石油钻机送钻控制系统可靠性研究毕业设计论文稿.doc

第1章 绪 论 1 1.1 课题的意义 1 1.2 国内外自动送钻现状及发展趋势 3 1.2.1 国外自动送钻技术概况 3 1.2.2 国内自动送钻技术概况 5 1.3 论文的主要内容及结构 9 第2章 钻机及其可靠性 10 2.1 钻机组成及分类 10 2.1.1 钻机组成 10 2.1.2 钻机分类 16 2.1.3 钻机驱动型式 16 2.2 钻机可靠性研究 18 2.2.1可靠性定义和内容 18 2.2.2钻机可靠性研究的必要性 19 2.2.3 可靠性特征量 19 2.2.4 可靠性的概率分布 20 2.3 可靠性设计 20 2.4 在企业中推行可靠性技术的思考 22 第3章 钻机送钻系统分析 24 3.1 自动送钻系统 24 3.1.1 自动送钻系统功能 24 3.1.2 安全保护控制 24 3.1.3 显示与记录 25 3.1.4 系统主要技术指标 25 3.2 自动送钻系统原理及组成 26 3.2.1 送钻系统结构 26 3.2.2 自动送钻控制原理 27 28 3.2.3 送钻系统组成 28 第4章 系统可靠性分析 29 4.1 可靠性度量指标 29 4.2 常用的可靠性方法 30 4.3 事故树分析 32 4.3.1 事故树定性分析 35 4.3.2 事故树定量分析 42 第5章 送钻控制系统的改进及优化 46 5.1 员工安全教育 46 5.1.1 安全教育的意义 46 5.1.2 安全教育的内容 47 5.2 控制系统的技术改进及优化 50 5.2.1 控制系统硬件优化 50 5.2.2 控制系统的软件设计 52 5.2.3 控制系统抗干扰措施 58 第6章 结 论 60 参考文献 62 致 谢 64 附 录 65 第1章 绪 论 1.1 课题的意义 石油工业是一个高风险产业，油田安全生产具有十分重要的意义。加之进入新世纪，安全成为时代工业的主题，是当今乃至未来重点关注的重要问题之一。是指石油天然气钻井过程中所需各种机械设备的总称。钻机主要部件必须相互配合才能完成钻机起升、循环和旋转的3项主要工作。石油钻机是完成石油钻井任务的主要工具，从其出现之日起，就与钻井工艺密不可分。相互促进，共同发展。随着油田生产规模的扩大、原油产量的提高，使油田的集输处理量不断增加，原有工艺和系统出现了很多问题。因此对于石油钻机送钻控制系统的可靠性研究刻不容缓。 石油钻机自动送钻系统是钻机自动控制技术的主要发展方向之一，自动送钻就是指钻机在正常钻进过程中,不依靠司钻人员调节,而是按照钻井工艺要求,通过控制系统自动调节钻压、转速、送进钻具。自动送钻技术经历了用于带式刹车和盘式刹车两个阶段,我国的自动送钻技术起步较晚,目前,我国大部分钻机使用的刹车系统是带式刹车,但带式刹车自动送钻,由于涉及一系列的气动和机械传动装置,不容易和电控制信号接口,整个自动送钻控制系统复杂,可靠性、精确性和平稳性很难保证。盘式刹车自动送钻因为采用液压力直接控制盘式刹车的刹紧力,无需任何中间过渡环节,容易与电控制信号接口,所以盘式刹车的自动送钻容易实现遥控和自动化操作。 因此，研究石油钻机送钻控制系统的可靠性,能克服人工送钻过程的不均匀性，不稳定性，能够实现钻头的连续自动给进，延长钻头的使用寿命，实现钻井过程优化，太该钻井速度，改进井身质量，降低钻井成本，一直受到石油工程界的广泛关注。 对于检查控制系统或设备在正常工作过程中的工作状态,确定潜在的危险,并对危险因素进行辨识和分析。预测这些危险对人员伤害或对设备损坏的可能性大小,为经营管理者的决策工作提供及时、全面、准确的信息资源。同时可以确保石油钻机送钻控制系统正常工作,保证原油安全生产，有效控制生产技术指标，减轻工人劳动强度,提高效率和安全系数使钻机钻井的自动化水平得到较大提高，达到良好的经济效益和社会意义。 采用自动送钻控制装置，是因为传统的人工控制给进钻井存在以下的缺点： (1)司钻长时间注意力高度集中，如观看指重表、钢绳放出情况，频繁地抬起与下放刹把，其精神、体力劳动强度大，极易疲劳。因此也就不可避免地发生溜钻或顿钻事故，钻井是不安全的； (2)司钻手持刹把控制给进是间断的，特别是每个司钻的操作技术水平不同，送钻质量也因人而异，直接影响了钻井质量。人工控制给进钻井，井壁质量较差、取芯率较低、容易发生井斜和卡钻事故； (3)司钻控制给进时，凭经验进行操作，这导致钻头的轴承负荷变化较大，加快了钻头的磨损，从而缩短了钻头的使用寿命。 在我国，自动送钻控制技术也在逐渐推广应用。经过多年的研制和应用，现有自动送钻装置种类繁多。当前，钻机不配备自动送钻装置已被认为是一种落后的表现，可以预见，它就会成为钻机不可缺少的组成部分，而钻