engineering Research Center for Optoelectronic Information and Instrument Beijing Information Science ＆Technology University ，Beijing 100192，China ）Abstract ：In order to achieve an effective measurement while drilling ，a very low frequency wireless communication model based on magneto-inductive wave was proposed ，and the model was of the measurement system while drilling established.The bandwidth and the transmission energy of the system were derived based on the current dispersion equations.Considering that the parameters of the magne-to-inductive measurement system while drilling may change slightly ，the transfer factor and the mutual-inductance quality factor of the magneto-inductive network were introduced to the transfer function of the system.The performance of the system was tested on experi-mental platform ，and the result shows that the magneto-inductive measurement system while drilling can achieve long-distance wireless communication ，and the communication distance can reach to 1800m under the signal-to-noise ratio of -2dB and the communication rate of 2kbit /s.Key words ：measurement while drilling ；wireless communication ；very low frequency magneto-inductive wave 刘亚军，孙东奎，刘锋，等.甚低频磁感应波智能钻杆信号传输系统性能分析［J ］.西安石油大学学报（自然科学版），2017，32（1）：119-126. LIU Yajun ，SUN Dongkui ，LIU Feng ，et al.Performance analysis of intelligent measurement system while drilling based on the magneto- inductive wave of very low frequency ［ J ］.Journal of Xi＇a n Shiyou University （Natural Science Edition ），2017，32（1）：119-126.万方数据
