海洋钻井平台立柱式排管机设计
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海洋石油钻机的管柱悬挂系统设计与优化随着对海洋石油资源的需求不断增长,深水和超深水钻井活动的频率也在不断上升。
海洋石油钻机的管柱悬挂系统是确保钻井平稳进行的重要部分。
在设计和优化该系统时,需要考虑到多种因素,以确保其稳定性和效率。
本文将讨论海洋石油钻机的管柱悬挂系统的设计原则和优化方法。
首先,我们需要了解管柱悬挂系统的组成和功能。
管柱悬挂系统由多个部分组成,包括钻杆、井口钟摆、流体传动系统和控制系统。
其主要功能是通过传递扭矩和压力,将管柱连接到钻井平台并保持其稳定。
在设计管柱悬挂系统时,需要考虑以下几个关键因素。
首先是钻杆的材料和尺寸选择。
钻杆的材料应具有足够的强度和耐腐蚀性,以承受钻井过程中的高压力和腐蚀环境。
其尺寸应根据井孔直径、井深和钻井流程确定。
其次是井口钟摆的设计。
井口钟摆用于支撑钻杆,并在钻井过程中平衡钻杆的重力。
其设计应能够承受预期的载荷,并提供足够的自由度以适应钻井平台的运动。
流体传动系统是保持管柱稳定的关键。
通过在钻杆中注入泥浆或其他钻井液体,可以减小摩擦力并冷却钻头。
传动系统需要能够提供足够的泵送压力,并保持稳定的流速。
最后,控制系统是管理管柱悬挂系统运行的关键。
通过监测钻井参数,如钻进速度和钻压,控制系统可以实时调整传动系统和井口钟摆,以保持稳定的钻井过程。
为了优化海洋石油钻机的管柱悬挂系统,我们可以考虑以下几个方面。
首先是材料选择的优化。
通过选择更强度和耐腐蚀的材料,如高强度钢材或特殊合金,可以提高管柱悬挂系统的可靠性和寿命。
其次是井口钟摆的优化。
通过改变井口钟摆的几何形状和支撑系统的设计,可以提高其载荷承受能力和自由度,从而进一步提高钻井的稳定性。
流体传动系统的优化可以通过增加泵送压力和改进流体循环系统来实现。
通过提供更高的泵送压力,可以减小管柱与井壁之间的摩擦力,从而提高钻井效率。
改进流体循环系统可以提高流体的冷却效果和泵送能力,确保正常的钻井过程。
最后,控制系统的优化可以通过引入自动化技术和实时监测系统来实现。
钻井平台各系统简介不知道从什么时候起,石油的价格节节攀升。
能源越来越紧张的今天,很多国家把目光从陆地转向了海洋。
自从世界上第一个海洋钻井平台制造出来以后,海洋工程有了长足的发展。
在几十米甚至上3~4000米深的海底钻一口井并不是一件容易的事,因为在海上环境的复杂多变以及恶劣。
经常要承受巨浪和暴风的袭击。
而钻井又要保持一个相对稳定的作业环境。
才能把一根根长长的钻杆钻进海底。
钻井平台从近海到深海,主要可以分为座底式,自升式,半潜式、钻井船等。
座底式是指,平台的结构直接座在海床上,几乎和陆上钻井没多大区别。
所以它们的可钻探深度很有限。
只能在几十米的水深的浅海区域作业。
自升式,又叫jack-up。
顾名思义,这种平台可以象千斤顶一样可以升降它的高度。
它典型的特征就式3-4条腿。
高高的绗架结构。
上面安装又齿条。
平台本体安装有齿轮。
它们一起啮合,传动。
在到达钻井区域的时候,腿就慢慢的伸到海床上。
平台就靠这几条腿站在海里了。
因为考虑到拖航的稳性,腿不能太长。
所以这种平台一般在120~150米水深的近海区作业。
半潜式,最新的已经到了第6代了。
这种平台综合了钻井船和坐底式驳船的优点,是漂浮在海面上的。
这样的话,它们就可以在更深的水域工作了;船体灌放水,可以调节吃水深度,保持船体稳定。
塔的下部是相当容积的浮筒,上面是若干个中空的立柱,支撑着上部平台平台上面是全部的钻井装备和必要的生活设施。
整个平台靠浮筒浮在水面。
它们带有2~3级动态定位系统,海底声纳定位系统,卫星定位系统等来保证平台的相对稳定的坐标。
它们有各种位移补偿装置来补偿海况带来的不稳定状况。
钻井船,钻井船是设有钻井设备,能在水面上钻井和移位的船,也属于移动式(船式)钻井装置。
