ZDP-3000型鉆具自動對扣排放裝置改進設(shè)計.pdf

1、鉆具自動對扣排放裝置是鉆探過程中的井口工具，鉆機的配套設(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、大門坡道之間對扣排放的自動化操作，取代了工作效率低，危險程度高的人工拖拽對扣排放鉆具的模式，是目前石油鉆井平臺上廣泛應(yīng)用的一種多功能自動化裝置。國外的石油機械制造廠商已經(jīng)研發(fā)了幾代鉆具自動對扣排放裝置，產(chǎn)品性能優(yōu)良，技術(shù)先進成熟，在全世界市場也有廣泛的應(yīng)用與認可，但普遍價格昂貴，在我國難以推廣。國內(nèi)關(guān)于鉆具自動對扣排放裝置的研究

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型鉆具自動對扣排放裝置是我國鉆井市場上技術(shù)比較先進，性能比較穩(wěn)定的一代產(chǎn)品，具有工作效率高，安全性能強的特點。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，有待改進的地方。本論文就是針對ZDP-3000型自動對扣排放裝置在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題、存在的不

3、足進行改進設(shè)計，以達到進一步提高工作效率、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，對裝置的機械臂結(jié)構(gòu)研究分析，計算系統(tǒng)最大負載;運用Solid Works軟件三維實體建模，通過有限元分析模塊Simulations軟件進行仿真求解，分析求解結(jié)果;針對機械臂強度過剩的問題，設(shè)計改進方案，對機械臂伸縮結(jié)構(gòu)的截面尺寸參數(shù)化建立數(shù)學(xué)模型，進行分析得出改進后的機械臂結(jié)構(gòu)的截面尺寸，在應(yīng)力集中處設(shè)計加強筋，從而達到滿

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

5、;并針對由于裝置自身特點，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，提出改進方案。重新設(shè)計液壓系統(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;并將改進設(shè)計的液壓回路做成集成塊，減小占用空間，增大回油孔徑。
　　最后，針對設(shè)計的改進方案進行實驗。對回轉(zhuǎn)裝置存在的問題設(shè)計的改進方案，以及液壓系統(tǒng)熱平衡存在的問題設(shè)計的改進方案，進