钻杆分级自动排放系统优化设计 【摘要】钻杆是石油钻井行业重要的工具，从井上回收的钻杆经过一系列生产工艺成为钻杆成品后，要根据规格型号分类排放到钻杆成品台。通过钻杆分级自动排放系统优化设计，采用PLC机电一体化控制，操作简便，自动化程度高，降低劳动强度，提高生产效率，实 现了生产线的自动化、智能化。 【关键词】钻杆分级自动排放系统 PLC控制优化设计 从井队回收后的钻杆要经过除锈、清洗、检测、检验分级、螺纹修复、弯钻杆校直等程序，之后形成钻杆成品，然后按不同的规格分级分类存放到成品台，以便于再次供井。以往钻杆成品台，由人工在户外操作，通过操纵气缸的升降来实现钻杆的摆放操作，而每个人只能控制两个台架，且采用气缸举升，由于气压控制存在反应滞后的问题，经常导致前后两处气缸动作不同步，钻杆翻转失败，掉下来砸坏设备，甚至伤人的事故。因此，优化设计钻杆成品分级排放系统，实现钻杆自动线输送滚轮升降的自行调节和钻杆的自动排放，利于钻杆输送和排放实现自动化、智能化，并能对钻杆输送过程进行实时监控。 一、钻杆输送自动线 钻杆输送自动的组成。钻杆输送自动线由自动线电机滚轮总成、拨料机构、电控箱、控制操作台、光电开关和接近开关等电气元件组成。 钻杆输送自动工作过程。回收钻杆经初检后，进行除锈清洗、无损检测、校直分级、螺纹修复等工序，所得到的成品钻杆，按照预先设置好的指令，即根据每根钻杆的情况输入需要到达的成品台号，通过钻杆自动线输送至每一个成品台，由相应的拨料机构分别拨至对应的成品台，进行分级分类存放。系统只需要一人在操作室内操作，从而实现钻杆输送和分级、分类存放的自动化。 二、系统组成 （一）机械控制系统 主要包括钻杆输送自动线和拨料机构。 输送自动线的设计。钻杆输送自动线的作用是将成品钻杆输送至每一个对应的成品台前。原有的输送自动线采用的是一个主动轮，一个从动轮相间的方式，滚轮固定于输送线上。由于钻杆接头比本体外径大，每根钻杆在输送线上输送时对滚轮的冲击很大，造成滚轮磨损严重，而且容易出现钻杆打滑停滞不前现象，使滚轮的使用寿命大大缩短。现设计采用弹性滚轮，即在滚轮下面加装一定弹力的弹簧，当钻杆到达滚轮和在输送自动线上通过时，由于弹簧力的作用，滚轮能够根据钻杆的重量来调节自身的高度，从而避免钻杆对滚轮的硬性冲击，延长了滚轮的寿命。图1为弹性滚轮的结构示意图。
一种水平定向钻机的钻杆输送夹持装置包括挂钩（１）、一端与挂钩（１）相连的弹簧（４）、梭臂（８），所述的挂钩（１）可绕固定在梭臂（８）上的销轴（３）转动，其特征在于：该装置还包括由油缸（７）、推杆（６）、导向块（５）构成的钻杆夹持装置，油缸（７）缸体末端固定在钻机梭臂（８）后部、导向块（５）固定在钻机梭臂中部，推杆（６）穿过导向块（５）并能沿导向块（５）内的滑槽作纵向移动，其一端与油缸活塞杆通过转轴活动连接，另一端在推杆（６）伸出时直达挂钩（１）上部、限制挂钩（１）的转动，所述与挂钩（１）相连的弹簧（４）之另一端与固定在导向块（５）底部的弯钩相连。钻井平台钻杆自动排放控制系统研究 1．1．2课题的研究意义 在钻井过程中，需要将钻杆从平台甲板传送到钻台，并且随着井眼深度的增加，需要不断地将钻杆接到钻柱上，使钻进过程持续进行。为了更换钻头和在钻柱底 部安装测试或其他设备，需频繁地将钻柱从井眼中提出来，安装完新钻头或者其 他工具后，需要将钻杆下放入井眼中。上述过程中伴随着频繁的钻杆排放操作，这是一个重复性高且劳动强度大的过程。传统的立根排放系统对下钻时将立根从 立根盒中取出移送到井口和起钻时将立根从井12移送到立根盒并排放好的操作 实现了机械化，这些系统能在一定程度上减少起下钻过程所需人员。本课题的目 的在于设计钻杆自动排放的控制系统，实现在钻井过程中钻杆的排放自动化，节 省人力，提高安全性。 实现钻杆自动排放主要有以下几个方面的意义： (1)钻杆排放是对钻井工人来说是一项极其危险的工作，实现钻杆的自动排放可 高钻井过程中的安全性。 (2)钻杆自动排放可减少起下钻时间，缩短钻井周期。 (3)钻杆自动排放可减轻钻井工人的劳动强度，减少钻井工人的数量。 (4)可减少钻具的损坏。 (5)钻杆自动排放是全自动化钻井系统中必要组成部分。 1．2国内外的研究现状 1．2．1国外研究现状 国际钻井市场竞争激烈，国际知名的钻井承包商拥有先进的钻井技术，优良的钻 井装备，占有巨大的市场份额，因此要想在国际石油钻井市场中占有一席之地，不仪要有大量的技术人才和先进的钻井技术，石油装备也是决定是否快速进入国 际钻井市场的先决条件；作为石油钻井装备的核心——石油钻机，是在国际钻井
