钻机起升系统

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1、第八章起升系统8.1概述钻机的起升系统实质上是一台重型起重机，它由钻井绞车、辅助刹车、游动系统和井架等组成。8.1.1游动系统天车、游车、钢丝绳和大钩，组成了钻机的游动系统，它实质上是用钢丝绳把天车和游动滑车联系起来组成的动滑轮系统。它可以大大降低快绳拉力，从而大为减小钻井绞车上的载荷。通常所说的游动系统结构，指的是游车轮数×天车轮数。如游动系统结构为5×6，即表示游车轮数为5，天车轮数为6。1、游动系统运动分析起下钻的目的是为了更换新钻头，继续钻进。为了提高钻井效率，要充分利用绞车功率，以缩短起下钻时间。为此，首

2、先要了解起下钻过程的运动规律和大钩载荷变化规律。如图3-1所示，设V为大钩速度，Vi’为各段钢绳速度，Vi”为各天车的切向速度，Z为有效绳数，D为滑轮直径。VA＝AC×ω＝（AO＋OC）×ω＝AO×ω＋OC×ω＝D/2×ω＋VVB＝BC×ω＝（BO－OC）×ω＝BO×ω－OC×ω＝D/2×ω－V所以：D/2×ω＝VB＋V所以：VA＝D/2×ω＋V＝（VB＋V）＋V＝VB＋2V则钢绳速度为：VF’=V1’=4V=ZVV2’=V3’=2VV4’=VZ’=0(8-1)天车轮速度为：游车轮速度为：由此可以看出，在起下钻过程

3、中，快绳一侧的滑轮转速要比死绳一侧高数倍，所以愈靠近快绳处的滑轮轮槽及滑轮轴承磨损愈剧。因此当对天车、游车进行检修时应将其滑轮及轴承进行倒换，即把靠近死绳侧的滑轮及轴承与靠近快绳侧的滑轮及轴承对换，以均衡它们的寿命。当轮槽磨损严重或已经出现波纹状沟痕时，应更换滑轮，以延长钢绳的寿命。同样，在快绳侧的钢绳由于弯曲次数比死绳侧多出数倍，快绳侧钢绳会疲劳断丝或断芯。当钢丝绳一个螺距上断丝数达到绳中全部钢丝数10%，或钢绳断芯致使钢绳直径小于原始直径的75%时，应将此段钢绳报废，即将报废段钢丝绳斩断，由死绳端储绳卷筒中放出新

4、绳，重新固定在滚筒上。8.1.2、游动系统效率和快绳拉力如图3.1所示，设Q游、η游为起升时游动系统的静载荷和效率，Q游’、η游’为下钻时游动系统的静载荷和效率，P、P’为快绳和死绳拉力，P1····PZ，为游绳的拉力，Z为有效绳数。当不计运动阻力时(或大钩静止悬重时)，各段游绳拉力相等。钢绳运动时，由于钢绳与滑轮轮槽间和滑轮轴承的摩擦阻力和钢绳内部的摩擦阻力(弯曲阻力和由于弯－直变化而产生的僵性阻力)，使各绳拉力发生了变化。在起钻时：设η为一个滑轮的效率，∵P1/P＝η∴P1＝Pη∵P2/P1＝η∴P2＝P1η＝

5、Pηη＝Pη2同理：P3＝P2η＝Pη2η＝Pη3PZ＝PηZQ游＝P1＋P2＋P3·······＋PZ＝Pη＋Pη2＋Pη3＋·······＋PηZ＝P（η＋η2＋η3＋·······＋ηZ)括号内为等比数列，等比数列的求和公式为：对Q游＝P（η＋η2＋η3＋·······＋ηZ)而言，括号中的对比数列的：a1＝η，q＝η∴得：由：∴∴令得：为简单计，认为起钻时游动系统效率和下钻时游动系统效率相等(实际上它们的值非常接近)，可以证明：游动系统效率主要决定于单轮效率η和有效绳数Z。而单轮效率决定于滑轮轴承类型和钢绳特

6、性。对于装滚动轴承的滑轮，若用柔性钢绳(纤维芯，顺绞)单轮效率η=0.98～0.97，若用硬性钢绳(钢丝芯，逆绞)可取η＝0.96;而对于装滑动轴承的滑轮，则η=0.95。表8.1给出了钻机游动系统的效率值，可直接选取。8.1.3天车、游车和大钩天车是安装在井架顶部的定滑轮组(见图8-2)。而游车是靠钢绳悬在井架内部作上下往复运动的动滑轮组。(见图8－3)。天车主要由天车架、滑轮、轴承、轴承座和辅助滑轮等零件组成。天车架是由钢粱焊接的矩形框架，用以安装天车滑轮轴并与井架顶部相连接。JC-350天车六个滑轮分为两组，

7、中间由一个轴套隔开。快绳滑轮安装在两组天车滑轮之间的前上方，便于快绳直接从井架外侧引向滚筒。滑轮轴承为双列园锥滚子轴承，用锂基黄油润滑，每个轴承都单独有一个钻在滑轮轴上的润滑油通道。图8-2，8-3所示的TC-350天车和YC-350游车都配用于国产45级别钻机上，它们可配用具有不同规格的轮槽形状的滑轮，便于分别用111/4in，13／8in或32.5mm，33.5mm，34.5mm的钢丝绳，以适应我国油田目前所用钢丝绳规格较多的状况。大钩悬挂在游车下面。钻机大钩一般皆为三钩，主钩悬挂水龙头，副钩悬挂吊环。大钩主要

8、由钩身、钩杆、钩座、提环、止推轴承和弹簧组成。钻井工作对大钩的要求是．1)应具有足够的强度和工作可靠性；2)钩身能灵活转动，以便上、卸扣：3)大钩弹簧行程应足够补偿上、卸扣时钻杆在垂直方向上的位移；4)钩口和侧钩的闭锁装置应绝对可靠，启闭方便；5)具有缓冲减振功能，能减小拆卸立根时的冲击。ZJ45级钻机的DG-350大钩如图8-4。它的吊环