钻井机械.2起升系统2

1、职培中心职培中心钻井机械钻井机械主讲：周进年江汉油田职工培训中心职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论目目 录录第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统第四章第四章 钻机的循环系统钻机的循环系统第五章第五章 钻机的驱动与传动系统钻机的驱动与传动系统第六章第六章 钻机气控制系统钻机气控制系统第九章第九章 液压、液力传动液压、液力传动第七章第七章 离心泵离心泵第八章第八章 海洋石油钻井设备海洋石油钻井设备第十章第十章 钻井辅助设备钻井辅助设备职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 钻机的起升系统是钻机的核心，它主要有：钻机的起

2、升系统是钻机的核心，它主要有：井架、天车、滑车、大钩、游动系统钢丝绳和绞井架、天车、滑车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车（主滚筒、辅助滚筒、主刹车、辅助刹车）等车（主滚筒、辅助滚筒、主刹车、辅助刹车）等设备组成。设备组成。 主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护及维护职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统第三节：第三节： 钻井绞车钻井绞车 绞车是构成提升系统的主要设备，是组成一绞车是构成提升系统的主要设备，是组成一部部钻机的核心部件钻机的核心部件，是钻机的主要工作机械之一。，是钻机的主要工作机械之一。 常用的常用的JC50DJC50D

3、型绞车为内变速、墙板式、全型绞车为内变速、墙板式、全密闭四轴绞车，密闭四轴绞车，JC45JC45型绞车是五轴绞车，型绞车是五轴绞车，JCJC14145 5型绞车是三轴绞车。型绞车是三轴绞车。 一、概述一、概述职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统1 1、组成：、组成： 绞车一般由绞车传动部分、提升部分、转绞车一般由绞车传动部分、提升部分、转盘驱动箱部分、控制部分、润滑部分和刹车机盘驱动箱部分、控制部分、润滑部分和刹车机构等组成。构等组成。 职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统电磁刹车电磁刹车猫头

4、轴猫头轴刹车气缸刹车气缸离合器排档杆离合器排档杆刹车鼓刹车鼓滚筒滚筒冷却风机冷却风机气控排档气控排档箱箱2 2、绞车的作用、绞车的作用 绞车是钻机的核心、关键设备。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）。（钻机三大机组：绞车、转盘、钻井泵）。1 1）起下钻，下套管）起下钻，下套管 提出钻具，再放下去，叫起下钻作业。由绞提出钻具，再放下去，叫起下钻作业。由绞车完成。下套管，也用绞车完成。车完成。下套管，也用绞车完成。2 2）控制钻压（扶刹把，加钻压）控制钻压（扶刹把，加钻压） 钻头旋转破岩，由钻铤重提供钻压，压力大钻头旋转破岩，由钻铤重提供钻压，压力大小由刹车调节。刹

5、车松开，钻压过大；钻柱提起，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。钻压为零；要适当控制刹车调节钻压。 职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统3 3）上卸扣（拉猫头，上卸扣）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。借助猫头拉大钳手柄，完成钻杆上卸扣。（现用液压大钳）（现用液压大钳）4 4）起升井架，吊重物）起升井架，吊重物 A A形，形，K K形（形（形）井架绞车整体起升。形）井架绞车整体起升。5 5）作为转盘的传动中间装置）作为转盘的传动中间装置 转盘的离合器在绞车里。转盘的离合器在绞车里。职培中心职培中心第二章

6、第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统3 3、绞车的使用要求、绞车的使用要求1 1）要能传递足够大的功率）要能传递足够大的功率 钻柱很重，起升功率很大。钻柱很重，起升功率很大。2 2） 滚筒要有足够大缠绳容量滚筒要有足够大缠绳容量 起升一立根（起升一立根（28m28m）缠绳长）缠绳长, ,余量行程余量行程23m23m， 游绳数游绳数1010根，缠绳根，缠绳300 300 多米。多米。3 3）要有适当的档数）要有适当的档数 钩载是变化的，钩载是变化的，N=QVN=QV，保证，保证N=N=常数，常数，Q,VQ,V。 国标规定六个档。多档功率利用率越充分。国标规定六个档。多档功率利用率越充分。 职培中

