石油工程机装备 第五章 起升系统工作原理与设备(1)

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1、第五章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。从快绳侧→死绳侧钢绳速度为大钩升高H,快绳拉下绳长为ZXH。天车轮切向速度和转速为可见：快绳一侧的滑轮转速大于死绳一侧的滑轮转速。【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大于死绳侧，会提前疲劳断丝。】快绳死绳绞车三、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

2、，为游绳的拉力。1.大钩静载荷kNL—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.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。【】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【】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】【】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

3、或下钻游系的总效率，单轮效率。起升游系效率四、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：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；Δ—排绳间隙，取1

4、～1.5mm。解二次方程得。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。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（Π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。二、绞车的使用要求1

5、．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。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

6、车1.单轴绞车C-1500绞车（P114图3-47所示，打井深1200m）特点：①猫头装在滚筒轴两端，滚筒活装在轴上；②绞车外变速,另有变速箱。单轴交流变频电驱动绞车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。3.三轴绞车图5-8是ZJ130-1三轴绞车。特点：①三轴：输入、猫头（变速）、滚筒轴；②链条变速，兼顾转盘。③优点：变速方便，高档独立。④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）。4.多轴绞车四轴以上为多轴绞车。JC45绞车特点：（图5-9）①四轴：输入、中间（变速）、猫头、滚筒轴。②内链条变速，内齿

7、轮倒车；③密封式，润滑良好；④六档，总重达30t（分块搬运）。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”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。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