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1、钻井机械,主讲：周进年江汉油田职工培训中心,第一章 钻机概论,目 录,第二章 钻机的起升系统,第三章 钻机的旋转系统,第四章 钻机的循环系统,第五章 钻机的驱动与传动系统,第六章 钻机气控制系统,第九章 液压、液力传动,第七章 离心泵,第八章 海洋石油钻井设备,第十章 钻井辅助设备,第二章 钻机的起升系统,钻机的起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车（主滚筒、辅助滚筒、主刹车、辅助刹车）等设备组成。,主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护,第二章 钻机的起升系统,第三节： 钻井绞车,绞车是构成提升系统的主要设备，是组成一部钻机的核心部件，是钻机的主要
2、工作机械之一。 常用的JC50D型绞车为内变速、墙板式、全密闭四轴绞车，JC45型绞车是五轴绞车，JC145型绞车是三轴绞车。,一、概述,第二章 钻机的起升系统,1、组成： 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、润滑部分和刹车机构等组成。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,电磁刹车,猫头轴,刹车气缸,离合器排档杆,刹车鼓,滚筒,冷却风机,气控排档箱,2、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
3、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。,第二章 钻机的起升系统,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。,第二章 钻机的起升系统,3、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
4、六个档。多档功率利用率越充分。,第二章 钻机的起升系统,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。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,4、绞车型号,绞车代号,绞车级别：采用114mm钻杆，以100m为单位 的名义钻探范围上限,JC ,绞车型式：机械驱动无标记 Y-液马达驱动 D-直流电驱动 DJ-交流电驱动 DB-交流变频电驱动,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,二、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：
5、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,输入轴,钻机绞车工作示意图,猫头轴,离合器,辅助刹车,气囊式离合器,链轮,牙嵌式离合器,滚筒,轴承,链条,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,第四节： 绞车的刹车机构,绞车的刹车机构由控制部分(刹把)、传动部分(刹车曲轴)、制动部分(刹带、刹车鼓)、辅助部分(平衡梁)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，要求刹车装置能平稳送钻、灵活省力和安全可靠。,一、刹车的结构组成,第二章 钻机的起升系统,1.带刹
6、作用原理 刹车时，操作刹把转动传动杠杆，通过曲拐拉拽刹带活动端抱住刹车鼓。 扭动刹把手柄可控制司钻阀启动气刹车。气刹车起省力作用。,平衡梁：均衡左、右刹带受力。 当刹块磨损时，用螺钉调整间隙。 刹带不工作时，用弹簧拉起； 刹车块则铆在钢带上。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,2、盘式刹车 1985年美国GH、NSCO、EMSCO三家公司开始将盘式刹车用于钻机绞车。我国90年开始在修井机上改装盘式刹车，95年胜利机械厂生产的钻机已采用盘式刹车。,第二章 钻机的起升系统,1） 结构组成 包括：刹车盘（滚筒两侧）、刹车液缸、刹车钳（或刹
7、车杠杆）、刹车块、液控系统等。2）刹车钳类型 全套刹车包括：工作钳（下钻及钻进用）；应急钳（安全钳）。,第二章 钻机的起升系统,杠杆钳。液缸在刹车盘外缘，双活塞反向动作。 固定钳。两个液缸对置于刹车盘外侧，活塞直接对刹块加压。3）工作方式常开式：液压加压刹车；常闭式：用弹簧加压刹车，用液压松刹。,第二章 钻机的起升系统,胜利钻机机械厂生产的ZJ32SL1 型钻机上，JC32绞车为盘式刹车（图6-37）。 该刹车钳属于常闭式。,第二章 钻机的起升系统,3、盘式刹车与带式刹车相比盘式刹车的优点： 刹车盘散热性好（有1/10 盘面摩擦发热）； 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
8、物）； 比压分布均匀，摩擦副的寿命较长； 双向制动（带式单向）；,第二章 钻机的起升系统,操作省力； 有应急钳，刹车可靠；盘式刹车的缺点： 比压比带式大二倍，摩擦表面温度高，对刹块材料要求高； 多了液压装置及其密封圈等易损件。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,绞车的辅助刹车机构有水刹车和电磁刹车两种。电磁刹车又可分为感应式电磁刹车和磁粉式电磁刹车。一）水刹车1. 作用 下钻时刹慢滚筒，保持钻具均速下放。2. 结构 定子、转子、各自之上有叶片。结构图,二、辅助刹车,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,3. 作用原理： 下钻时，滚筒带水刹车转子旋转，运动中倾斜的叶片，迎
9、面去切割水涡流，形成阻力矩。,4.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。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,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，性能好，广泛应用。1.结构主要由左、右定子和转子组成，定子中固嵌线圈。 2.原理定子通直流，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，与固定磁场作用产生制动力矩。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻
10、机的起升系统,电磁刹车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(变成直流电)和变阻器(改变和控制电流)通至电磁刹车线圈时，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，从而在线圈和转子之间产生阻力(制动力)刹车。阻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，改变电磁刹车的制动力矩。,第二章 钻机的起升系统,三、防碰天车装置 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；另一种为过卷阀式。1、重锤式防碰天车工作原理：在天车以下的适当位置通过井架安装一根直径64mm钢丝绳作为限位绳，其下端用
11、一只三通气开关与重锤相连，重锤与提环相连，提环与253mm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，使游车不能继续上行。,第二章 钻机的起升系统,2、过卷阀式防碰天车工作原理：过卷阀固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，使常开两用继气器关闭，这样就切断了滚筒高、低
12、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。,第二章 钻机的起升系统,四、绞车的使用安全技术要求主要有：(1)下钻时，为节约时间，合理地利用绞车功率， 应根据大钩负荷，按规定选择合理的起升速 度和挡位。(2)链条是绞车的主要传动件，更换链条时应整 盘更换。(3)挂合换档离合器时，动作要平稳，严禁猛烈撞击。(4)绞车传动轴未停止转动前不得改变传动方向。(5)挂合气胎离合器时动作要平稳。(6)在上提钻具的过程中需要刹车时，必须先摘开 低速或高速气胎离合器。,第二章 钻机的起升系统,(7)下钻过程中严禁用水或油浇刹车鼓，以免造 成刹车鼓龟裂或刹车失灵。(8)起下钻前应先检查防碰天车。(9)绞车运转过程中护罩必须整齐、装牢，严禁 在运转过程中从事加注润滑脂或润滑油等进 入绞车内部或靠近运转部位的作业。(10)刹把在4050应能刹住。在负载条件下 不得调节刹带。(11)遇到游车下放速度过慢、刹带离不开刹车毂的 情况时，应设法调节，但不允许用撬杠撬刹带。(12)每班应检查一次活绳端固定情况。,再见！,