较早的钻井船是用驳船、矿砂船、油船、供应船等改装的,现在已有专为钻井设计的专用船。
目前,已有半潜、坐底、自升、双体、多体等类型。
钻井船在钻井装置中机动性最好,但钻井性能却比较差。
钻井船与半潜式钻井平台一样,钻井时浮在水面。
海上钻井平台的简单介绍如上图,海上平台可以分为固定式(Fixed)和移动式(MODU)两大类:常见的固定包括水泥坐底式,导管架式和顺应塔架式。
顾名思义这几种平台都是固定在海床上的某个位置不动的。
移动式包括半潜式、钻井船、张力腿平台/立柱式生产平台,钻井驳船/支持船和自升式钻井平台。
平台的建造不是随便出门找几百个民工和氧气把子就能做了,中间涉及很多法定流程。
这里就只重点介绍2个组织:1)IMO (国际海事组织)——(这里对照着写好累啊,擦!)车有车牌号,船有船牌号,IMO就是管发号的。
它不但发号,也发文。
发什么文? 当然是发一堆条条款款下来,让你照着做啊。
不照着做,那你也就别想拿号了。
这里随手截图一张,其中是一部分所谓的“As a minimum the Vessel shall comply with the following:”IMO这,IMO那,IMO什么的是不是有很多!!!!!这还只是minimum, 船东经常还会根据船今后的作业区域,提出其他的规范要求。
2) Class(船级社)海上平台在建造的时候,都要遵照一定的行业标准,并取得船级社的认可。
首先得找船级社把船归归类(见上图MODU下面那几个五星后面的分类),每一类都有每一类的具体要求,比如对了,在平台建造项目中,比较火的是ABS(美国船级社), CCS(中国船级社)和DNV(挪威船级社)这3家。
一条船,可以入选择双重入级(一个人,两本护照,护照越多签证越好签)船级社在平台的建造过程中会一直跟踪参与,包括初期的设计审图,前期的设备取证,中期的分段建造,后期的下水联调等等。
如果你造得够好,平时把船级社的大神们伺候舒服了,最后船级社就给发证了……什么 FCM, R HM, RA, RHM !#!@&#!~这里不纠结了,反正就是一堆证。
其中有些证就跟审车证一样,隔1,2年还得回来换一次。
好鸟,建造的就先说这些,具体就不讲了。
绕回来继续看平台的类型先看Cement Platform这里一定要讲一讲Troll-A,这个挪威水泥大海怪接近500米高的一个东西………………干重60多万吨………… 咳咳……呼吸困难啊……这类东西简称CONDEEP……come deep.....太邪恶了......X_X下面的一簇小罐子是用来打压载水的,大概能打入120万吨海水,这样才能在海底坐稳。
海洋工程中的深水钻井平台设计近年来,随着海洋资源开发的不断推进,深水钻井平台设计成为海洋工程领域的重要课题。
深水钻井平台是一种支持海底钻井操作的设备,其设计需要考虑到海洋环境的复杂性,如海浪、海风、海流等因素。
本文将从平台结构、稳定性和安全性等方面探讨深水钻井平台设计的关键问题。
首先,深水钻井平台的结构设计是至关重要的。
平台应具备足够的承载力和稳定性,以保证钻井过程的顺利进行。
通常,深水钻井平台采用框架结构,其主要由支柱、横梁和甲板等部分组成。
支柱的设计要考虑到海底的地质条件,采用合适的长度和材料以确保足够的强度。
同时,横梁的设置应具备良好的刚度和稳定性,以承受来自海浪和风力的冲击。
此外,平台的甲板也需要满足钻井设备的安装和操作需求。
其次,稳定性是深水钻井平台设计中的重要问题。
由于深水环境的不稳定性,平台需要通过一系列的稳定措施来保持其稳定性。
一种常用的稳定措施是通过设立定位系统来固定平台的位置。
该系统通常由多个锚链和浮标组成,通过调整锚链的长度和位置以实现平台的稳定。
此外,在平台的设计中还可以采用球ast系统和船体构造来提高其稳定性。
球ast系统是通过向平台底部注入水来增加其重量,从而提高稳定性。
船体构造的设计可以通过减小平台的侧面积,降低被风力和浪力的作用,提高平台的稳定性。
