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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、游动滑车、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。,本章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,第一节： 井架,一、组成 1、井架主体 2、天车台 3、二层台 4、立管平台
2、5、工作梯,第二章 钻机的起升系统,二、功用 用于安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时要存放钻杆和套管。井架必须具有足够的承载能力、足够的强度、刚度和整体稳定性。,第二章 钻机的起升系统,三、技术规范,改进序号，用阿拉伯数字表示,井架有效高度，m,井架代号,最大钩载，以10KN单位计,JJ / ,1、井架代号,井架型式：T塔形、K前开口、 A-A形、W桅形,第二章 钻机的起升系统,2、井架结构类型 1）T塔形井架 2）K前开口井架 3）A形井架 4）W桅形井架,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,第二章
3、 钻机的起升系统,目前，在国内外石油矿场上使用的井架种类繁多，但就结构型式来讲，一般可分为塔型井架和A型井架两种。 塔型井架是从井架底座往上分层一次性组装完成的，依其前扇结构是否封闭，又可分为闭式和开式两类。闭式塔型井架的主要特征是：井架的横截面为正方形，立面是梯形。为了工作方便，在井架的前扇下部装有大门，因而前扇下部不能封闭，但是整个井架主体仍是一个封闭的整体结构，所以它的总体稳定性好，承载能力大。,第二章 钻机的起升系统,主要缺点是拆装井架必须高空作业，安全系数小，拆装时间长。此类井架多用于深井钻机和海洋钻机。 开式塔型井架的主要特征是：主体是由35段构架组成，各段均为焊接结构，段与段之间
4、采用螺栓、销子或公母锥座螺栓等连成一体。这种井架采用分段地面拆装、整体起放和分段运输的方法，拆装方便、迅速、安全。一般多用于中深井钻机。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,A型井架是从地面分段，在地面组装完成后，再用绞车、动力液压缓冲等辅助设施一次性起升完成。A型井架的主要特征是：从总体结构形式看，整个井架是由两个构架式或管柱式的大腿靠天车台和井架上部的附加杆件与二层台连接成“A”字形的空间结构，大腿前面和后面装有撑杆，以便起升和支撑井架用。A形井架的两个大腿可分为35段，并用螺栓连接成一个整体，因而整个井架可在地面分段拆装、分段运输和整体起放，方便而安全。由于这种井架主要靠两条
5、大腿承载，承受载荷时能均匀分布，而每条大腿又是封闭的整体结构，所以承载能力和稳定性都较好，但其总体稳定性较差。,3. 井架高 取决于立根高度。新标准规定井架高能提升28m立根井架。4153m安全高度。 大庆130, H架41m；ZJ45, H架43m。4. 钻台高度 取决于安装井口装置的高度。用于安装套管头、防喷器、泥浆返出管等。 例，ZJ45，有4.5m，6m，7.5m。 美国电驱钻机钻台高9.6m，安装双闸板、万能防喷器。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,5.井架的使用安全技术要求主要有： (1)要经常教育职工爱惜井架，合理使用井架，做好对井架的保养维护，时刻保持井架完好。
6、井架在起升之后和下放以前，要进行彻底的检查，以证实没有部件发生变形和所有的螺栓齐全紧固并配备合适的锁定垫圈。没有办理安装质量验收和交接手续的井架不能使用。 (2)上下绞车时，必须由井队干部负责指挥，力求达到平稳施工。,第二章 钻机的起升系统,(3)钻井队要定期、定人、定部位对井架进行检查和维护。定期检查要求每个白班和下套管前各进行一次。定人检查要求每个班的井架工负责检查。定部位检查要求每个井架工各承包一部分井架结构进行检查。在风、雨多发季节，钻井队要班班对井架绷绳及绷绳坑进行检查。对天车、猴台、指梁，死绳固定器、转盘、钻机、钻杆盒大梁、立管台、二层台的固定情况，由井队安全员每周检查一次。对查出
