三控制通道液压翻转吊卡设计.pdf
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1、三控制通道液压翻转吊卡设计液压气动与密封/2 0 2 3 年第8 期doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2023.08.008张新刚1.2,彭琳,王超1-2,刘志林1-2,段武1-2,王文君1.2(1.宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡7 2 10 0 2;2.中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司,陕西宝鸡7 2 10 0 2)摘要:液压翻转吊卡用于石油钻井作业中替代人工吊卡提放钻柱,其主要功能为吊卡开关、翻转、关闭随动及反馈扣合信号,一般需要至少5个控制油道,而目前大量装备油田的顶驱其旋转头仅有3 个备用油道。为适应实际需要,设计了一种新型三控制通道液压翻转吊卡
2、,从设计开发角度介绍了这种新型三控制通道液压翻转吊卡。关键词:液压翻转吊卡;三控制通道;触碰阀;设计中图分类号:TH137ZHANG Xingang*2,PENG Lin,WANG Chao-,LIU Zhi-lin2,DUAN Wwul-2,WANG Wenjun?2.CNPC National Engineering Research Center for Oil&Gas Drilling Equipment Co.,Ltd.,Baoji 721002,China)Abstract:Hydraulic rotary elevator can instead of the conventio
3、nal manual mechanical elevator in drlling practice.Its functions are opening andclosing of the faucets,rotating the elevator body,follow-up and feed back a sign to drller when the faucets are closed.There are at least fivecontrol pipes to implement the functions.The fact is that there are three cont
4、rol pipes in the top drives which have been working in oil field.Inthe paper,the author introduces the three control pipes hydraulic rotary elevator which is designed to solve the inadequate control pipes.Key words:hydraulic rotary elevator;three control pipes;touch valve;design0引言吊卡是一种石油钻井作业中提放钻柱的工
5、具,传统吊卡在作业时需井口和位于高位的二层台各有一人,与司钻配合人工扣合/打开吊卡,作业过程中工人劳动强度大、作业环境恶劣、作业危险系数高。液压翻转吊卡与二层台机械手配合,由司钻在司钻房里遥控操作,取代人工扣合/打开吊卡,实现了起下钻具自动化 1-4 为了实现起下钻具自动化,液压翻转吊卡必须具备开关、正反转动、吊卡关闭后翻转机构随动及反馈扣合信号等功能 5,现有液压吊卡至少需要5个控制通道,而目前大量装备油田的顶驱其旋转头仅有3 个备用通道,目前已装备现场的顶驱无法改造新增控制通收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 3基金项目:中国石油天然气集团有限公司科技项目(2 0 2 2 ZG06-01
6、)作者简介:张新刚(19 8 8-),男,陕西凤翔人,工程师,硕士,现从事石油钻机研究与开发工作。42文献标志码:ADesign of Three Control Pipes Hydraulic Rotary Elevator(1.Baoji Oilfield Machinery Co.,Ltd.,Baoji 721002,China;文章编号:10 0 8-0 8 13(2 0 2 3)0 8-0 0 42-0 41.1结构三控制通道液压翻转吊卡是一种适用陆地和海洋钻井起吊系统的侧开式且主体可翻转的、液压驱动的全自动吊卡。其主要由吊卡主体、左右活门、锁舌、自锁机构、连杆机构、翻转机构、补芯、
7、液压控制系统及电控系统等组成 2 ,其结构如图1所示。1.2工作原理及功能以液压油为动力源,驱动活门、锁舌及翻转液压缸动作,其中位于吊卡本体后面的活门缸及锁舌缸是顺序动作的,其顺序动作通过连杆机构传递,最终实现吊卡关闭时左右活门先关闭,锁舌后关闭,打开时锁舌先道,新开发5个控制通道的顶驱其旋转头处制造及装配难度大,顶驱生产厂家新开发意愿不强。目前控制管线超过3 个的液压翻转吊卡只能用液压胶管单独绕过顶驱旋转头,但带来的风险是顶驱旋转时容易造成控制管线缠绕钩挂,严重时会扯断控制管线,进而造成吊卡停用。本研究设计了一种新型三控制通道液压翻转吊卡,解决了上述顶驱旋转头处控制通道不足的问题。1总体方案
8、Hydraulics Pneumatics&Seals/No.8.2023打开,左右活门后打开;吊卡关闭后,锁舌会触发位于在法兰板上,活门油缸运动过程中,可带动锁舌油缸一活门上的触碰阀换向,进而通过液压实现吊卡关闭后同运动,通过连杆机构的运动传递,可以实现安装在活翻转机构随动,并将活门已关闭信号反馈至钻机控制门上的锁舌在活门打开关闭时随活门一起运动,具体系统;翻转油缸动作可实现吊卡的正反转,以调整吊卡安装结构见图3 所示。适应钻具角度,保证吊卡一次扣合成功率。操作时远程遥控,电控系统将司钻操作命令传至安装在顶驱上的电控控制箱内的电液控制阀,从而控制吊卡各种动作。电控系统可融合设计于集成司钻控制
9、系统,也可单独配置物理控制元件。1.翻转机构2.补芯3.液压系统4.吊卡主体5.右活门6.左活门7.锁舌8.连杆机构9.自锁机构图1三控制通道液压翻转吊卡结构图1.3主要技术参数额定载荷:450 0 kN(500 US tons);适用管径范围:2 3/8 9 5/8 ;设计工作温度:-2 0+50;驱动工作液:矿物质液压油;额定压力:16 MPa;额定流量:15 L/min;旋转范围:9 0;顶驱旋转头油道需求:3 个。2关键技术2.1液压控制系统设计该液压系统按恒压系统设计,主要由液压执行元件、控制阀组、液压管线等组成。液压系统布局为电液控制箱安装在顶驱旋转头之上,方便从顶驱液压站取液及与
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