CN201310297Y - 石油钻机自动化系统 - Google Patents

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CN201310297Y CNU2008201242277U CN200820124227U CN201310297Y CN 201310297 Y CN201310297 Y CN 201310297Y CN U2008201242277 U CNU2008201242277 U CN U2008201242277U CN 200820124227 U CN200820124227 U CN 200820124227U CN 201310297 Y CN201310297 Y CN 201310297Y
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韩飞
王辉
杨天吉
纪友哲
张晔
曹川�
任荣权
耿莉
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CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
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China National Petroleum Corp
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Abstract

石油钻机自动化系统，应用于石油、天然气钻井施工。特征是：在钻机井架游动滑车下部连接有顶驱装置。在钻机井架二层平台上固定有二层台管柱自动排放装置。在钻井平台上固定有铁钻工或不间断循环钻井系统。在钻机转盘上固定有动力卡瓦。在钻井平台的正前方固定有动力猫道。在钻井平台上固定有自动送钻装置。效果是：能够大大优化钻机自动化配置，最大限度地发挥钻机自动化配置的优势。克服国内外钻机的自动化系统配置中存在的未能有效发挥出钻机自动化装应有的优势，导致钻机自动化配置后的不足。

Description

石油钻机自动化系统
技术领域
本实用新型专利涉及一种石油、天然气钻井用钻机，特别是一种安全高效、工人劳动强度低的钻机自动化系统。
背景技术
近年来，钻机自动化技术不断进步。随着世界各油田公司对HSE的日益重视，要求钻机自动化技术以及高效率、高安全性能、工人劳动强度低，已经成为当前石油钻井机械发展的一个主要关注方向。
目前，石油钻机自动化设计取得了一定成果，但还不能满足钻机自动化的要求，需要一种自动化程度高的石油钻机。国内外各油田公司都在积极研究、开发自己的钻机自动化装置。
然而，国内外钻机自动化尚未形成，钻机的自动化配置较差。一些生产公司只是开展了局部自动化装置的研究，未形成钻机自动化系统，只是配置了单一或几个自动化装置，未形成钻机自动化系统，未有效发挥出钻机自动化装备应有的优势。有些生产钻机公司未能根据钻机的型号及钻井施工的需要，配备不同类型的钻机自动化系统，导致钻机自动化配置后，钻机施工过程中，自动化系统功能过盈或不足。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种石油钻机自动化系统，能在石油钻井施工中，有效地实施自动化钻进。克服国内外钻机的自动化系统配置中存在的未能有效发挥出钻机自动化装应有的优势，导致钻机自动化配置后的不足。
本实用新型目的是这样实现的：石油钻机自动化系统，包括钻机、顶驱装置、二层台管柱自动排放装置、铁钻工、动力卡瓦、不间断循环钻井系统、动力猫道和自动送钻装置。其特征在于：在钻机井架游动滑车下部连接有顶驱装置。顶驱装置能提升、下方钻具，当起下钻柱过程遇阻遇卡时，能迅速与立根为单元的钻具连接，及时旋转钻具并循环泥浆，正划眼或倒划眼作业，化解井下的卡钻危险。
在钻机井架二层平台上固定有二层台管柱自动排放装置。用于自动排放起钻后的钻具管柱。
在钻井平台上固定有铁钻工或不间断循环钻井系统。铁钻工是实现钻具拧紧、旋松和上卸扣的自动化装置。铁钻工包括导轨式铁钻工和悬挂式铁钻工。轨式铁钻工有IR170、IR2000、IR3080、AR4500、AR5000型；悬挂式铁钻工有ST80型，安装过程中无需铺设专用的轨道，不占用钻井平台面积。不间断循环钻井系统能够实现铁钻工的上卸扣功能，并实现钻进过程中不间断循环钻井液，降低复杂井的事故发生率。
在钻机转盘上固定有动力卡瓦。动力卡瓦通过铰接安装在转盘大方瓦孔内。利用气缸或液缸驱动动力卡瓦，实现钻井过程中钻柱在转盘上卡紧。
在钻井平台的正前方固定有动力猫道。动力猫道能实现钻具在井场管排架和钻台之间的自动传送，能减少工人受意外伤害、减少钻具损伤。