最后,深水钻井平台设计中的安全性问题必须得到重视。
深水钻井平台的操作环境十分恶劣,面临着诸多的安全隐患。
在平台设计中,应充分考虑人员的安全。
例如,在甲板上设置防护栏杆和安全绳,以防止人员从平台上坠落。
此外,平台应配备紧急救生设备和灭火设备,以应对紧急情况的发生。
此外,钻井设备的布置和安装也需要考虑到其作业过程的安全性。
合理布置井口和钻塔,确保设备的稳定运行,并采取必要的安全防护措施,避免意外事故的发生。
综上所述,深水钻井平台设计是一项复杂而重要的海洋工程任务。
平台的结构、稳定性和安全性都是需要重点关注的方面。
通过合理的设计和稳定措施,深水钻井平台可以实现有效的海底钻井操作,为海洋资源的开发做出重要贡献。
海洋油气钻井平台的工程设计服务需求海洋油气钻井平台是为了在海洋中开发和生产石油和天然气资源而建造的基础设施。
它们通常被建造在离岸数英里的海上,作为油气开采的中心。
这些平台需要设计和建造,以确保其安全可靠地运作,并能承受恶劣的环境条件。
在本文中,我们将详细描述海洋油气钻井平台的工程设计服务需求。
首先,海洋油气钻井平台的工程设计需要考虑平台的稳定性和结构强度。
这些平台需要能够承受海洋环境中的风暴、海浪和海啸等极端天气条件。
设计师需要评估气象和海洋条件,以确保平台在恶劣天气下的稳定性和安全性。
此外,结构强度的设计也需要考虑到石油和天然气设备的重量和运行条件。
其次,海洋油气钻井平台的工程设计需要确保平台上的设备和人员能够安全运作。
这包括石油钻井设备、提升设备、输送系统、电力供应和生活设施等。
设计师需要确保这些设备在高海浪、恶劣天气和零下温度等条件下正常运转。
另外,平台上的人员也需要安全工作环境和逃生设施。
第三,工程设计还需要考虑到环境保护和可持续性。
海洋油气钻井平台的建设和运行可能对海洋生态系统产生影响。
设计师需要采取措施来减少对海洋生态系统的影响,例如选择环境友好的建材、处理废水和废气等。
另外,工程设计还需要考虑到管道输送系统和油气储存设施的设计。
这些系统需要能够安全地输送和储存石油和天然气,以供后续加工和运输使用。
设计师需要确保管道系统的稳定性、密封性和耐腐蚀性,并考虑到长期运营的可行性。
此外,海洋油气钻井平台的工程设计还需要考虑到平台的维护和修复需求。
设计师应该预见到可能出现的故障和损坏,并设计相应的维修和修复方案。
此外,为了提前识别潜在的问题,建议使用远程监测技术和智能传感器,以实时监测平台的状况。
最后,工程设计还需要考虑到平台的运输和安装。
海洋油气钻井平台通常是在陆地上组装,并使用特殊的船舶将其运输到海上安装位置。
设计师需要考虑到平台的组装、拆卸和运输过程中的安全和稳定性,并制定相应的方案。
综上所述,海洋油气钻井平台的工程设计服务需求包括稳定性和结构强度、设备和人员安全、环境保护和可持续性、管道输送系统和油气储存设施设计、维护和修复需求,以及运输和安装方面的考虑。
深海油气钻井平台的设计与建造随着全球能源需求的不断增长,油气开采的重要性日益凸显。
而传统地面油气资源已愈发枯竭,这也促使了人们开始进军深海油气资源,深海油气钻井平台应运而生。
深海油气钻井平台涉及到多个领域,包括物理、化学、生物、构造工程和海洋工程等。
本文将从以下几个方面探讨深海油气钻井平台的设计与建造。
一、平台结构深海油气钻井平台的结构一般由一座塔式钻井平台和多个单桅式半潜式生产平台组成。
塔式钻井平台一般是六根或者八根主桅柱支撑的,这些主桅柱状似高大的塔,为钻井操作人员和设备提供了工作空间。
单桅式半潜式生产平台则主要用于储存和处理采集的原油和天然气,其结构相对简单。
二、平台制造钻井平台和生产平台的制造是深海油气钻井平台设计的重中之重。
钻井平台制造需要考虑到钻井设备和人员的住宿问题,要在深海环境下保障工人的安全和舒适度。
而生产平台的制造则需要考虑到油气储存和处理的问题。
工人在制造线上进行具体的操作,从焊接、钻孔到组装调试等,制造过程也是多方面因素综合作用的结果。
