带立根盒的自动化修井装置的设计

摘要

修井作业是油气田企业在采油过程中保证稳产的重要手段，随着石油开采进入到中后期，发生的油井故障频增，增加了修井作业的工作量。目前修井装置的自动化水平低，工人劳动强度大且效率低下。针对以上问题，本文分析了自动化修井的流程，针对最频繁的小修作业，对带立根盒的自动化修井装置进行了设计。 本文查阅了大量关于修井作业的文献，提出了修井装置的自动化方案。根据确定的自动化修井装置方案，完成了自动化修井装置的结构设计。设计了液压大钳，能够自动检测接箍位置，并对管柱进行上卸扣。设计了扶正机械手，对下垂的管柱进行扶正。设计了立根盒机械手，实现了管柱在井口和立根盒之间自动排放与存取。设计了桅型井架，并利用ANSYS软件对井架的强度和变形进行了计算，得出井架的位移云图和应力云图。 根据修井作业的流程和各部件的动作要求，设计了自动化修井装置的液压控制系统，并对其中的液压元件进行了选型。利用AMESim软件对液压大钳的上扣液压回路和升降液压回路进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。最后，利用PLC编程软件对立根盒机械手运移管柱的过程和液压大钳的上卸扣过程进行了编程设计。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 选题意义

1.3 国内外研究现状和发展趋势

1.3.1 国外的研究现状

1.3.2 国内的研究现状

1.3.3 修井作业自动化装置的发展趋势

1.4 本文研究内容和重点

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究重点

1.5 本章小结

第二章 自动化修井装置方案设计

2.1 自动化修井装置的设计要求和设计参数

2.1.1 自动化修井装置的设计要求

2.1.2 自动化修井装置的设计参数

2.2 自动化修井装置的总体方案设计

2.2.1 井架系统设计方案

2.2.2 起升系统设计方案

2.2.3 扶正装置设计方案

2.2.4 立根盒设计方案

2.2.5 液压大钳设计方案

2.2.6 动力卡瓦的设计方案

2.3 本章小结

第三章 自动修井装置的结构设计

3.1 起升系统结构设计

3.2 液压大钳的结构设计

3.2.1 液压大钳的整体结构

3.2.2 主钳的结构设计

3.2.3 背钳的结构设计

3.2.4 主背钳位置调整装置的结构设计

3.3 动力卡瓦的结构设计

3.3.1 卡瓦设计要点

3.3.2 卡瓦的设计计算

3.4 立根盒机械手的结构设计

3.4.1 平移机构的结构设计

3.4.2 回转机构的结构设计

3.4.3 排管机构的结构设计

3.4.4 夹持机构的机构设计

3.4.5 锁紧机构的结构设计

3.5 井架的计算分析

3.6 井架的有限元分析

3.7 本章小结

第四章 自动化修井装置液压系统设计

4.1 液压控制系统的设计方案

4.2 液压大钳的液压系统设计

4.2.1 液压大钳的动作要求

4.2.2 液压大钳元件的选型

4.3 液压大钳系统仿真分析

4.4 本章小结

第五章 自动化修井装置的PLC编程

5.1 编程软件概述

5.1.1 PLC的类型与编程特点

5.1.2 PLC程序开发环境

5.2 立根盒机械手起立根PLC编程

5.2.1 起立根时立根盒机械手的控制要求

5.2.2 起立根时立根盒机械手的工作流程

5.2.3 PLC的I/O接点地址

5.3 液压大钳的上扣PLC的编程

5.3.1 液压大钳的控制要求

5.3.2 液压大钳程序流程图

5.3.3 PLC的I/O接点地址

5.4 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