石油钻杆接头耐磨带焊丝对比分析 石油钻杆接头耐磨带以其一定的耐磨性和减磨性，保护钻杆接头和套管免遭强烈的磨损，钻井工程中获得了广泛的应用。钻杆耐磨带主要是采用耐磨带焊丝通过二氧化碳气体保护焊的方式堆焊到钻杆接头部位的一种高合金耐磨材料。目前国内所使用的耐磨带焊丝大部分依赖进口，其中美国某公司的100XT型产品使用最为广泛、最具代表性。北京固本科技发展有限公司根据钻杆现场施焊特点，结合钻杆耐磨带的磨损情况，研制了一种替代进口耐磨带焊丝的国产钻杆耐磨带焊丝KB100，在提高钻杆接头的耐磨性能的基础上，为油田钻井服务和钻杆生产企业降低生产成本，增加企业效益作出了积极作用。本文从耐磨带焊丝堆焊层的化学成分、金相硬度、磨粒磨损等多个方面对国产KB150和进口100XT钻杆耐磨带焊丝的性能作了分析与对比。 一、钻杆接头耐磨带焊丝 1、美国安科100XT耐磨带焊丝 100XT耐磨带焊丝是一款金属芯焊丝。该耐磨带100%无裂纹，并且具有硬、坚韧、高耐磨、套管友好等特性。100XT耐磨带焊丝是美国安科技术公司自主研制，美国安科位于美国德克萨斯州的休斯顿市，属于美国TRITEN集团，是进行井下钻具保护和防磨研究的一个机构。 2、北京固本KB150耐磨带焊丝 KB150耐磨带焊丝为铁基药芯焊丝，是一种高级无裂纹、套管友好耐磨带。55以上的洛氏硬度，确保了钻杆接头和套管之间的理想
摩擦和均衡保护。KB150耐磨带焊丝由北京固本科技有限公司自主研制，公司有近10年的钻杆耐磨带焊丝研制、开发、生产、销售和服务经验。北京固本是国内唯一一家专业研发耐磨堆焊金属材料的高新技术企业，公司是国家级大学科技园企业，并获政府相关部门专项资助。 二、金相硬度对比 在单层焊的情况下，不同位置上分别测试７个点的硬度，100XT 耐磨带焊丝平均硬度值为55.7HRC，KB150耐磨带焊丝平均硬度值为 61.3HRC。 三、磨粒磨损对比 通过这2种型号耐磨带焊丝磨损量测试结果可知，KB150耐磨带焊丝磨损量明显小于100XT。在相同载荷下，北京固本KB150耐磨带焊丝堆焊后的耐磨带与美国安科100XT型相比，相对耐磨性提高1.75倍。 四、两种耐磨带实际使用结果
石油专用管螺纹管材的类型及规格之一 ---------钻具接头螺纹 钻具接头螺纹用于如钻铤、钻杆、钻具稳定器及转换接头等钻井工具及钻柱构件的连接。 目前生产和检验依据的标准主要是API SPEC 7。 API SPEC 7称钻具接头螺纹为“旋转台肩连接”，是石油钻探行业连接钻柱构件最主要的机械机构。这种带锥螺纹具有通过轴向位移来补偿连结部分直径误差的特点，因此互换性程度高、结合紧密和装拆容易。其技术特点为英制锥管螺纹、有台肩连接、三角形螺纹，在管材连接 中应用极为广泛。其主要螺纹型式如表1所示。 表1：钻具接头螺纹类型 序号螺纹型式螺纹牙型规格与种类 1 数字型（NC） V-0.038R NC23-NC77共计13种 2 内平型（IF） V-0.065 23/8in-51/2in共计6 种 3 贯眼型（FH） V-0.065V-0.050V-0.040 31/2in-65/8in共计5种 4 正规型（REG） V-0.050V-0.040 23/8in-85/8in共计8种 1. 