7、的问题，要立即组织整改。,(4)不准随便割、拆、换井架的横梁、拉筋、螺丝、卡子、零件、附件。 (5)下套管之前对井架进行全面检查、整改，钻具要分立两边矗立，尽可能使井架受力平衡。要封闭好指梁，防止大绳进入。下完套管时，若发现井架无安全保障，应立即将套管坐在转盘上，停止活动套管。 注：1500米以上钻具必须分靠井架两边，以防一边立钻具造成井架扭曲，没有猴台的立即整改安装。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,四、井架安装、起升,1、安装A形井架 （以人字架法安装JJ300/43-A形井架为例） （1）井架安装前先将底座上左、右两调节支座的斜铁调整到最高位置。 （2）拼接井架左、右两大
8、腿，用吊车把左、右大腿第一段装在底座的调节支座上，然后依次装接第二、三、四段。 （3 ）装井架上端两副十字形连接架，并对左右两大腿初步校正，利用配带的安装支架将井架垫平。 （4）装天车台及天车，装二层平台及第三段左右两大腿背面的加强横梁。装好二层台绷绳及其它附件（如梯子、小台等）。,第二章 钻机的起升系统,（5）安装人字架。人字架的安装是先将左右人字架前腿装入人字架前支座中，斜靠在井架大腿第一段背面，然后将人字架横梁与左、右前腿拼装，再用吊车将左右人字架后腿装上，并同时安装人字架前后腿之间的拉杆，然后用吊车将整个人字架提起，使人字架两后腿就位在底座上的后腿支座中。 （6）摆放游车、大钩，并穿好
9、游动系统钢丝绳，穿绳方法为花穿。 （7）安装井架的起升装置。将起升滑轮吊装在左、右井架大腿上，将起升平衡绳滑轮挂在大钩上，并穿好左、右起升大绳，起升大绳共一根，钢丝绳两端用绳卡固定在左、右基座的定滑轮上。做完上述工作，检查无误后，即可组织起升井架。 （8）井架的拆卸程序与安装程序相反。,第二章 钻机的起升系统,2、起升A形或k形井架,（1）井架起升前的检查： 检查所有设备销子的连接情况以及保险销的安装情况。 检查起升大绳绕过各部分滑轮的穿法是否正确，死绳端的绳卡不少于7个，应卡紧。卡距为0.3m。 检查各滑轮是否注油，有无阻卡现象。 检查大绳（含动力大绳）的磨损情况。,第二章 钻机的起升系统,
10、检查缓冲器气缸伸缩情况。 检查死、活绳头的固定情况。 检查刹把高度及刹车情况。 检查气路是否正常，气缸压力为0.6-0.8MPa 检查绞车和人字架固定情况。 检查绞车顶杠是否安装好。,第二章 钻机的起升系统,（2）试起升井架： 大绳拉紧后，检查大绳的穿法是否正确，大绳在滚筒上排列到第二层不少于4圈。 绞车1档，柴油机转速控制在800-1000r/min内，缓慢起升井架，当井架大腿离开安装支架0.5m左右时刹车，检查，停止时间不少于5min。 检查起升大绳绳头的绳卡，死、活绳头的绳卡有无松动。井架大腿或拉盘有无变形。,第二章 钻机的起升系统,检查钢丝绳在滚筒上的排列是否整齐。 检查井架上有无遗留
11、物。 检查刹车是否灵活、高度是否合适。 检查刹车及各项点固定有无松动。 检查完将井架缓慢放回支架。,第二章 钻机的起升系统,（3）起升井架： 合上缓冲器气开关，起升井架。 操作平稳，禁止猛刹，目送游车过指梁。 起井架过程中，试放气一次，严禁停车。 当缓冲器距人字架1m时，摘掉缓冲器开关，距人字架0.3m时，摘掉低速离合器，使井架缓慢靠在人字架上。,第二章 钻机的起升系统,拉紧起井架的大绳，固定刹把。 固定人字架与井架锁紧装置。,第二章 钻机的起升系统,第二节： 钻机的游动系统,钻机的游动系统主要由天车、游动滑车、大钩和钢丝绳等设备组成。 天车是固定在井架顶部的定滑轮组、游车是动滑轮组，利用动滑