7、心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统4 4）刹车机构灵敏可靠）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、钻压靠刹车调节，钻具的起升下放的停止、钻柱悬持也靠刹车。钻柱悬持也靠刹车。5 5）猫头要有足够的拉力）猫头要有足够的拉力 猫头的作用是上卸扣，崩扣力矩很大，猫猫头的作用是上卸扣，崩扣力矩很大，猫头要有很大的拉力。头要有很大的拉力。 目前用液压大钳，吊钳备用。目前用液压大钳，吊钳备用。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统4 4、绞车型号、绞车型号绞车代号绞车代号绞车级别：采用绞车级别：

8、采用114mm114mm钻杆，以钻杆，以100m100m为单位为单位 的名义钻探范围上限的名义钻探范围上限JC JC 绞车型式：机械驱动无标记绞车型式：机械驱动无标记 Y-Y-液马达驱动液马达驱动 D- D-直流电驱动直流电驱动 DJ- DJ-交流电驱动交流电驱动 DB- DB-交流变频电驱动交流变频电驱动职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统二、绞车的结构类型二、绞车的结构类型按轴分：有按轴分：有单轴单轴、双轴双轴、三轴及多轴三轴及多轴绞车；绞车；按筒分：有单滚筒和多滚筒绞车。按筒分：有单滚筒和多滚筒绞车。主滚筒起

9、下钻具，捞砂筒提捞作业；主滚筒起下钻具，捞砂筒提捞作业；按速分：有按速分：有2 2速、速、3 3速、速、4 4速、速、6 6速绞车速绞车 输入轴输入轴钻机绞车工作示意图钻机绞车工作示意图猫头轴猫头轴离合器离合器辅助刹辅助刹车车气囊式气囊式离合器离合器链轮链轮牙嵌式牙嵌式离合器离合器滚筒滚筒轴承轴承链条链条职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统第四节：第四节： 绞车的绞车的刹车机构刹车机构 绞车的刹车机构由控制部分绞车的刹车机构由控制部分( (刹把刹把) )、传动部、传动部分分( (刹车曲轴刹车曲轴) )、制动部分、制

10、动部分( (刹带、刹车鼓刹带、刹车鼓) )、辅助、辅助部分部分( (平衡梁平衡梁) )和刹车气缸等组成，和刹车气缸等组成， 它的任务是控制下放速度或停止被下放载荷它的任务是控制下放速度或停止被下放载荷所带动的滚筒的旋转速度，以达到调节钻压、送所带动的滚筒的旋转速度，以达到调节钻压、送进钻具、悬挂钻具的目的。为此，要求刹车装置进钻具、悬挂钻具的目的。为此，要求刹车装置能平稳送钻、灵活省力和安全可靠。能平稳送钻、灵活省力和安全可靠。一、刹车刹车的结构组成的结构组成职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统1.1.带刹作用原理带刹作用原理 刹车时，操刹车时，操作刹把转动传动作刹把转动

11、传动杠杆，通过曲拐杠杆，通过曲拐拉拽刹带活动端拉拽刹带活动端抱住刹车鼓。抱住刹车鼓。 扭动刹把手扭动刹把手柄可控制司钻阀柄可控制司钻阀启动气刹车。气启动气刹车。气刹车起省力作用。刹车起省力作用。 平衡梁：均平衡梁：均衡左、右刹带衡左、右刹带受力。受力。 当刹块磨损当刹块磨损时，用螺钉调时，用螺钉调整间隙。整间隙。 刹带不工作刹带不工作时，用弹簧拉时，用弹簧拉起；起； 刹车块则铆刹车块则铆在钢带上。在钢带上。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心

12、第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 2 2、盘式刹车、盘式刹车 1985 1985年美国年美国GHGH、NSCONSCO、EMSCOEMSCO三家公司开三家公司开始将盘式刹车用于钻机绞车。我国始将盘式刹车用于钻机绞车。我国9090年开始年开始在修井机上改装盘式刹车，在修井机上改装盘式刹车，9595年胜利机械厂年胜利机械厂生产的钻机已采用盘式刹车。生产的钻机已采用盘式刹车。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统1 1） 结构组成结构组成 包括：刹车盘包括：刹车盘（滚筒两侧）、刹车（滚筒两侧）、刹车液缸、刹车钳（或刹液缸、刹车钳（或刹车杠杆）、刹车块、车杠杆）、刹车块、

