起升系统工作原理与设备.ppt

1、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,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

2、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. 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

3、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,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 ，

4、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11.5mm。 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

5、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。,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23m，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

6、，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,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。,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

7、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） 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）。,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3

8、0.1T，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。,（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）。,（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,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）

9、。 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,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。,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,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,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,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,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,六、国外大型绞车的主要特点,1