内平型螺纹 该型钻具接头螺纹连接外加厚或内外加厚钻杆，形成钻杆接头内径、管体加厚内径与管体内径相等或近似的通径。所有规格螺纹均采用V-0.065平顶平底三角形牙型，这种牙型为平牙底，牙顶较宽度为0.065英寸（1.651mm）。除51/2IF外，其它规格螺纹的因结构尺寸与相应的数字型螺纹完全相同，故具有互换性。该型螺纹因其牙型结构易导致应力集中，API已将其淘汰，其中包括41/2IF和4IF，它们就是曾经在我油田被大量使用的410、411和4A10、4A11，取而代之 的是NC50和NC46数字型螺纹。 2. 贯眼型螺纹 该型钻杆接头螺纹连接内外加厚钻杆，形成钻杆接头内径和加厚端内径相等，而均小于钻杆管体内径的通径。该型螺纹的规格虽然为数不多，但却使用了V-0.065、V-0.050（牙底为圆弧，牙顶宽度为0.050英寸，1.27mm）和V-0.040（牙底为圆弧，牙顶宽度为0.040英寸，1.02mm）
液压吊卡的工作过程原理和结构特点 首先将吊卡耳臂上的吊环挡块打开，将吊环装入，并将挡块复位，上紧螺栓，穿上开口销。该吊卡采用液压自动扣锁，当顶驱吊环油缸推进，司钻可按“扣合”，自动扣锁,在打开吊卡时，只要钻杆锥面离开吊卡18°锥面，在二层平台时，司钻可按“打开”，吊卡将打开。手动打开：即去掉液压源，用铁钩钩住锁舌手柄的手把旋转拉动，手柄旋转角度在大于30度时，锁紧机构打开，再继续拉动,左、右主体推开，吊卡即可打开。当左、右主体张开到～63°时，受限位的约束，吊卡再不能继续张开。此时吊卡处于等待工作状态。 图1 YDZ液压对开式钻井吊卡扣合状态 图2 YDZ液压对开式钻井吊卡打开状态
下面就中国宝鸡石油厂生产的YDZ液压对开式钻井吊卡的特点做一下简述： 1.液压吊卡只用两根动力油管控制，就是说在钻井现场，从顶驱的回转头下接或由井场液压泵站提供两根油管即可实现吊卡的自动打开扣合。吊卡在任何一种钻机都可以使用、特别在顶驱钻机上非常有利。 2.液压吊卡的开合采用无线电遥控监测，信号接收器放置于司钻操作室内，随时可以看到吊卡的打开、扣合状态的提示；或者吊卡扣合不到位，检测器同样可以检测为：未扣合。信号接收器可远离吊卡150米照常工作，信号灯在扣合时呈现为绿色提示，打开时为红色；信号发射与接收部分均为连续供电。 3.无线遥控信号发射用12V/10A可充电电池，每只吊卡配两块电池替换使用，该电池使用过程中，剩余电量低于6V时，信号接收器上的“欠压指示”灯就会蜂鸣闪烁提示，此时工作人员就需做好更换电池的准备，电池在6V电压时，还可继续工作24小时，所以在“欠压指示”后，可能吊卡随顶驱刚好在井架的顶部，那就等待吊卡随顶驱钻进下到钻井平台再更换电池，为了检测器正常工作，务必下到钻井平台更换电池，以免检测出错，造成不必要的损失。 4.液压吊卡，当油泵流量在10L、供油压力在16MPa时，吊卡的打开时间为：2.5秒，扣合时间为3秒，油田的液压源流量为120L，压力为16MPa，开合时间会更短。 5.液压吊卡，打开后吊卡的前倾角不大于30°；扣合后，吊卡的上平面与钻杆保持垂直，不偏磨钻杆。 6.该系列吊卡两吊环耳中心距为600mm大开档，对各种钻机、特别是顶驱钻机回转头的转动非常有利，下面的背钳不会妨碍吊环与吊卡的360°回转。 钻杆自动输送装置： 该装置主要有两个子装置组成（1）水平运移装置地面水平运移系统主要完成钻杆上、下钻杆排放架，以及实现在水平导轨中钻杆移近钻台和远离钻台行程10 m的往复运动。水平运移系统分成上钻杆和卸钻杆两种工序和工位，上钻杆时首先从排放架上取下钻杆，然后在钻杆移运小车地推动下向钻台移近10m，进人垂直提升架．交给钻秆垂直提升夹具手：卸钻杆时垂直提升夹具手将钻杆端部放置在钻杆移运小车上，然后在液压绞车的带动下牵引钻杆远离钻台10m，再上钻杆排放架。