13、液控系统等。液控系统等。2 2）刹车钳类型）刹车钳类型 全套刹车包括：全套刹车包括：工作钳（下钻及钻进工作钳（下钻及钻进用）；应急钳（安全用）；应急钳（安全钳）。钳）。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 杠杆钳。液缸在杠杆钳。液缸在刹车盘外缘，双活塞刹车盘外缘，双活塞反向动作。反向动作。 固定钳。两个液固定钳。两个液缸对置于刹车盘外侧，缸对置于刹车盘外侧，活塞直接对刹块加压。活塞直接对刹块加压。3 3）工作方式）工作方式常开式：液压加压刹车；常开式：液压加压刹车；常闭式：用弹簧加压刹常闭式：用弹簧加压刹车，用液压松刹。车，用液压松刹。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的

14、起升系统钻机的起升系统 胜利钻机机械胜利钻机机械厂生产的厂生产的ZJ32SLZJ32SL1 1 型钻机上，型钻机上，JC32JC32绞绞车为盘式刹车（图车为盘式刹车（图6-376-37）。）。 该刹车钳属于该刹车钳属于常闭式。常闭式。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统3 3、盘式刹车与带式刹车相比、盘式刹车与带式刹车相比盘式刹车的优点：盘式刹车的优点： 刹车盘散热性好（有刹车盘散热性好（有1/10 1/10 盘面摩擦发热）；盘面摩擦发热）； 刹车块的吃水稳定性好刹车块的吃水稳定性好（由于比压大和离心作用不易存水和油污物）；（由于比压大和离心作用不易存水和油污物）； 比压

15、分布均匀，摩擦副的寿命较长；比压分布均匀，摩擦副的寿命较长； 双向制动（带式单向）；双向制动（带式单向）； 职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 操作省力；操作省力； 有应急钳，刹车可靠；有应急钳，刹车可靠；盘式刹车的缺点：盘式刹车的缺点： 比压比带式大二倍，摩擦表面温度高，比压比带式大二倍，摩擦表面温度高，对刹块材料要求高；对刹块材料要求高； 多了液压装置及其密封圈等易损件。多了液压装置及其密封圈等易损件。 职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 绞车的辅助刹车机构有绞车的辅助刹车机构有水刹车

16、水刹车和和电磁刹车电磁刹车两两种。电磁刹车又可分为感应式电磁刹车和磁粉式种。电磁刹车又可分为感应式电磁刹车和磁粉式电磁刹车。电磁刹车。一）水刹车一）水刹车1. 1. 作用作用 下钻时刹慢滚筒，保持钻具均速下放。下钻时刹慢滚筒，保持钻具均速下放。2. 2. 结构结构 定子、转子、各自之上有叶片。结构图定子、转子、各自之上有叶片。结构图二、二、辅助刹车辅助刹车职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 3. 3. 作用原理：作用原理： 下钻时，滚筒下钻时，滚筒带水刹车转子旋转，带水刹车转子旋转，运动中倾斜的叶片，运动中倾斜的

17、叶片，迎面去切割水涡流，迎面去切割水涡流，形成阻力矩。形成阻力矩。 4.4.影响水刹车制动力矩的主要因素有：影响水刹车制动力矩的主要因素有： 水刹车尺寸愈大，则制动力矩愈大；叶片水刹车尺寸愈大，则制动力矩愈大；叶片越多，则制动力矩越大；水刹车转子转速越高，越多，则制动力矩越大；水刹车转子转速越高，则水的流量越大；水刹车内液面越高，则制动则水的流量越大；水刹车内液面越高，则制动力矩越大。所以，现场一般采用分级调水位的力矩越大。所以，现场一般采用分级调水位的办法，来改变制动力矩的大小。办法，来改变制动力矩的大小。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统职培中心职培中心第二章第二章

18、 钻机的起升系统钻机的起升系统二）电磁涡流刹车（新型辅助刹车）二）电磁涡流刹车（新型辅助刹车） 利用电磁感应原理实现制动。无损制动，性利用电磁感应原理实现制动。无损制动，性能好，广泛应用。能好，广泛应用。1.1.结构结构主要由左、右定子和转子组成，定子中固嵌线圈。主要由左、右定子和转子组成，定子中固嵌线圈。 2.2.原理原理定子通直流，产生固定磁场。当滚筒带动转子转定子通直流，产生固定磁场。当滚筒带动转子转动时，转子产生涡电流。涡流形成旋转磁场，与动时，转子产生涡电流。涡流形成旋转磁场，与固定磁场作用产生制动力矩。固定磁场作用产生制动力矩。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升