在钻井平台上固定有自动送钻装置，实现钻进过程中自动送钻，能获得稳定的钻压，明显提高钻速。
根据钻机的型号及钻井工程和施工的需要，不同钻机自动化单元有机结合组成不同类型的钻机自动化系统，实现钻机自动化配置的最优化。
本实用新型的有益效果是：石油钻机自动化系统，能够大大优化钻机自动化配置，最大限度地发挥钻机自动化配置的优势。克服国内外钻机的自动化系统配置中存在的未能有效发挥出钻机自动化装应有的优势，导致钻机自动化配置后的不足。
附图说明
图1是石油钻机自动化系统的结构示意图。
图中，1.顶驱装置，2.二层台管柱自动排放装置，3.铁钻工，4.动力卡瓦，5.不间断循环钻井系统，6.动力猫道，7.自动送钻装置。
具体实施方式
实施例1：
参阅图1。本实用新型石油钻机自动化系统，包括钻机、顶驱装置1、二层台管柱自动排放装置2、铁钻工3、动力卡瓦4、动力猫道6和自动送钻装置7。在钻机井架游动滑车下部连接有一台顶驱装置1。顶驱装置1采用中国石油钻井工程技术研究院和北京石油机械厂生产的交流变频顶驱装置。在钻机井架二层平台上固定有一台二层台管柱自动排放装置2，采用的是美国NOV公司生产的二层台管柱自动排放装置2。在钻井平台上固定有一台铁钻工3。铁钻工3是悬挂式铁钻工，铁钻工3的型号是ST80型，美国NOV公司生产。在钻机转盘上固定有一套动力卡瓦4，采用的是荆州市现代石油科技发展有限公司生产的XDQW-175-5多功能钻杆气动卡瓦。在钻井平台的正前方固定有一套PowerCat 4000型动力猫道6。在钻井平台上固定有一套DBAD-I型自动送钻装置7。
石油钻机自动化系统施工作业过程如下：
(1)下钻过程：
1)正常钻进过程中的钻具连接
在正常钻进的过程中，动力猫道6直接将钻具从井场管排架位置自动送到钻台边；
动力卡瓦4首先将井口钻具锁紧；然后执行指令，铁钻工3与顶驱装置1配合完成井口钻具自动卸扣；顶驱装置1液压吊卡打开，将钻台边钻具提到井口钻具端部，缓慢对准井口钻具(不压扣)；
执行指令，铁钻工3与顶驱装置1一起完成钻具的上扣、紧扣(达到标准扭矩要求)；
动力卡瓦4自动松开，释放钻具，驱动顶驱装置1进行正常钻井作业。
2)钻井作业过程中的钻具连接
①动力卡瓦4首先将井口钻具锁紧；
②下钻过程中，首先由二层台管柱自动排放装置2将立柱端部抓住，推向井口位置，提升立柱到井口位置上方，缓慢下放，立柱下端部对准井口钻具(不压扣)；
③铁钻工3与顶驱装置1一起完成钻具的上扣、紧扣(达到标准扭矩要求)；
④动力卡瓦4自动松开，释放钻具，驱动顶驱装置1进行正常钻井作业。
(2)起钻过程：
1)正常起钻过程
动力卡瓦4锁紧井口钻具；
铁钻工3执行指令实现卸扣扭矩要求，完成井口钻具的松扣；
顶驱装置1端部过渡接头完成与井口钻具的卸扣；
利用顶驱装置1的液压吊卡提升立柱，立柱端部进入到二层台预定位置，缓慢下放立柱到钻杆盒限定位置；
二层台自动排管装置2将立柱摆放到限定位置，完成起钻过程中二层台钻具的自动排放(下钻过程中二层台钻具)。
2)单根钻具返回钻杆架
①动力卡瓦4锁紧井口钻具；
②铁钻工3执行指令实现卸扣扭矩要求，完成井口钻具的松扣；
③顶驱装置1端部过渡接头完成与井口钻具的卸扣；
利用顶驱装置1的液压吊卡提起单根，接头上护箍，缓慢下放单根到动力猫道装置6；
动力猫道装置6将单根自动排放到井场管排架上。
(3)该起下钻自动化系统可以通过司钻或钻工的进行远程控制，也可以通过编制的预定程序实行自动控制。
(4)整个过程通过自动送钻装置7通过控制钻机主刹车实现自动送钻和安全控制。
根据该钻机具体应用的境况条件(如窄密度窗口井、大位移井和水平井、涌漏塌卡交互并存的复杂井、近平衡或欠平衡井、高温高压井等施工作业)，可适当的增加复杂井况钻机自动化系统单元——不间断循环钻井系统5代替铁钻工3。

Claims (3)

1、一种石油钻机自动化系统，包括钻机、顶驱装置(1)、二层台管柱自动排放装置(2)、铁钻工(3)、动力卡瓦(4)、不间断循环钻井系统(5)、动力猫道(6)和自动送钻装置(7)，其特征在于：在钻机井架游动滑车下部连接有顶驱装置(1)，在钻机井架二层平台上固定有二层台管柱自动排放装置(2)，在钻井平台上固定有铁钻工(3)或不间断循环钻井系统(5)，在钻机转盘上固定有动力卡瓦(4)，在钻井平台的正前方固定有动力猫道(6)，在钻井平台上固定有自动送钻装置(7)。
2、根据权利要求1所述的石油钻机自动化系统，其特征是：所述的铁钻工(3)是导轨式铁钻工。
3、根据权利要求1所述的石油钻机自动化系统，其特征是：所述的铁钻工(3)是悬挂式铁钻工。
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