起升系统工作原理与设备课件

起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备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。1．16“专有技术”或“技术诀窍”指与合同材料和合同设备有关的相应的知识和经验，该知识和经验是转让当时生产中所使用的。“专有技术”由转让方以技术文件、技术支持和技术培训的形式向合同工厂提供。起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备起升系统工作原理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。起升系统工作原理与设备起升系统—钻机的核心：绞车、游动系统、2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。】快绳死绳绞车从快绳侧→死绳侧钢绳速度为快绳死绳绞车3三、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，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）

三、游动系统载荷kNL—井深，km；2.游系静载荷kN43.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。

【】

3.天车台载荷（天车梁所受的载荷）kN(55．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

【】

5．当起升时，各绳拉力。为单轮绳效率，则（6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】

【】

6．当下钻时，各绳拉力。【与起钻时相反，阻力帮助7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，可以用于起或下钻游系的总效率，单轮效率。

起升游系效率由于8四、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：四、滚筒缠绳层数确定9起升系统工作原理与设备课件10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从第二层到最后一层缠绳直径变化。第二～第末层，平均直径为：11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1～1.5mm。解二次方程得。

缠绳总层数取决于立根长和有效绳数，缠到第二～第12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。

第二节钻井绞车13

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。3.上卸扣（拉猫头，上卸扣）14

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。

二、绞车的使用要求154.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速绞车

4.刹车机构灵敏可靠161.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。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。1.单轴绞车特点：173.三轴绞车图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）。

3.三轴绞车图5-8是ZJ130-1三轴绞车。184.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，内齿轮倒车；③密封式，润滑良好；④六档，总重达30t（分块搬运）。4.多轴绞车195.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”5.独立猫头轴—多轴绞车20

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。

6.电驱动绞车21四、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。

四、典型绞车结构（JC45绞车）22

（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）。（1）输入轴总称23（4）绞车滚筒轴总成如图5-12所示。①

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（4）绞车滚筒轴总成如图5-12所示。滚筒轴滚筒刹车鼓24②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）。③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②绞车的滚筒体如图5-13所示。滚筒刹车鼓25④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。

④其它部件261996-1997DRECO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1996-1997五、国外大型绞车的发展27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281996-1997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1996-1997液压盘式刹车电磁刹车动力齿轮箱292000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2000年单轴绞车齿轮箱齿轮箱30VARCO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VARCO公司推出了ADS自动绞车系统电机气胎离合器气胎离合31六、国外大型绞车的主要特点1.单一起升功能，不带猫头和捞砂滚筒齿轮箱六、国外大型绞车的主要特点1.单一起升功能，不带猫头和捞砂滚322.既可直流驱动、也可交流变频驱动3.发展趋势是交流变频和单速齿轮传动齿轮箱2.既可直流驱动、也可交流变频驱动齿轮箱33SSGD-750绞车液压盘式刹车刹车钳齿轮箱滚筒SSGD-750绞车液压盘式刹车齿轮箱滚筒344.盘式刹车AHD绞车采用气动钳盘式盘刹应急刹车钳主刹车钳4.盘式刹车应急刹车钳主刹车钳355.带自动送钻装置

动力自动送钻离合器电机5.带自动送钻装置动力自动送钻离合器电机36THANKS谢谢聆听THANKS谢谢聆听37起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备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。1．16“专有技术”或“技术诀窍”指与合同材料和合同设备有关的相应的知识和经验，该知识和经验是转让当时生产中所使用的。“专有技术”由转让方以技术文件、技术支持和技术培训的形式向合同工厂提供。起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备起升系统工作原理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。起升系统工作原理与设备起升系统—钻机的核心：绞车、游动系统、39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。】快绳死绳绞车从快绳侧→死绳侧钢绳速度为快绳死绳绞车40三、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，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）

三、游动系统载荷kNL—井深，km；2.游系静载荷kN413.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。

【】

3.天车台载荷（天车梁所受的载荷）kN(425．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

【】

5．当起升时，各绳拉力。为单轮绳效率，则（43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】

【】

6．当下钻时，各绳拉力。【与起钻时相反，阻力帮助44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，可以用于起或下钻游系的总效率，单轮效率。

起升游系效率由于45四、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：四、滚筒缠绳层数确定46起升系统工作原理与设备课件47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从第二层到最后一层缠绳直径变化。第二～第末层，平均直径为：48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1～1.5mm。解二次方程得。

缠绳总层数取决于立根长和有效绳数，缠到第二～第49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。

第二节钻井绞车50

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。3.上卸扣（拉猫头，上卸扣）51

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。

二、绞车的使用要求524.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速绞车

4.刹车机构灵敏可靠531.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。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。1.单轴绞车特点：543.三轴绞车图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）。

3.三轴绞车图5-8是ZJ130-1三轴绞车。554.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，内齿轮倒车；③密封式，润滑良好；④六档，总重达30t（分块搬运）。4.多轴绞车565.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”5.独立猫头轴—多轴绞车57

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。

6.电驱动绞车58四、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。

四、典型绞车结构（JC45绞车）59

（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）。（1）输入轴总称60（4）绞车滚筒轴总成如图5-12所示。①

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（4）绞车滚筒轴总成如图5-12所示。滚筒轴滚筒刹车鼓61②绞车的滚筒体如图