19、系统职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 电磁刹车电磁刹车的尺寸和外型跟水刹车类似，它跟的尺寸和外型跟水刹车类似，它跟滚筒轴的连接方法也相同。当交流电通过整流器滚筒轴的连接方法也相同。当交流电通过整流器( (变成直流电变成直流电) )和变阻器和变阻器( (改变和控制电流改变和控制电流) )通至电通至电磁刹车线圈时，线圈变成电磁铁而产生磁场，旋磁刹车线圈时，线圈变成电磁铁而产生磁场，旋转的转子通过磁场，在转子里面产生涡流电，从转的转子通过磁场，在转子里面产生涡流电，从而在线圈和转子之间产生阻力而在线圈和转子之间产生阻力( (制动力制动力) )刹车。阻刹车。阻力的大小直接随电

20、流的大小而变化。司钻通过调力的大小直接随电流的大小而变化。司钻通过调节变阻器来控制电流的大小，改变电磁刹车的制节变阻器来控制电流的大小，改变电磁刹车的制动力矩。动力矩。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 三、三、防碰天车装置防碰天车装置 是控制顶天车的一套应急刹车系统。常用的是控制顶天车的一套应急刹车系统。常用的防碰天车装置有两种形式：一种为重锤式；另一防碰天车装置有两种形式：一种为重锤式；另一种为过卷阀式。种为过卷阀式。1 1、重锤式防碰天车工作原理：重锤式防碰天车工作原理：在在天车以下的适当位置通过井架安装一根直径天车以下的适当位置通过井架安装一根直径6 64mm4

21、mm钢丝绳作为限位绳，其下端用一只三通气钢丝绳作为限位绳，其下端用一只三通气开关与重锤相连，重锤与提环相连，提环与开关与重锤相连，重锤与提环相连，提环与2 25 53mm3mm开口相连，开口销与限位绳相连。当游开口相连，开口销与限位绳相连。当游车上行碰到限位绳时，重锤与提环上的开口销脱车上行碰到限位绳时，重锤与提环上的开口销脱落使气开关工作，常开继气器切断高、低速离合落使气开关工作，常开继气器切断高、低速离合器气源，同时高压气直接进入刹车汽缸紧急刹车，器气源，同时高压气直接进入刹车汽缸紧急刹车，使游车不能继续上行。使游车不能继续上行。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统

22、2 2、过卷阀式防碰天车工作原理：过卷阀式防碰天车工作原理：过卷阀固过卷阀固定在绞车前部滚筒上部的绞车横梁上，横梁上有定在绞车前部滚筒上部的绞车横梁上，横梁上有滑动槽，过卷阀可在滑动槽内左、右移动。当滚滑动槽，过卷阀可在滑动槽内左、右移动。当滚筒在缠绳过程中缠至游车相应升高到某一限定的筒在缠绳过程中缠至游车相应升高到某一限定的高度时，缠在滚筒上的钢丝绳就会碰上过卷阀的高度时，缠在滚筒上的钢丝绳就会碰上过卷阀的套筒，套筒带动球杆偏摆，使过卷阀的气路接通。套筒，套筒带动球杆偏摆，使过卷阀的气路接通。一路气进入司钻控制台内的常开两用继气器，使一路气进入司钻控制台内的常开两用继气器，使常开两用继气器关闭，这样就切断了滚筒高、低常开两用继气器关闭，这样就切断了滚筒高、低速离合器的气源，离合器通过快速放气阀放气，速离合器的气源，离合器通过快速放气阀放气，使滚筒停止工作。另一路气经换向阀和快速放气使滚筒停止工作。另一路气经换向阀和快速放气阀，进入刹车汽缸，带动刹把下落，刹住滚筒，阀，进入刹车汽缸，带动刹把下落，刹住滚筒，使游车停止上升，避免碰撞天车。使游车停止上升，避免碰撞天车。职培中心职培中心第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统 四、绞车的使用安全技术要求主要有：四、绞车的使用安全技术要求主要有：(1)(1)下钻时，为节约时间，合理地利用绞车功