三、海洋工程安装海洋工程安装是深海油气钻井平台建造的最后一个过程,在该过程中,平台需要被运输至海洋中,并被沉入海底。
安装过程中需要考虑到如何保障平台整体的稳定性,并确保平台与海洋生态系统的协调发展。
海洋环境复杂多变,安装前的准备工作十分重要,包括平台的带水行进、护航、过渡、定位等。
四、装备安装深海油气钻井平台的装备安装也是困难重重。
由于在深海的环境下,设备安装空间有限、狭小、作业条件恶劣,需要我们选择符合条件的设备,并在安装过程中进行繁琐的调试和修整。
钻井设备和生产设备往往具有不同的系统和机构,安装过程中需要进行深入了解,才能确保其完美运行。
五、维护修理深海油气钻井平台建造完成后,维护修理也是非常重要的一部分。
由于深海环境恶劣,平台将不可避免地受到海洋环境的各种影响,需要进行定期的维修保养工作。
平台维修的难度远高于陆地上的其他建筑物,需要深入了解设备构造,拥有丰富的维修经验,并且要有完善的安全和环保措施。
海洋石油平台清管设备布置及配管设计作者:陈修辉来源:《E动时尚·科学工程技术》2019年第04期摘要:本文主要针对海洋石油平台清管设备的相关问题进行分析,主要针对海洋石油平台清管设备布置及配管设计工作进行探讨,思考了布置和配管设计的具体思路和方法,提出了一些措施,可供今后参考。
关键词:海洋石油平台;清管设备;布置;配管前言海洋石油平台清管设备有很多,许多设备都十分重要,直接影响平台的运作,所以,做好海洋石油平台清管设备布置及配管设计是一项十分重要的工作,必须要坚持做好,采用更好的措施来提升效果。
1 海洋石油钻井平台设备技术要求清管技术在油气集输中是一种常用的用来清除管道内杂质、蜡、垢以及排空管道内存液的有效办法。
一般说来,在天然气管道中,为防止水化物的形成,经常采用清管技术的方法将管道内杂质、水化物清出管道,以达到管道畅通的目的。
1.1 抗震性由于近海领域多伴随海浪及潮汐活动,使得设备零部件容易受到震动的干扰而发生松动,进而造成海上作业风险。
因此,抗震性是海洋石油钻井平台设备的技术指标之一。
具有良好抗震性的作业设备还能够抵抗船舶航行所带来的不便,有效确保了海上作业人员的安全。
因此,相关企业在进行海洋石油钻井平台设备选择时应充分考虑到设备的抗震性。
1.2 耐腐蚀性由于海洋石油钻井平台长期处于海水中,这会使平台设备容易受到海水的侵扰,而海水中的油分以及盐分会造成设备腐蚀。
所以,在选择钻井平台设备时应将耐腐蚀性作为技术指标之一,从而保证海上石油钻井平台作业的安全。
除此之外,相关企业还要做好必要的维护措施,尽可能延长钻井平台设备使用寿命,从而提高企业经济效益。
1.3 防爆性海上石油钻井平台在作业过程中存在较多安全隐患,因此在一些危险区设备选择上要充分考虑设备的防爆性。
针对防爆性能可以进行更为细致的划分,例如:隔爆类型、本质安全类型、油浸类型、无火花类型、增安类型、正压类型、充砂类型以及浇封类型等。
海洋石油平台清管设备布置及配管设计本文主要针对海洋石油平台清管设备的相关问题进行分析,主要针对海洋石油平台清管设备布置及配管设计工作进行探讨,思考了布置和配管设计的具体思路和方法,提出了一些措施,可供今后参考。
标签:海洋石油平台;清管设备;布置;配管前言海洋石油平台清管设备有很多,许多设备都十分重要,直接影响平台的运作,所以,做好海洋石油平台清管设备布置及配管设计是一项十分重要的工作,必须要坚持做好,采用更好的措施来提升效果。
1 海洋石油钻井平台设备技术要求清管技术在油气集输中是一种常用的用来清除管道内杂质、蜡、垢以及排空管道内存液的有效办法。
一般说来,在天然气管道中,为防止水化物的形成,经常采用清管技术的方法将管道内杂质、水化物清出管道,以达到管道畅通的目的。
1.1 抗震性由于近海领域多伴随海浪及潮汐活动,使得设备零部件容易受到震动的干扰而发生松动,进而造成海上作业风险。
因此,抗震性是海洋石油钻井平台设备的技术指标之一。
