浏览次数：239一、设计背景
下钻过程中，为防止发生溢流时地层流体进入钻具内造成钻具内喷，通常在钻具底部都接有止回阀。为平衡钻具内外压力，通常要在下入钻具10-15柱灌浆一次，现场的做法是先接顶驱上口，然后用泥浆泵泵入泥浆，待泥浆反出地面后停泵，然后转顶驱卸扣，完成灌浆操作。但这种灌浆方式存在将钻具内空气泵入井底诱发井喷的风险，为此甲方要求下钻对钻具进行“一柱一灌浆”，但现场采用泥浆泵灌浆无法精准控制流量，且操作流程时间长，严重影响了生产时效。 为解决这一难题，同时考虑到钻台面区域限制，该公司设计开发出一套多功能钻具内自动灌浆装置。
二、结构功能
该装置主体部分安装于井口前方、两侧钻杆和中间。灌浆泵置于灌浆管上，通过灌浆管线、电缆与主体相连。该装置具有下钻时向钻具内遥控灌浆、母扣内涂抹丝扣润滑脂、抓取移送立柱等功能。
该装置主要由机械部分（传动齿盘、机械臂、底座、灌浆泵等）、液压系统（液压泵、电磁阀组、液动马达、液压缸等）和电控系统（PLC、遥控发送接受装置、继电器、接触器、流量传感器、电机等）三部分组成。
具体工作流程如下：下钻时，司钻下放钻具到井口，坐好卡瓦后上提顶驱。这时遥控装置进行井口钻具内灌浆，灌满泥浆后紧接着自动涂抹丝扣油。这时顶驱已经升到二层台准备从钻杆盒提立柱，同时装置也涂抹完丝扣油抓住立柱，待司钻提起立柱后将其移送到并口并与井内钻具对接。起钻时，装置又可将卸下的立柱摆放在钻杆盒中。整套工作有序衔接，极大提高了生产效率。
三、该装置性能稳定、功能先进
主要表现有：
1、采用先进的西门子S7-1200PLC控制系统，性能稳定，同时具有丰富的I/O接口，可满足整套系统的逻辑控制，采用PROFINET以太网通讯方式，除可遥控操作外，司钻房内也可完成操作。
2、该装置设计合理，结构紧凑，在实现多种功能的前提下，主体部分仅占地约0.25㎡。且可在不需要时下降到钻台面以下，为钻台其他作业提供了方便。
3、可进行定量灌浆。当流量传感器检测的灌入体积达到设置灌浆体积时，自动停泵，做到精准灌浆。同时灌浆管线设置单流阀，做到灌浆泵即开即灌，加快了灌浆速度。
4、可自动涂抹母扣丝扣润滑脂。装置底座内装有液压式丝扣油泵，下钻自动灌浆后，液压泵将丝扣油及出刷头，同时刷头旋转将丝扣油涂抹于母扣。此外刷头还可根据钻杆尺寸进行更换，保证丝扣油的均匀涂抹。
5、可抓取排放钻铤、钻杆等钻具。该装置通过前爪能够抓握钻具，通过机械臂增加了工作半径。起钻时抓取卸下的立柱摆放在钻杆盒处，下钻时抓举钻杆盒处的立柱移送到井口，具有机械手的一切功能。
6、采用7.5KW灌浆泵，易于控制，相比于1600KW泥浆泵节能效果显著。
四、应用效果
1、由于此装置具有体积小巧、控制方便、性能稳定、灵活高效、功能强大、先进实用、易于维护等诸多有点，适用于各类钻机，在石油钻井领域有极强的推广性。
2、该装置高度自动化，通过一人遥控便可完成以前三人才能完成的工作，节省了大量人力。同时，减少井口人工操作也降低了安全风险。
3、该装置的使用极大的缩短了下钻时间，同时无需顶驱保护接头上卸扣降低了成本，功率小节约能耗，大幅提高经济效益。