水平装置主要有:钻杆移运小车；液压绞车；水平导轨；行程定位机构等组成，结构和安装示意图如下 （2）立根自动连接系统立根自动连接系统主要包括4个部分：单根钻杆水平移运装置；单根钻杆垂直提升装置；单根-立根接卸装置；立根垂直提升装置等组成，结构简图如图1所示。单根钻杆在援管机构的作用下由钻杆堆场排放架进入立根自动连接系统，单根在地面水平运移装置中移近钻井平台进入垂直提升系统，交给单根垂直提升夹具手，夹具手上提钻杆至单根一立根接卸装置接成立根，由立根提升装置变给钻台二层台井加工。 该装置由管架、输送槽和钻台坡道构成，管架布置在正对钻台斜坡的平面上，其特征在于管架的平坡道设有输送槽，在输送槽远离坡道一端的底部有摆臂，输送槽的另一端有滚轮。利用液压动力，把管架上的管柱，通过输送槽输送到钻台的小鼠洞附近，同样也可以将钻台上的管柱送回管架上。宝鸡石油机械厂设计一种钻具自动输送装置，它中间为一长槽的中间
石油钻杆接头螺纹量规 标签： 杂谈石油钻杆接头量规是检验石油钻杆接头螺纹的一种综合量具，根据钻杆接头形式的不同，量规可分为正规型、贯眼型、内平型和数字型四种，每种又有一系列的规格。是石油钻杆接头、水龙头、方钻杆、钻铤等钻杆构件的连接螺纹的检验量具。 石油专用螺纹量规的特点在于：控制塞规和环规的螺纹单项要素（锥度、螺距、半角和塞规中径）；用校对塞规作为检验基准，与它配对的校对环规作为传递基准，把校对环规与校对塞规的配对紧密距，传递给工作规得到互换紧密距，再传递给产品螺纹。 石油螺纹用于石油行业，根据使用需要细分成直的和有锥度的、不同的牙型，其品种、规格较多，主要分为四大类： 1、石油钻具接头螺纹量规，是检验石油钻杆接头、方钻杆和钻铤等钻杆结构件的连接螺纹的检验量具。根据钻具接头形式的不同，量规可分为正规型(REG)、贯眼型(FH)、数字型(NC)三种；而内平型（IF）则在逐步淘汰。 石油钻具接头螺纹量规正规型（REG）规格有23/8REG、 27/8REG、31/2REG、41/2REG、51/2REG、65/8REG、75/8REG、 85/8REG。 贯眼型（FH）规格有31/2FH、41/2FH、51/2FH、65/8FH。
数字型（NC）较常用规格有NC 23、NC 26、NC 31、NC 35、NC 38、NC 40、NC 44、NC 46、NC 50、NC 56、NC 61、NC 70、NC77等等。 2、石油套管螺纹量规， CSG（短圆螺纹套管，螺纹为圆螺纹，齿顶、齿底为圆弧状；锥度为1：16；牙型角为60，牙侧角 为30；螺距为3、175和2、54，牙型高度:1、8 10、1、412，每英寸8牙、10牙时），长圆螺纹套管代号（LCSG）。B CSG（偏梯形螺纹套管，133/8″以下锥度为1：16，16″以上锥度为1：12，螺距为5、08(5牙/寸);牙型高为1、575;牙侧角为3和13,牙型角为13。 注：133/8″以下，螺纹齿顶、齿底与母线平行；16″以上，螺纹齿顶、齿底与轴线平行。C SG常用规格有41/2CSG、5CSG、
2) 可平滑无级调节泵速,在油井供液不足时能保持井下液位基本不变。一方面避免了电潜泵空抽,提高了泵效;另一方面提高了潜油电机的负载率,避免了抽油机 大马拉小车 的状况,使电潜泵功效和功率因数都得到提高,大幅度降低了电能消耗,增产节能效果显著。 3) 提高了电潜泵的网侧功率因数。 4) 负载动态跟踪优化控制和线路压降自动补偿功能的节电效果显著。针对电潜泵的负载特点和特殊工况,通过实时检测电机的负载状况和特定的动态跟踪调压优化控制算法,改善了电机的工作状态;自动调节线路补偿电压,提高了工作效率,实现了抽油机节能的动态跟踪控制。 5) 变频/工频运行方式的自动和手动切换控制功能方便、灵活。 6) 电潜泵在井下供液严重不足导致电机过轻载运行和因泥砂、石块阻塞油泵或其他机械故障导致过载自动停机时,本项目具有欠电流保护和过电 流保护功能。 