全自动石油钻杆校直机的研究与应用.pdf

2 0 1 4年 1 月 第 4 2卷 第2期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S J a n ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 2 No ． 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 0 1 全 自动石油钻杆校直机的研究与应用 陈凯凯 ，齐明侠 ，刘飞 ，杨伟超 ，黄川 1 ．q - 国石油大学 华东 ，山东青岛 2 6 6 5 8 0 ； 2 ．中海油田服务股份有限公司，天津3 0 0 4 5 0 摘要为提高校直效率和减少工人劳动强度 ，研制了自动石油钻杆校直机。设计了钻杆挠度检测方法，选用激光位移 传感器检测钻杆弯曲挠度 ，利用编码器定位压头施压位置及支点位置，根据弹塑性理论与实际经验确定压头下压行程。设 计了自动校直机控制系统 ，能够显示钻杆挠度和输入参数，可以对不同钢级和尺寸的钻杆进行校直，并可以输出报表。配 备了自动上下料系统 ，能够实现自动上料和下料。现场使用证明该 自动校直机减少了工人劳动量，提高了钻杆校直过程 的自动化。 关键词石油钻杆；校直机 ；自动校直 中图分类号T G 3 0 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 20 0 1 4 De s i g n a nd App l i c a t i o n o f a n Au t o ma t i c Dr i l l Pi pe St r a i g ht e n i n g M a c h i ne C HE N K a i k a i ，Q I Mi n g x i a ，L I U F e i ，Y A N G We i c h a o ，H U A N G C h u a n 1 ． C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m E a s t C h i n a ，Q i n g d a o S h a n d o n g 2 6 6 5 8 0，C h i n a ； 2 ． C h i n a O i l fi e l d S e r v i c e s L i m i t e d ， T i a n j i n 3 0 0 4 5 0 ，C h i n a Ab s t r a c t T o p r o mo t e e f fi c i e n c y a n d r o d u c e l a b o r s w o r k，a u t o ma t i c p i p e s t r a i g h t e n i n g ma c h i n e wa s d e s i g n e d ．T h e w a y o f d e t e c t i n g t h e b e n d i n g o f p i p e s w a s d e v e l o p e d b y u s i n g l a s e r d i s p l a c e me n t s e n s o r s ，the n wh e r e a n d h o w t o p u t p r e s s u r e o n p i p e s we r e d e c i d e d wi t h the t h e o r y o f e l a s t i c p l a s t i c me c h an i c s ．T h e c o n t r o l s y s t e m o f a u t o ma t i c p i p e s t r a i g h t e n i n g ma c h i n e wa s a l s o d e v e l o p e d ， w h i c h c a n d i s p l a y p a r a me t e rs． I n t h e s y s t e m ，p ara me t e rs c o u l d b e i n p u t t o a d a p t t o d i ff e r e n t t y p e s o f p i p e s ． I t i s p rov e d t h a t u s i n g t h e d e s i g n e d s t r a i g h t e n i n g ma c h i n e，l a b o rs w o r k i s r e d u c e d s i gn i fi c a n t l y a n d t h e a u t o ma t i o n o f p i p e s t r a i g h t e n i n g i s i mp r o v e d ． Ke y wo r d s Dril l p i p e ；S t r a i g h t e n i n g ma c h i n e ；Au t o ma t i c s t r a i g h t e n i n g 校直机是在汽车、纺织、石油行业中，对轴类零 件在热处理或使用过程 中产生的变形而进行处理的设 备。石油钻杆在使用过程会产生弯曲变形 ，这种变形 会影响钻杆 的使用效果 ，并 降低钻杆 的使用寿命。 为保证钻杆 的正常使用 ，钻杆在使用一段时间后 ， 必须对其进行修复，其 中钻杆校直为修复过程中的 一 个重要环节 ，降低 了钻井成本，具有显著 的经济 效 益 。 国内，轴类零件的校直理论发展已比较成熟，自 动校直设备也发展迅速⋯。对于轴类零件，通常采用 三点反弯校直方法。基于弹塑性力学理论 ，轴类零件 的下压量已有足够的理论分析 。自动校直设备 ， 如合肥工业大学与合肥锻压机床股份有限公司合作研 制的 Y H 4 0 - 2 5全 自动精密液压校直机 、长春试验 机研究所研制的具有 自主知识产权 的 A S C ． 1 I 系列 自 动校直机 ，都具有较高的水平。 上述校直机主要适用于轴径较小以及长度有限的 轴类零件。不同于其他轴类零件 ，石油钻杆是管状 的，体积和质量都 比较大 以5寸钻杆为例，外径 1 2 7 fi l m，长度约为9 ． 5 m ，且石油钻杆两端段具有 公接头和母接头，不是等直径的零件，这些特点使得 钻杆不能在一般轴类零件校直机上进行校直 ，而且校 直方法有限，所以钻杆校直需要专用的钻杆校直机。 但 目前国内的钻杆校直机大部分采用三点反弯校直方 法 ，采用手动控制 。在钻杆校直的过程中，由工人 目 测检验钻杆的弯曲情况，再手工控制校直，再由检验 人员检验。这样的话 ，工序复杂、工人劳动强度大、 生产效率低、控制精度不高，对工人的要求比较高， 难以保证校直的质量。 2 0 1 1年，中海油 田服务股份有限公司和中国石 油大学 华东合作研制了全 自动石油钻杆校直机， 此 自动校直机能够完成钻杆校直的 自动检测和控制 ， 并能够显示钻杆弯曲情况和输出报表。此校直机可以 对从 3 1 ／ 2 英 寸到 6 5 ／ 8英 寸 的钻 杆进行 校直 ，最 大 校直压力为 1 M N，提高了钻杆校直过程的自动化程 度。 收稿 日期 2 0 1 21 2 2 4 基金项目中国石油大学研究创新基金资助项 目 C X一1 2 2 8 作者简介陈凯凯 1 9 9 0 一 ，男，硕士研究生，主要研究方向为钻杆和管类零件校直。E m a i l c h e n k a i k a i 8 9 1 6 3 ． C O rn。