ZJ30/2000CZ低温车载钻机保温加热系统的设计与研究

摘要

俄罗斯、加拿大、哈萨克斯坦等地区石油储量丰富，但该地区地处高玮度区域，气候寒冷。上述地区的最低环境温度达到-45℃以下，极端气温甚至达到-70℃以下。常年的低温给石油的勘探开发带来了一系列的问题，例如材料脆断、设备冻坏、设备无法启动、台面防滑性能降低等，上述问题会严重影响作业进度，甚至导致停工、人员伤亡等恶性事故。 以俄罗斯低温车载钻机项目为依托，开展低温环境下车载钻机保温加热系统的研究。低温车载钻机保温加热系统设计的基础是钻机设备的总体布置，而设计标准、客户要求是进行钻机总体布置必须考虑的主要因素。本文研究的项目配套设备可以分为主机区域、机泵组区域、固控区域和动力区域。 考虑保温加热措施时首先从总体布置入手，确保总体布置的紧凑；然后对各个区域开展研究，使用合适的保温和加热措施。在进行保温区域环境保温措施的研究过程中，使用了经验分析和理论计算相结合的方式，采用设计经验确定保温方法，利用理论计算最终确定施工方案。利用上述方法，确定了发电机房的总体布置方案要充分利用动力机组余热；机泵组、固控区域保温棚内的蒸汽管线要采用“回”字、“之”字的方式确保蒸汽管线的热量可以充分利用；电伴热带要选用功率为45W/m的自限温电热带以满足立管、泥浆管汇加热的要求。 借助经验总结及详细的理论计算，对保温加热方案中的蒸汽管线、保温房、电伴热系统进行了计算验证，保温加热效果满足使用要求。为验证理论计算的正确性，在钻机施工现场收集了大量的数据，在当地最冷的一月进行验证，各项保温措施满足现场施工要求，钻机使用的保温措施可以为施工现场提供一个舒适的操作温度。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 车载钻机的研究现状及发展趋势

1.2.1 车载钻机的研究现状

1.2.2 车载钻机的发展趋势

1.3 低温钻机使用现状和主要问题

1.3.1 低温钻机使用现状

1.3.2 低温条件下钻机的问题

1.4 本文主要研究内容

第二章 低温车载钻机总体方案设计

2.1 低温车载钻机的主要参数

2.1.1 低温车载钻机的设计标准和要求

2.1.2 低温车载钻机主要参数

2.2 低温车载钻机的总体方案设计

2.2.1 低温车载钻机的总体布置

2.2.2 低温车载钻机主机区域布置方案

2.2.3 固控系统布置方案

2.2.4 泥浆泵区域的总体布置

2.3 低温车载钻机加热保温方案的总体设计

2.3.1钻机中常用的保温加热措施

2.3.2 低温车载钻保温加热方案的总体设计

2.4 小结

第三章 低温钻机保温加热系统的设计和研究

3.1 蒸汽管线加热系统的设计和应用

3.1.1 蒸汽管线加热系统的总体布置方案

3.1.2 蒸汽管线加热系统设计

3.1.3 蒸汽盘管和设备内散热管线的布置

3.2 低温发电机房的设计

3.2.1 低温发电机房的结构设计

3.2.2 发电机房的柴油机余热的应用

3.3 小结

第四章 伴热带在管汇系统中的应用

4.1 电伴热简介

4.2 电伴热特点

4.2.1 电伴热带优点

4.2.2 电伴热系统和其他加热方式的对比

4.2.3 电伴热带的局限性

4.3 低温钻机管汇电伴热设计

4.3.1 电伴热设计参数

4.3.2 电伴热带的选型及计算

4.4 伴热带安装需知

4.5 小结

第五章 低温钻机保温加热系统的现场应用

5.1 主机区域保温棚的应用

5.2 保温房的应用

5.2.1 发电机房的现场应用

5.2.2 固控系统的现场应用

5.3 其他保温措施应用

5.4小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录A 研究生期间发表的学术论文及参加的科研项目

致谢