12、轮省力的原理，在钻井中钻机可以提起100多吨甚至几百吨的重量。,一、概述,第二章 钻机的起升系统, ,1、游动系统命名,游动系统是根据游车和的天车滑轮数目命名的,天车滑轮数目：用阿拉伯数字表示,游车滑轮数目：用阿拉伯数字表示,游动系统名称：用YX或游动系统表示,第二章 钻机的起升系统, ,2、天车、游车、大钩的型号,变型序号：用阿拉伯数字表示， 原型不标,产品级别：以10KN为单位的最大钩荷,产品名称代号：TC-天车 YC-游车 DG-大钩,第二章 钻机的起升系统,3、游动系统基本参数,第二章 钻机的起升系统,二、天车 主要由天车架、滑轮组和辅助滑轮等组成。,第二章 钻机的起升系统,天车和游车
13、组成提升系统的滑轮系。作为定滑轮的天车改变力的方向，作为动滑轮的游车起省力作用，减轻绞车的负荷，从而使提升系统获得很大的机械效能。,第二章 钻机的起升系统,天车一般是多个滑轮装在同一根芯轴或两根轴心线一致的芯轴上。现在的天车大都是滑轮通过滚柱轴承装在一根芯轴上。芯轴一般是双支承的，轴的直径较大，芯轴的一端或两端有黄油嘴，芯轴里有润滑油道。润滑脂从黄油嘴注入，以润滑轴承。 常用的天车有TC135、TC130、TC350、GF400、TC450、TC4315等。,第二章 钻机的起升系统,TC350 天车结构图,第二章 钻机的起升系统,天车技术规范,第二章 钻机的起升系统,在天车工作前，必须有专人检
14、查天车轮的灵活性。各滑轮的转动应灵活，无阻滞现象。当转动一个滑轮时，其相邻滑轮不应随着转动。所有连接必须固定牢靠，不得有松动现象。各滑轮轴承应定期逐个注满润滑脂。天车轴及天车层底座应固定牢靠；护罩和防条绳应齐全完好，固定牢靠。当出现顿钻或提断钻具等事故时，应仔细检查钢丝绳是否跳槽。滑轮槽严重磨损或偏磨时，应视情况换位使用或更换滑轮。轴承温度过高、发出噪声或滑轮不稳和抖动时，应及时采取降温措施和更换润滑脂或更换磨损的轴承。滑轮有裂痕或轮缘缺损时，严禁继续使用，应及时更换。,天车的维护保养及故障排出,第二章 钻机的起升系统,三、游车 主要由横梁、左、右侧版组、滑轮、滑轮轴、销座（钢板）、下提环（吊
15、环）、保护罩等组成。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,游车的形状为流线型，以防起下时挂碰二层台上的外伸物。同时，游车要保证一定的重量，以便它在空载运行时平稳而垂直地下落。现在，钻机各型游车都是一根芯轴，滑轮在轴上排成一列，其结构与天车相似。 常用的游车有TC135、YC130、YC350、MC400、YC450、YC315等。,第二章 钻机的起升系统,第二章 钻机的起升系统,在游车工作前，应检查各滑轮是否旋转灵活及各连接部件是否紧固。在工作时，因为每个滑轮转动圈数不一，滑轮应定期“掉头”使用，以使滑轮的磨损情况趋于平衡。每周应将游车直放到钻台上仔细保养一次。保养时应检查下列内容
16、：各条油路是否通畅；钢丝绳是否碰磨护罩；各固定螺栓有无松动；焊接钢板的焊缝有无裂纹等。各轴承应每周注润滑油一次，注油时注至少量油脂挤出轴承外面为止。冬季，在寒冷地区，应使用防冻润滑脂。搬运游车时，应用起重机吊挂上横梁顶部的游车鼻子，不允许放在地面上拖运。,游车的使用与维护保养,第二章 钻机的起升系统,四、大钩 主要由钩身、筒体、吊环座、内外弹簧、钩杆、吊环、安全锁紧装置和转动锁紧装置等组成。,第二章 钻机的起升系统,DG350 大钩结构图,第二章 钻机的起升系统,大钩是提升系统的重要设备，它的功用是在正常钻进时悬挂水龙头和钻具，在起下钻时悬挂吊环起下钻具，完成起吊重物、安放设备及起放井架等辅助工作。 目前使用的大钩有两大类。一类是单独的大钩，其提环挂在游车的吊环上，可与游车分开拆装，如DG130型大钩；另一类是将游车和大钩做成一个整体结构的游车大钩，如MC400型游车大钩。,第二章 钻机的起升系统,为防止水龙头提环从大钩中脱出，在钩口处装有安全锁体、滑块、拔块、弹簧座及弹簧等构成的安全锁紧装置。为悬挂吊环和提放钻具，钩身压装轴及挂吊环轴用耳环闭锁