移相组合式多电平变频调速装置与电潜泵控制的结合不仅可以提高油井采收率和增产节能,而且可以大幅度降低维修和运行费用,节约采油成本,保证电潜泵的可靠运行。 参考文献: [1] 张全胜.潜油电泵系统的故障树分析[J].石油矿场机 械,2008,37(4):47 50. [2] 石在虹,李 波,崔 斌,等.电潜泵井生产动态分析 [J].石油学报,2003,24(1):100 104. [3] 管虹翔,李成见,李 萍,等.变频条件下电潜泵井的产 量调节能力研究[J].石油机械,2008,36(2):59 62.[4] 马宝祥,刘继成,赵丽丽,等.采用评点法评定潜油电泵 系统的风险等级[J].石油矿场机械,2007,36(5):104 106. [5] 徐甫荣.中高压变频器的分类和比较[J].电工技术, 2004(9):1 4. 收稿日期:2008 12 01 作者简介:尹晓丽(1985 ),女,山东临沂人,硕士研究生,现从事石油钻采机械和海洋石油装备的研发工作,E mail:yinx l. happy @163.co m 。 文章编号:1001 3482(2009)07 0042 05 钻杆自动传送系统及设计方案 尹晓丽,牛文杰,张中慧 (中国石油大学(华东)机电工程学院,山东东营257061) 摘要:介绍了国内外陆地钻井平台和海洋钻井平台 钻井船用钻杆自动传送系统的发展现状,重点分析了OIL 公司和TESCO 公司钻杆自动传送系统的性能特点。在分析陆地钻机结构型式和目前国外常用钻杆自动传送设备的基础上,提出了适用于陆地钻机的举升式和提升式2种钻杆自动传送系统的设计方案。 关键词:钻杆;自动传送系统;发展现状;设计方案中图分类号:T E928 文献标识码:A Automatic Transferring System of Drill Pipe and Design Tentative YIN Xiao li,NIU Wen jie,ZH ANG Zho ng hui (College of M echanical and Electr ical Engineer ing ,China Univers ity of Petr oleum,D ong y ing 257061,China) Abstract:T his paper intro duces development of the drill pipe autom atic transferring sy stem that 2009年第38卷 石油矿场机械 第7期第42页 OIL FIELD EQUIPMENT 2009,38(7):42~46
新型钻杆自动起升装置的研制 目前国内陆地钻机主要是利用钻台气动绞车和吊车实现钻杆上下钻台的起升任务，不仅稳定性底、设备及人身风险大、效率底，而且占用场地大、费用高。为此设计了一套用于陆地钻机的钻杆自动起升装置，该系统可以实现钻杆在井场排放架和钻台之间自动传送，用较少的钻井工人即可完成传统的钻杆起升工作，这极大地缩短了钻井周期，提高了钻井效率。利用ANSYS有限元软件对关键部件进行了有限元分析和结构优化，优化后的系统具有具有足够的强度、刚度和稳定性，满足长期使用的需要。 标签：陆地钻机；钻杆起升；自动传送 1 国内外发展现状 目前国外在钻杆自动起升装置方面技术比较先进的公司是挪威Aker Kvaerner MH公司。该公司的管子传送系统和处理装置主要由龙门起重机、折臂起重机、管子输送机、桥式起重系统和钻台操纵臂等装置[1-2]。其主要缺点是系统结构庞大，占用较多的井场空间。国内在钻杆自送提升技术尚处于研究阶段，目前采用的钻杆起升手段主要由两种方式，一是利用钻台气动绞车，二是利用吊车[3-5]。