具有良好抗震性的作业设备还能够抵抗船舶航行所带来的不便,有效确保了海上作业人员的安全。
因此,相关企业在进行海洋石油钻井平台设备选择时应充分考虑到设备的抗震性。
1.2 耐腐蚀性由于海洋石油钻井平台长期处于海水中,这会使平台设备容易受到海水的侵扰,而海水中的油分以及盐分会造成设备腐蚀。
所以,在选择钻井平台设备时应将耐腐蚀性作为技术指标之一,从而保证海上石油钻井平台作业的安全。
除此之外,相关企业还要做好必要的维护措施,尽可能延长钻井平台设备使用寿命,从而提高企业经济效益。
1.3 防爆性海上石油钻井平台在作业过程中存在较多安全隐患,因此在一些危险区设备选择上要充分考虑设备的防爆性。
针对防爆性能可以进行更为细致的划分,例如:隔爆类型、本质安全类型、油浸类型、无火花类型、增安类型、正压类型、充砂类型以及浇封类型等。
2 清管设备布置清管系统的布置,应尽量考虑到不利环境因素,包括建造和操作过程中产生的。
・设计计算・ 收稿日期:2009207206基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)“深水半潜式钻井船设计与建造关键技术”(2006AA09A104)部分成果作者简介:崔学政(19612),男,山东安丘人,教授,工学硕士,主要从事机械设计及理论和石油机械设计教学与科研工作,E 2mail :cuixz @ 。
文章编号:100123482(2010)0120045205海洋钻井平台立柱式排管机设计崔学政,刘文庆,肖文生,张富强,董 磊(中国石油大学(华东)机电工程学院,山东东营257061)摘要:排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆,是海洋钻井平台钻杆自动排放中最为繁忙的装置。
介绍了立柱式排管机总体机械结构组成及主要技术参数、液压系统原理及控制方式。
设计的排管机适合于双联井架钻机,具有操作灵活可靠、运动稳定、操作空间大等优势,适合深水半潜式钻井平台及钻井船钻台立根自动排放操作。
关键词:钻杆;排管机;自动排放;立柱;设计中图分类号:TE951.03 文献标识码:ADesign for Column Pipe R acking Device of Off shore Drilling PlatformCU I Xue 2zheng ,L IU Wen 2qing ,XIAO Wen 2sheng ,ZHAN G Fu 2qiang ,DON G Lei(College of Mechanical and Elect ronic Engineering ,China Universit y of Pet roleum ,Dong ying 257061,China )Abstract :Automatic pipe racking system plays a very important role in improving safety and co st cutting of off shore drilling.The pipe racking machine is used for t ransferring drilling pipes be 2tween t he well center and set back area.Pipe 2racking on drill floor is t he most f requent procedure in automated pipe racking operation of off shore drilling platform.In t his paper ,t he general de 2sign of column pipe racking device is provided ,main parameters of t he mechanisms are int ro 2duced ,hydraulic