石油钻机多台变频电机并联运行时负荷均衡分配控制系统研究教程.doc

项目编号： 北京四利通控制技术股份有限公司 研究开发项目计划书 项目名称：自动化猫道在石油钻机上的应用 承担单位：北京四利通控制技术股份有限公司 项目负责人：肖自琦 一、项目概述 1．立项目的及必要性 随着我国机械自动化水平的逐步提高，我国石油钻机行业的自动化过程也取得了明显的进步，石油钻机的主题配套设备已经到了国际水平，但是石油钻机的外围配套设备还基本处在20世纪60-70年代的水平，劳动强度大，危险系数高。自动化猫道的研究和应用，就是要解决目前我国石油钻机的这个矮板问题。新型自动化猫道的研究和应用，可以使石油钻机起下钻具操作中，钻杆、油管、套管以及各种工具上下钻台操作简单安全，提高工作效率和安全性差，减少作业人员的劳动强度和危险，提升我国钻机配套安全性、机械化和智能化水平。这种自动化猫道的研制成功，结合二层台钻柱自动排放装置、铁钻工一起使用，可以极大地提高整套钻机、修井机的机械化和自动化水平，使钻机的整体水平和自动化能力进一步提高。随着石油钻井技术的迅速提升和石油市场的对外拓展，对钻机自动化程度的要求会越来越高。所以进行自动化猫道的研究和应用具有重要的意义。 2．项目采用的关键技术 自动化猫道控制系统，采用了遥控远程控制的方式，大大提高了生产效率，PLC编程采用了互锁，运行期间如果误操作不会产生影响。如何保证液、气缸正常工作保证缸内压力保持稳定得到了解决。 要实现自动猫道一键系统，必须要满足如下技术要求： PLC程序的互锁问题 液、气缸的压力稳定问题； 3．项目的创新点 1．钻具进入和移出自动化猫道的方式。 2.钻具在自动化猫道台面和钻台之间的上提下放。通过自动化控制实现钻杆、钻铤、套管等钻具在猫道和钻台之间的上下移动，替代人工栓绳套，利用气动绞车提升上钻台或将钻杆甩下钻台的作业。 3.自动化猫道配有系统断电、元器件故障以及误操作等多项安全保护。为保护自动猫道操作平稳、安全、可靠，在控制系统内增加多项安全保护，以避免钻具失控发生下砸事故。 4．遥控集中操作。吧自动化猫道液缸、气缸、液压站电机等所有设备或不见得控制集中在一起，集成在一个控制箱内便于操作，另外还配置了一个便携式的控制箱，随身携带便于远程遥控。 二、项目市场前景分析 1．项目产品市场概况及需求情况 我们公司是一家专门从事石油钻机电气控制系统设计、制造及调试服务的专业公司，每年都会承接一些钻井架猫道改造项目，由于以往上提或下方钻具都是有4-6人操作，费时费力。我公司开发的自动化猫道控制系统实现了这一技术攻关及突破，自动化猫道的成功应用可大大缩短钻井时间，提高钻井效率，降低作业成本。此项技术的公关及突破，也会对企业带来很多的经济效益极好的产品声誉。 发展状况 我国现有钻机在钻井过程中，上、下钻具仍以工人手工操作配合钻台与猫道上的气动绞车拉、拽的方式进行，其具体过程如下： 上钻具：首先工人将钻具从钻杆架推入至猫道上，由钻台上面的气动绞车下放钢丝绳挂住钻具顶部，利用索具直接把钻具沿着猫道和坡道提升至钻台面，然后两个工人用铁钩钩住钻具下部，慢慢移送到小鼠洞中，用吊卡卡住钻具，等待吊环钩住吊卡，将钻具拉起送入井口。 下钻具：利用钻台上面气动绞车首先挂住钻具顶部，再用猫道上的气动绞车钩住钻具底部，将钻具拉入坡道内，沿坡道的V型槽滑入至猫道上，要两部气动绞车配合使用才能将钻具滑向猫道尾部至合适位置。最后拆掉两部气动绞车的钢丝绳，由工人将钻具从猫道上面推回至钻杆排放架上。 上述操作的缺点是需要3至4 个工人配合，操作效率低、工人劳动强度大、安全性差、钻具的损坏程度也很高。因此井场钻具自动上、下钻台装置研究和设计，具有重要的现实意义。 3．未来发展趋势 在未来几年到十几年期间，我国的钻井勘探逐步向纵深的海洋发展，对钻井机械自动化水平的要求也逐步提高，特别是在海洋钻井机械设备自动化、安全性以及人员配备方面。为满足这些要求，自动化猫道技术得到了重视和发展，为此，钻杆的自动处理装置也得以快速发展。 动力猫道可与钻杆自动化处理装置、钻具自动排放装置、气动卡瓦和铁钻工联合使用，使其进口实现钻杆操作的全自动化或者半自动化，可提高钻井的工作效率和安全性，该技术在海洋钻井平台上有广阔的应用前景。 三、项目研发目标 研制1套自动化猫道运行系统，其电气技术性能指标为： 处理管子最大直径： 20英寸 处理管子最大长度： 13米 处理管子最大重量： 4-5吨 速度： 30-40根/小时 举升钻具的最大直径举升钻具的最大直径 339.7mm 举升最大重量