气动绞车输送管柱时作业稳定性低、设备及人身风险大、效率不高，而利用吊车输送管柱占用场地大、费用高、稳定性亦差。 2 钻杆自动起升装置的结构 钻杆自动起升装置主要由旋转臂、起升架和竖直桁架组成，其结构如图1所示。旋转臂臂是钻杆自动起升装置的末端执行器，是实现钻杆上下钻台和钻杆由水平位置到垂直位置转换的核心部件。旋转臂由钻杆夹具手、旋转手臂、L型臂等零部件组成；起升架由起升架本体、导向机构和液压缸等零部件组成。旋转臂的前部有两个铰支点，上部的铰支点与液压缸活塞铰接，下部的铰支点与起升架的铰支点铰接。旋转臂在液压缸的作用下沿着铰接点旋转，旋转角度范围是0°～90°；同时在起升架的提升下沿着竖直桁架上下移动，实现钻杆的上下钻台的输送工作。 3 有限元分析 3.1 静力学计算 当钻杆位于水平位置时，旋转臂装配體的中心位于铰接点的左端，因此整个旋转臂装配体逆时针方向的转动趋势，这些力最终通过滚轮系统作用在竖直桁架上。因此当钻杆水平时，滚轮组中左下方滚轮和右上方滚轮和竖直桁架之间的作用力较左上方和右下方的滚轮和竖直桁架之间的作用力大，故取左下方和右上方滚轮和竖直桁架之间的作用力进行受力计算。把钻杆、旋转臂、起升架看作一个整体进行力学分析，由力的平衡： 3.2 结构分析
学院: 电子技术学院 专业: 机电一体化 学号: 200912386144 学生姓名: 周飞 指导教师: 曾镛 日期: 2012年5月28日
引言 在20 世纪40 年代,人们就开始探索起下钻操作的机械化方法,于是产生了钻杆自动排放系统。目前,该系统已在深水及超深水海洋钻机中得到广泛应用,在改进钻井作业的安全性和经济性等方面取得了巨大成功。 在起下钻过程中需要将钻杆从井口移送到钻杆排放架或从钻杆排放架移送到井口,即钻杆排放操作。特点是具有危险性;是一个重复性高而劳动强度大的过程;花费大量时间;需要多人合作共同完成。 在海上钻井作业中常遇风浪,工作环境恶劣,安全情况更为突出。同时,海上钻井成本很高,加快钻井速度,缩短钻井周期显得尤为重要。 20 世纪40 年代,人们开始探索使钻杆操作机械化的各种方法,于是产生了钻杆排放系统,实现钻井过程中井口到排放架之间钻杆排放的自动化操作,避免人与钻杆的直接接触,并可加快起下钻速度,对降低海上钻井作业成本发挥了重要作用。 1）发展历史 1949 年,在研制半自动化钻机时就采用了钻杆排放系统。该系统可以通过液压和气动阀来进行,从而完成起下钻的各种常规操作。 1956 年,第1套机械化钻杆操作系统应用到CUSS21 钻井船上,该系统为卧式操作系统,安装在钻杆甲板尾部。钻杆通过自动化坡道移送至井口,然后由吊卡提升。与此同时,一套立式钻杆排放系统得到发展,此系统与传统的钻杆立根操作方式相似。20 世纪40 年代末,一套样机系统安装到Hum2ble 30 型钻机上,并且成功钻进了22 860 m。 此后将近20年 ,才有完全自动化的钻杆排放系统开始投入商业使用,该系统使得起下钻过程不需要钻井工人直接参与。 1968 年,Off shore 公司在其转塔系泊钻井船Discoverer 号上配备了立式钻杆排放系统,此后,自动化钻杆排放系统开始得到迅速发展。采用该系统的初衷是解决由于钻井船运动而引起的钻杆操作的困难。这套系统获得成功后,许多其他钻井船开始安装类似系统,包括几套类似于CUSS21 钻井船上的卧式系统。 1973 年,全自动化钻杆排放系统首次安装到挪威的Smedvig West Vent ure 半潜式钻井平台上。采用这套系统不是为了解决平台移动产生的问题,主要是解决平台在挪威北海钻井时强风和低温的影响问题。这套系统同样获得了成功,此后,大量其他同级别的钻机配备类似系统也获得了成功。 直到1980 年,才开始出现了各种不同设计的立式钻杆排放系统。这主要是因为相关国家标准的影响,尤其是挪威。挪威石油局的标准规定:作业于挪威领海内