system chart and cont rol mode of t he mechanisms are presented.The pipe rack 2ing machine int roduced in t his paper fit s for dual derrick rig ,which has many advantages like reli 2able operation ,working stability ,larger working range and can be used on semi 2submersible drilling platform or drilling ship for pipe racking operation.K ey w ords :drilling pipe ;pipe racking device ;automated pipe racking ;column ;design 海洋钻井平台作业自动化操作的关键是各类管件(包括钻杆、钻铤等,以下统称为钻杆)的自动排放,钻杆自动排放系统可以实现钻杆从甲板排放架到井口、到钻台排放架(立根盒)之间的往复自动化排放,排管机是钻杆自动排放系统的一个重要组成部分,主要用于钻井过程中在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆。
传统的钻杆排放操作方式需要工作人员与钻杆直接接触,在起下钻过程中,司钻、井台钻工、井架工要手动密切配合,稍有不慎便可能造成事故。
特别是在指梁与井口之间移送钻杆立根时,需要二层台上的井架工直接接拆移送立根,危险性较大。
另外,在海上作业常遇风浪,工作环境恶劣,安全问题更为突出,钻井成本很高,因此加快钻井速度、缩短钻井周期就显得尤为重要。
实现钻井过程中的钻杆自动化操作,避免人与钻杆的直接接触,可加快起下钻速度,对降低海上钻井作 2010年第39卷 石油矿场机械 第1期第45页 OI L FIE LD EQUIPMENT 2010,39(1):45~49 业成本,提高作业安全性将发挥重要作用[123]。
1 总体方案及主要结构1.1 总体方案立柱式排管机主要用于实现在井口与钻台排放架之间往返自动移送钻杆立根操作,还可与钻杆自动上下钻台系统、动力辅助鼠洞、铁钻工配合完成离线单根接成立根操作,而不需要借助起升系统,不影响钻进。
排管机结构形式与钻台排放架指梁结构形式密切相关,根据钻机型式及钻杆立根容量等因素,排放架可设计成星型、平行型和X2Y型。
海洋钻井平台大型钻机广泛采用平行型结构,因为平行型排放架内可以存放较大数量的钻杆,而且可以与甲板钻杆自动传送系统实现较好的配合,排放架指梁可以调节,以满足不同直径管柱的要求[3]。
本文设计方案适合采用平行型排管架结构。
如图1,排管机中心具有柱形结构,立柱是排管机的核心承载部件,设计有2个自由度,顶端和底端各有1个小车机构,可使排管机沿平行型排放架上、下专用轨道同步移动,以便在不同的排放架位置进行钻杆立根操作。
立柱还可以绕自身轴线旋转180°,带动安装于立柱上的2个机械手臂位于不同的方向,以实现钻杆立根选择面向井口或面向排放架。
面向井口时,允许钻机在井口进行立根操作;面向排放架时,允许在排放架取放立根。
安装于立柱上的机械手臂分为上部的举升臂和下部的扶正臂,2个机械手臂相对于立柱都具有2个自由度,2个手臂的末端均装有夹持手爪,可以稳定地抓住钻杆立根,举升臂和扶正臂末端手爪能同步上下移动或同步前后移动来提放钻杆立根或前后送取立根。
1.2 立柱及上下小车有3种设计思路:①从立柱移动驱动功能出发,可只在底部小车上设计驱动装置,在立柱顶部仅设有滑轨,以简化驱动传动链,缺点是由于顶部无驱动力,会造成直线运动不稳定;②从提高运动稳定性出发,立柱顶部应设计驱动小车;③从立柱转动驱动功能出发,在底部小车内设计转动驱动装置就可以实现稳定驱动立柱回转。
立柱移动采用上、下小车同步驱动;立柱转动仅设计底部小车驱动。
