ZDP-3000型鉆具自動(dòng)對(duì)扣排放裝置改進(jìn)設(shè)計(jì).pdf

1、鉆具自動(dòng)對(duì)扣排放裝置是鉆探過程中的井口工具，鉆機(jī)的配套設(shè)備。主要完成了鉆具在鉆井工作中在井口與小鼠洞、大鼠洞、大門坡道之間對(duì)扣排放的自動(dòng)化操作，取代了工作效率低，危險(xiǎn)程度高的人工拖拽對(duì)扣排放鉆具的模式，是目前石油鉆井平臺(tái)上廣泛應(yīng)用的一種多功能自動(dòng)化裝置。國外的石油機(jī)械制造廠商已經(jīng)研發(fā)了幾代鉆具自動(dòng)對(duì)扣排放裝置，產(chǎn)品性能優(yōu)良，技術(shù)先進(jìn)成熟，在全世界市場也有廣泛的應(yīng)用與認(rèn)可，但普遍價(jià)格昂貴，在我國難以推廣。國內(nèi)關(guān)于鉆具自動(dòng)對(duì)扣排放裝置的研究

2、剛剛起步，主要以仿制和改良國外先進(jìn)產(chǎn)品為主，研發(fā)出的產(chǎn)品性能不夠穩(wěn)定，在長期高負(fù)載的石油鉆井環(huán)境下，存在較高的安全隱患。ZDP-3000型鉆具自動(dòng)對(duì)扣排放裝置是我國鉆井市場上技術(shù)比較先進(jìn)，性能比較穩(wěn)定的一代產(chǎn)品，具有工作效率高，安全性能強(qiáng)的特點(diǎn)。在我國塔里木油田、江蘇油田、玉門油田已有較為廣泛的應(yīng)用，但在長期現(xiàn)場使用過程中，還是發(fā)現(xiàn)許多不足，有待改進(jìn)的地方。本論文就是針對(duì)ZDP-3000型自動(dòng)對(duì)扣排放裝置在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題、存在的不

3、足進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以達(dá)到進(jìn)一步提高工作效率、穩(wěn)定產(chǎn)品性能、降低制造成本的目的，本文主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，對(duì)裝置的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)研究分析，計(jì)算系統(tǒng)最大負(fù)載;運(yùn)用Solid Works軟件三維實(shí)體建模，通過有限元分析模塊Simulations軟件進(jìn)行仿真求解，分析求解結(jié)果;針對(duì)機(jī)械臂強(qiáng)度過剩的問題，設(shè)計(jì)改進(jìn)方案，對(duì)機(jī)械臂伸縮結(jié)構(gòu)的截面尺寸參數(shù)化建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行分析得出改進(jìn)后的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的截面尺寸，在應(yīng)力集中處設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋，從而達(dá)到滿

4、足安全強(qiáng)度的條件下，減輕機(jī)械臂質(zhì)量，減小運(yùn)動(dòng)慣性，降低制造成本的目的。
　　其次，針對(duì)裝置在實(shí)際使用中，出現(xiàn)液壓馬達(dá)輸出軸斷軸的問題，以及空載時(shí)不能快速到工作位置，而工作負(fù)載時(shí)力矩不夠、緩慢無力的問題進(jìn)行研究分析。提出在液壓主回路設(shè)置節(jié)流閥;雙馬達(dá)工作方案:當(dāng)回轉(zhuǎn)裝置空轉(zhuǎn)或負(fù)載較小時(shí)，只需單個(gè)馬達(dá)工作，另一馬達(dá)可當(dāng)作為負(fù)載;當(dāng)夾持較大負(fù)載時(shí)，采用兩個(gè)馬達(dá)并聯(lián)工作來提供裝置回轉(zhuǎn)所需扭矩。
　　再次，對(duì)裝置液壓系統(tǒng)熱平衡計(jì)算校核

5、;并針對(duì)由于裝置自身特點(diǎn)，即液壓系統(tǒng)空間受限，油箱內(nèi)無法設(shè)置冷卻裝置，使得油溫不能有效下降、裝置工作效率降低的問題，提出改進(jìn)方案。重新設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)回路，選擇液壓元件等;在主油路上安裝節(jié)流閥，控制整個(gè)回路流量、所有執(zhí)行元件并聯(lián)在一起，一條油路統(tǒng)一供油;并將改進(jìn)設(shè)計(jì)的液壓回路做成集成塊，減小占用空間，增大回油孔徑。
　　最后，針對(duì)設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)回轉(zhuǎn)裝置存在的問題設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案，以及液壓系統(tǒng)熱平衡存在的問題設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案，進(jìn)