起升系统工作原理与设备

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,起升系统工作原理与设备,第一节 起升系统工作原理,一、起下钻操作,1.,起钻：,换钻头,，,取钻柱,。,2.,下钻：,钻柱入井,。,二、游系运动分析,大钩速度；,钢绳速度；,天车轮的切向速度；,有效绳数（除快、死绳外的游绳数）；,滑轮直径。,起升系统,钻机的核心,：,绞车、游动系统、井架,。,1,从,快绳侧,死绳侧,钢绳速度,为,大钩升高,H,快绳拉下绳长为,Z,X,H,。,天车轮,切向速度,和,转速,为,可见,：,快绳一侧的,滑轮转速,是死绳一侧的,Z,倍。,【,检修天、游车应将滑轮及轴承倒换，使寿命均衡。,快绳侧钢绳弯曲次数是死绳侧,Z,倍，会提前疲劳断丝。,】,快绳,死绳,绞车,2,三、游动系统载荷,设 、 为游系起升重量和效率， 、 为下钻游系起重量和效率， 、 为快绳和死绳拉力，,为游绳的拉力。,1.,大钩静载荷,kN,L,井深，,km,；,单位长度钻柱质量，,kg/m,。,2.,游系静载荷,kN,游动系统固定质量,tf,（游车、大钩、吊环、钢绳）,3,3.,天车台载荷,（,天车梁所受的载荷,）,kN,( ,不考虑倾斜。,),4.,当大钩静止悬重时，,各段游绳拉力相等。,【 】,4,5,当起升时，各绳拉力。,由于,轴承的,摩擦阻力,和,钢绳,过滑轮的,弯曲阻力,有：,为单,轮绳效率,，则,（,； ；, ,；,）,因,【 】,，,所以,等比级数和,【 】,5,可写为：,起升时快绳拉力,： （代入上式）,起升游系效率,：,6,当下钻时，各绳拉力,。,【,与起钻时相反,，,阻力帮助,】,【,】,6,由于,（代入上式）,下放时游系效率,：,结论,：,起、下钻时各游绳的拉力不同,， 。,与,表达式不同，其值相近，可认为,，,可以用于起或下钻游系的总效率,，,单轮效率,。,起升游系效率,7,四、滚筒缠绳层数确定,滚筒外经,；,绳径,d,。,缠一层绳,，,中径,，,第一层缠绳不工作，利于排绳,。,缠绳：,一左旋，一右旋,。,每圈有,3/4,圈于槽中,，则,（ ）；,1/4,圈,跳向另一槽,，,直径重叠,， ；,每圈,半径增量,：,8,从第二层到最后一层,缠绳直径变化,。,滚筒,原始,直径,：,第一层,直径,：,（以钢绳中径计算,）,第二层,直径,： （,在,基础增加,）,任意层,直径,：,第末层,直径,：,第二第末层，平均直径为,：,总层数,；,半径增量系数, 0.9,9,缠绳总层数,取决于立根长和有效绳数,，,缠到第二,第,e,层上,，,按,平均直径计算,。,从,（,不考虑第一层,，,每层的排数,）,代入,得,：,式中,立根长度,每层的排数,， ；,L,滚筒长,，,mm,；,排绳间隙,，,取,1,1.5mm,。,解二次方程得,。,10,第二节 钻井绞车,一、,绞车的作用,绞车是钻机的核心、关键设备。,（钻机,三大机组,：,绞车,、,转盘,、,钻井泵,）。,1.,起下钻，下套管,提出钻具,，,再放下去,，叫,起下钻作业。,由绞车完成。,下套管，也用绞车完成。,2.,控制钻压（扶刹把，加钻压）,钻头,旋转,破岩,，,由钻铤重提供钻压,，,压力大小由,刹车,调节,。,刹车松开，钻压过大；钻柱提起，钻压为零；要适当控制刹车调节钻压。,11,3.,上卸扣（,拉猫头，上卸扣,）,借助猫头拉大钳,手柄，完成钻杆,上卸扣,。,（,现用液压大钳,）,4.,起升井架，吊重物,A,形，,K,形（,形）井架绞车整体起升。,5.,作为转盘的传动中间装置,转盘的离合器在绞车里。,12,二、绞车的使用要求,1,要能传递足够大的功率,钻柱很重，起升功率很大。,2, 滚筒要有足够大缠绳容量,起升一立根,（,28m,）,缠绳长,余量行程,2,3m,，游,绳数,10,根,，缠绳,300,多,米,。,3.,要有适当的档数,钩载,是,变化,的，,N=QV,，保证,N=,常数，,Q,V,。,国标,规定,六个档,。,多档功率利用率越充分,。,13,4.,刹车机构灵敏可靠,钻压靠刹车调节，钻具的起升下放的停止、钻柱悬持也靠刹车。,5.,猫头要有足够的拉力,猫头的作用是上卸扣，,崩扣力矩很大,，猫头要有很大的拉力。,目前用液压大钳，吊钳备用,。