立柱总体结构如图1,为一铅垂立式杆柱,顶端与底端为驱动小车提供了安装机架,中部设计安装2个操纵机械手臂。
就直线驱动机构来看,底部和顶部小车的构件组成、工作原理完全相同,只是顶部小车和底部小车在上下方向的整体构成上设计为反向布置,顶部小车没有立柱转动驱动机构。
图2为底部小车结构,包括立柱移动及转动驱动机构。
小车左右移动驱动运动链对称,液压马达与蜗杆轴固联,通过蜗轮减速后驱动左、右两侧对称设计的锥齿轮机构,然后通过两侧的圆柱齿轮与固定在轨道上的齿条啮合,同时驱动小车沿轨道移动。
顶部和底部小车通过滚轮可分别支承在二层平台滑轨与钻台滑轨上,二层平台滑轨与井架固联,钻台滑轨与钻台固联,轨道为平面直轨,侧面安装有齿条。
利用蜗轮蜗杆的自锁功能,可实现上、下小车及立柱的自锁定位。
1—顶部滑轨;2—顶部小车;3—排放架;4—举升臂组件;5—钻杆立根;6—立柱;7—扶正臂组件;8—底部小车;9—底部滑轨;10—钻台图1 立柱式排管机结构立柱转动驱动装置以底部小车本体为机架,采用2个串接液压缸同步驱动,2个液压缸中间设有齿条,齿条与固联于立柱底端的齿轮啮合,驱动立柱绕自身轴线旋转。
1.3 机械手臂安装于立柱上的机械手臂分为上部举升臂和下部扶正臂,2个机械手臂相对于立柱都具有2个自由度,手臂末端装有夹持爪,可以稳固地抓住钻杆立根,同步上下移动或同步前后移动,实现提放钻杆立根或前后送取立根。
・64・石油矿场机械 2010年1月 1—立柱旋转齿轮齿条;2—蜗杆;3—锥齿轮;4—小车移动齿轮齿条;5—滚轮;6—立柱图2 底部小车结构a) 举升臂 图3为举升臂组件,举升臂上支架空套在立柱上,立柱两侧固定有齿条,下支架通过齿轮齿条啮合与立柱关联,上、下支架之间安装伸缩液压缸。
举升主臂、举升副臂及2根附加支撑臂构成了2个平行四边形虚约束机构。
举升臂组件具有2个自由度,其中1个自由度是举升臂整体沿立柱上下运动,带动夹持爪及钻杆立根上提下放,是靠举升臂液压马达驱动齿轮减速机构后由齿轮齿条机构来完成的,当举升液马达不工作时,由锁紧机构将举升臂下支架锁定在立柱上;另1个自由度是举升臂液压缸驱动上支架沿立柱轴线上下运动,根据椭圆机构原理,夹持爪可以在水平面内做前后直线运动,以实现钻杆立根靠近或远离立柱1—立柱;2—上支架;3—齿条;4—液压缸;5—液压马达;6—下支架;7—举升副臂;8—举升主臂;9—手爪图3 举升臂组件结构b) 扶正臂 图4为扶正臂组件,扶正臂支架固定在立柱上,扶正主臂及副臂分别由2条平行臂构成2个平行四边形虚约束机构。
在支架和主臂之间安装有液压缸。
扶正臂组件也具有2个自由度,其中1个自由度由扶正臂液压缸实现,另1个自由度由举升臂组件通过立根传递实现。
扶正臂的设置消除了钻杆立根在移送过程中产生的附加摆振。
1—支架;2—立柱;3—扶正副臂;4—液压缸;5—扶正主臂;6—夹持爪图4 扶正臂组件结构举升臂和扶正臂构成的多个平行四边形虚约束机构可保证钻杆立根始终处于稳定的竖直位置并增加承载能力。
c) 夹持爪 扶正臂夹持爪如图5,通过液压缸伸缩实现夹持爪的开合,不允许所夹持的钻杆立根旋转。
举升臂夹持爪如图6,沿竖直方向由3部分组成,底部机构即夹持爪与扶正臂夹持爪结构及功能相同;中部机构并联3套滚轮夹持爪,结构与扶正臂夹持爪基本相同,只是在爪部增设了滚轮,可使所夹持的钻杆立根旋转,便于旋扣;顶部机构即定位爪用来对所夹持钻杆立根进行定位。
1—液压缸;2—夹持手爪图5 扶正臂夹持爪・74・ 第39卷 第1期 崔学政,等:海洋钻井平台立柱式排管机设计1—定位爪;2—滚轮爪;3—夹持爪图6 举升臂夹持爪2 主要技术参数安全工作载荷120kN 立柱回转角度0~180°机械臂水平操作距离 1.05~2.95m举升臂垂直操作距离7.8~28m整体高度31.9m 二层台安装高度24.5m夹持管材尺寸60.3~ 508mm (2∃3~20英寸)3 液压系统及控制原理[4]液压系统原理如图7。