钻机设计第二章

二、钻机起升系统工作理论柴油机功率Ne

输出形式扭矩Me，转速ne绞车功率Nd

转化为大钩起升功率Nh

，大钩载荷Qh，钩速V转盘功率Nr，转速nr钻井泵功率Np泵压p，液体排量Q钻机的能量传递游动系统起重量和大钩载荷

游动系统起重量Q游G游——游动系统重量Q钩——大钩载荷

q——钻柱平均单位长度重量

Li——任意井深

？1、静止工况若γ液=1.2，γ钢=7.8，则2、起升工况取K阻=0.15，则3、下放工况依上取K阻=0.15，则小结：静止：起升：下放：若：Li=L（最大井深），则Q钩=Q柱大钩静载荷定义：在起升钻具过程中，大钩在均速提升井中全部钻杆柱时所承受的载荷。它取决于钻杆柱结构、一定相对密度的泥浆对钻杆柱形成的浮力，以及钻柱与井壁间的摩擦阻力。1、静止工况

起下钻时，滑轮轴承摩擦阻力和钢绳通过滑轮时的弯曲阻力，使各绳拉力发生变化。2、起升工况∴η——单滑轮效率（轴承，弯绳）3、下放工况∴

小结

静止：起升：下放：η游——游动系统效率游动系统效率简化起升下放取η=0.97（单滑轮效率）

Z681012141618

起升0.9000.8740.8490.8250.8020.7800.758

下放0.8980.8700.8430.8160.7900.7640.739近似∴（1）滑轮组钢丝绳速度V——大钩速度V’——快绳速度ω——滚筒转速ωi——第i滑轮转速R——滑轮缠绳半径z——有效绳数钢丝绳速度

天车游车总结：

各绳速度快绳速度：结论：钢丝绳各段速度不同意义：①设计时以快绳轮为依据②维修时快绳轮和死绳轮等调换位置③钢丝绳快绳侧疲劳损坏严重（绳过各轮时的弯曲产生疲劳载荷）④钢丝绳疲劳寿命的计算依据—kN（吨）公里法⑤钢丝绳整盘使用，逐段报废，目前检测依据，每节距的断丝数。ne—提升柴油机输出转速

ni—绞车滚筒转速ii—绞车第i挡提升时从柴油机到滚筒轴的总传动比

（2）滚筒上钢丝绳速度

Di—提升时滚筒缠至第i层钢丝绳时的工作直径（2）滚筒上钢丝绳速度

无槽滚筒与带槽滚筒光滚筒——早期的滚筒一般为光滚筒光滚筒第一层不工作，充当绳槽带槽滚筒（Lebus绳槽）双螺旋-平行绳槽在起钻之前由于大钩与吊环之间、吊环与吊卡之间存有间隙，起升钢绳全处于松弛状态，所以挂合绞车滚筒离合器后滚筒开始缠绳、起升运动之处的一瞬间，大钩承受冲击载荷。又由于起升之初处于加速状态，所以大钩又承受惯性载荷。又由于游动钢绳是一弹性体，井架和天车台架也是弹性体，且带有变形内阻尼，所以动载—时间历程呈一个类正弦衰减波，在十几个波动后动载波逐渐消失，载荷成为静载Qst。（1）钩载—时间历程曲线图

起升钻杆柱时在大钩下或吊环上用拉力传感器实测的钩载—时间历程曲线。24知识准备——a、离合器气胎离合器25滚筒结构JC4526盘式离合器由《机械原理》得知，设发动机与工作机轴直接联接，如图3-8，启动时无间隙，M1为从发动机来的主动力矩，M2为工作机负载形成的阻力矩，并设此系统的折算转动惯量为常数，则此系统的力矩型运动方程：28起升系统动力学模型柴油轴链轴29运动微分方程转动惯量折合原则：动能守恒30运动、功率分析完全打滑段OAAI半打滑段ABAII同步加速段BKC

加速功AIII+AIV

起升功AV摩擦功A摩=AI+AII

起升曲线当起升系统采取无极调速时，在起钻过程中，随着钩载不断降低，起升速度无级的自动加快，从而随时随刻充分利用系统配备功率，达到起升速度最快，总机起升时间最少的目的。33起升功率利用率φNm——平均使用功率N——绞车配备功率Tmin——起升最小时间，无级调速驱动时100%利用功率下才能达到Th——实际起升时间。34最大起升功率利用率φmax

e=3φmax=0.75e=4φmax=0.8e=5φmax=0.827e=6φmax=0.856档数e要适中钻井曲线定义：起钻行程次数与起钻立根数（或井深）的相对关系曲线。来源：理论钻机曲线是根据实际钻井统计资料拟合而来的。作用：1、根据它可计算出一口井起钻立根总数及各起升档所起立根总数；2、计算一口井的机动起升时间；3、核算起升部件的强度，诸如滚动轴的疲劳强度，绞车、天车、游车的轴承及钢丝的疲劳寿命。如：起钻次数X1234Σ所起立根数Y40607080250钻井曲线“直接最小二乘法”拟合，迭代试算：如：起钻次数1234实际值40607080理论值42.3558.3270.3380.3137起钻立根总数求解理论值

“间接参数代换法”拟合，纵坐标为z，横坐标为y：y40607080z40100170250钻井曲线如：起钻次数1234实际y值406070