,三、绞车的结构类型,按轴分：,有单轴、双轴、三轴及多轴绞车,；,按筒分：,有,单,滚筒,和,多,滚筒,绞车,。,主滚筒起下钻具，捞砂筒提捞作业；,按速分：,有,2,速、,3,速、,4,速、,6,速绞车,14,1.,单轴绞车,C-1500,绞车,（,P114,图,3-47,所示，打井深,1200m,）,特点：,猫头装在滚筒轴两端，滚筒活装在轴上；,绞车,外变速,另有变速箱。,2.,双轴绞车,ZJ15D,双轴绞车如图,5-7,所示。,由,滚筒轴外加一猫头轴,组成。绞车,外变速。,15,3.,三轴绞车 图,5-8,是,ZJ130-1,三轴绞车。,特点：,三轴：,输入、猫头（变速）、滚筒轴,；,链条变速，兼顾转盘,。,优点：,变速方便，高档独立。,缺点：,开式，润滑不好；,重达,20t,，安装运输困难；,4.,档偏低,（国标,6,档）。,16,4.,多轴绞车,四轴以上,为多轴绞车。,JC45,绞车特点： （图,5-9,）,四轴：,输入、中间（变速）、猫头、滚筒轴,。,内链条变速，内齿轮倒车,；,密封式，润滑良好,；,六档,，总重达,30t,（分块搬运）。,17,5.,独立猫头轴,多轴绞车,猫头轴,独立,上钻台,，,绞车在钻台下,。如图,5-10,所示。,“,链轮,33,接猫头轴,”,18,6.,电驱动绞车,ZJ60D,绞车,：,双直流马达,驱动；,四轴,绞车；,四,个机械,档,。,如图,5-11,所示。,19,四、典型绞车结构（,JC45,绞车）,图,5-9,为,JC-45,绞车，用于,ZJ45,、,ZJ45J,钻机。,1.,基本参数,N,绞,1500HP,；链条正档,2,倒档；,P,快,MAX,=31.7T,；,总重,30.1T,，分两块运输。,2.,结构特点,四轴，箱体支撑密封绞车，内部齿轮倒档，手动离合器换档。,20,（,1,）,输入轴总称,有三个变速链轮，一个倒档齿轮，一个输入链轮。,（,2,）,猫头轴总称,拉大钳，上卸扣。,【,死猫头左右各一，摩擦猫头左右各一，不参与变速。,】,（,3,）,中间轴 或变速轴,有三个变速链轮，一个倒档齿轮，高低速链轮各一，齿式离合器（挂档）。,21,（,4,）,绞车滚筒轴总成,如图,5-12,所示。,滚筒轴,合金钢锻造,；调质处理；材料：,35CrMo,；长：,3.7m,；重,980kg,。,滚筒轴,滚筒,刹车鼓,22,绞车的滚筒体 如图,5-13,所示。,铸、焊组合结构,，可配带槽滚筒，也配光滚筒。,滚筒,轴，静配合键，烘装（传递扭矩大）。,刹车鼓,在滚筒两侧，,耐热合金,材料，刹车时表温,800,易,“,龟裂,”,，打,3200m,的井磨,4mm,。,滚筒,刹车鼓,23,其它部件,低、高速气胎离合器；齿套离合器；,链轮、辅助刹车、牙嵌离合器。,(5),箱体,JC45,绞车：为箱体,闭式,结构，,链条,喷射压力润滑,。,JC14.5,绞车：非箱体,开式结构,，链条,滴油润滑,。,五、绞车的技术规范,绞车的主参数用名义井深表示。,标准绞车型号,:JC-,JC,绞车；,表示,100m,单位的,名义钻深上限,；,型式,机驱无代号，电驱为,D,。,24,1996-1997,DRECO,和,IRI,推出,交流变频绞车,四个机械,档,，链条传动，三台电机驱动。,五、国外大型 绞车的发展,25,链传动，紧凑的,两档,变速，,交流变频电驱动绞车,交流电机,气胎离合器,气胎离合器,刹车钳,刹车钳,26,1996-1997,德国,WIRTH,公司推出齿轮传动绞车,直流、交流变频、液压驱动方式任选,齿轮传动,液压盘式刹车,电磁刹车,动力,齿轮箱,27,2000,年,国民油井公司推出,交、直流驱动方式任选,的,齿轮绞车,单轴绞车,齿轮箱,齿轮箱,28,VARCO,公司推出了,ADS,自动绞车系统,四台电机，两组刹车，两个齿轮箱,电机,气胎离合器,气胎离合器,齿轮箱,29,六、国外大型绞车的主要特点,1.,单一起升功能,，不带猫头和捞砂滚筒,齿轮箱,30,2.,既可直流驱动、也可交流变频驱动,3.,发展趋势是交流变频和,单速齿轮传动,齿轮箱,31,SSGD-750,绞车,液压盘式刹车,刹车钳,齿轮箱,滚筒,32,4.,盘式刹车,AHD,绞车采用气动钳盘式盘刹,应急刹车钳,主刹车钳,33,5.,带自动送钻装置,动力自动送钻,离合器,电机,34,