第33卷 第3期
2011年5 月石 油 钻 采 工 艺
OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGYVol. 33 No. 3May 2011
1000 – 7393 03 – 0005 – 04文章编号：（ 2011 ）
陆地钻机钻杆自动排放系统设计
侯学军1，2 高德利1
（1.中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京 102249；2.重庆科技学院，重庆 401331）
摘要：钻杆自动排放系统主要用于海洋钻井，陆地钻井应用较少。为了减少陆地钻机起下钻作业时间，降低工人劳动强度，增加钻井安全性能，提高钻井效率，针对陆地钻井常用井架，初步设计研究出一种结构简单、操作方便、能全程实现自动控制的三坐标钻杆排放装置系统。该系统主要由主夹钳及平移系统、辅助夹钳及平移系统、竖直（Z向）滑道系统、以PCL-839和IPC为主的控制系统4部分组成，安装在钻井平台和二层台之间，主要适用于陆上钻井常用的任意A型、K（或Π）型井架的钻井系统，能实现在起下钻和接单根等作业流程中钻杆的自动夹持、提升、下放、平移等轨迹全程无人数字自动控制，是目前比较先进的钻杆自动排放系统。
关键词：PCL-839步进电机控制卡；钻杆排放系统；陆地钻机；夹钳；井架；
中图分类号：TE922 文献标识码：A
Design on automatic pipe handling system for onshore drilling rig
HOU Xuejun1,2, GAO Deli1
(1. MOE Key Lab of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Beijing 102249, China;
2. Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China)
Abstract: Automatic pipe handling system is mainly used in offshore drilling, but is rarely used in onshore drilling. For onshore drilling,?in?order?to?reduce?the?tripping?time?and?labor?intensity,?and?to?increase?the?safety?and?efficiency,?the?automatic?control?pipe?han-dling system for the onshore drilling was designed, by which drillers could be convenient to automatically control the three coordinates pipe?handling?equipment.?It?has?a?simple?structure?and?is?mainly?suitable?for?the?“A”?type?and?“K”?type?(or?“Π”?type)?drill?derrick?for?onshore drilling rig. The system consists of four parts: the main tong and parallel moving track system, the assisting tong and parallel moving track system, the vertical(Z coordinate direction) moving track system and the control system with IPC (industrial personal computer)?and?PCL-839?card.?It?is?mounted?to?drilling?derrick?between?drilling?floor?and?the?racking?board.?It?is?currently?one?of?the?most?advanced automatic pipe handling system, by which all the operation can be run during making a pipe connection or tripping, such as grasping pipe, picking up pipe, laying down pipe, parallel moving drilling stand to suitable position. The system can realize automatic numerical control without driller’s help.
Key words: PCL-839 stepping motor control card; pipe handling systems; onshore rig; tong; drill derrick
钻杆排放系统（Pipe Handling System），又称自
动排管机、二层台机械手，是海洋钻井平台、钻井船
上重要的井口机械化设备之一。
自20世纪40年代，钻杆排放系统在国外开始研
究。1949年，研制的由液压和气动阀控制的钻杆排放系统，安装在半自动化钻机上，完成起下钻的各种常规操作；1956年，第1套卧式机械化钻杆操作系统安装在CUSS-1钻井船上，该系统由钻杆移运臂和水平传动链组成；1968年，Offshore公司在转塔系泊钻井船Discoverer II号上配备了立式钻杆排放系统［1］，自
实用新型专利：一种钻杆自动排放系统，专利号：201020298572.X。
作者简介：侯??学军，1973年生。中国石油大学（北京）在读博士研究生，主要从事油气井工程、石油装备等方面的教学与科研工作。电话：
15210879085，15523816273。E-mail：boxking2004@yahoo.com.cn。
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