钻井井口起下钻操作设备课件.ppt

1、第五章第五章 钻井井口起下钻操作设备钻井井口起下钻操作设备本章主要内容：第一节 常用钻井地面专用工具第二节 井口操作机械化设备第三节 方钻杆旋扣器概述 在钻井过程中，为了起下钻具，必须对钻具进行上卸扣，因而起下操作设备是必不可少的钻井工具。 由于深井和修井工作的起下钻操作频繁，用于上卸扣的时间有所增加，因而井口起下操作设备应向机械化乃至自动化方向发展。第一节第一节 常用钻井地面专用工具常用钻井地面专用工具 常用的钻井地面专用工具包括：吊钳、吊卡、吊环、卡瓦、安全卡瓦和旋绳器等。它们共同完成对钻具进行上扣、紧扣、松扣、卸扣等工作，是保障作业得以实施的专用工具。一、吊钳 吊钳是用来拧紧或松开钻杆及

2、套管丝扣的专用工具。根据用途不同，吊钳主要有钻杆吊钳和套管吊钳两种。钻铤吊钳钻铤吊钳套管吊钳钻杆吊钳钻杆吊钳二、吊卡 吊卡是修井作业时，用来直接悬挂管柱的井口工具，不同的孔径悬持不同的管柱。 分类分类：按悬挂管柱不同，分为钻杆吊卡、套管吊卡和油管吊卡；按吊卡的结构，分为侧开双保险式、对开双保险式及闭锁环式三种类型。目前现场普遍使用的是侧开双保险式吊卡。吊卡弹簧为专用配件，严禁用其他弹簧代替。吊卡活门、销子绞合部和本体应无变形和损伤，确保吊卡活门灵活好用。各转动部件要经常保持清洁，经常注机油活动润滑。使用时，要根据井下钻具尺寸，选用好相匹配的吊卡。吊卡销应有防退出功能，其长度和直径应合适，工作时

3、应用细麻绳拴在吊环上，吊卡挂好后，要立即插入吊卡销。深井、超深井所使用的吊卡要定期进行检查，并配以小补心进行作业。对吊卡的保养应按照“钻井和生产提升设备技术规范”和“提升工具检查和维护规范”来进行。抽油杆吊卡抽油杆吊卡油管吊卡油管吊卡钻杆吊卡系列钻杆吊卡系列钻杆吊卡系列钻杆吊卡系列 吊卡是钻井作业时，用来直接悬挂管柱的井口工具，上连吊环，不同的孔径悬持不同管柱。1、执行API 8C、SY5035等相关技术标准。2、主要受力件选用优质合金钢制造。3、强度校核采用ABAQUS有限元分析，并作电测法应力测试。4、热处理采用双液淬火新工艺。5、每件产品进行出厂试验，并严格按照标准进行无损探伤检测。 目

4、前现场普遍使用的是侧开双保险式吊卡。吊卡弹簧为专用配件，严禁用其他弹簧代替。吊卡活门、销子绞合部和本体应无变形和损伤，确保吊卡活门灵活好用。各转动部件要经常保持清洁，经常注机油活动润滑。使用时，要根据井下钻具尺寸，选用好相匹配的吊卡。吊卡销应有防退出功能，其长度和直径应合适，工作时应用细麻绳拴在吊环上，吊卡挂好后，要立即插入吊卡销。深井、超深井所使用的吊卡要定期进行检查，并配以小补心进行作业。对吊卡的保养应按照“钻井和生产提升设备技术规范”和“提升工具检查和维护规范”来进行。 吊卡是用来卡住并起吊油管、钻杆、套管等的专用工具，在起下管柱时，用双吊环将吊卡悬吊在游车大钩上，吊卡再将油管、钻杆、套

5、管等卡住，便可进行起下作业。修井施工中常用的吊卡一般有侧开活门式和月牙式两种吊卡。1、吊卡的结构、吊卡的结构1）侧开活门式吊卡结构如图3-17所示。该型吊卡重量较重，适用于对钻杆、套管和油管卡持，使用较广泛，能与双臂吊环配合起下钻杆、油管。2）月牙式吊卡（闭锁环式吊卡）月牙式吊卡它只适用于小尺寸、中等载荷的油管。2、吊卡的规格、吊卡的规格3、使用使用维护和保养维护和保养三、吊环 吊环是起下钻管柱时连接大钩与吊卡用的专用提升用具。吊环成对使用，上端分别挂在大钩两侧的耳环上，下端分别套入吊卡两侧的耳孔中，用来悬挂吊卡。 吊环按其结构形式可分为单臂吊环单臂吊环和双臂吊环双臂吊环两种。吊环不得有任何裂

6、纹和焊缝。吊环在大钩耳环内应有一定的摆动自由度，不应有阻卡现象。在生产过程中，要按负荷要求选用合适的吊环，严禁超负荷使用。钻进时应将两只吊环用绳捆好，防止吊环摆动碰击水龙头外壳。要对吊环定期进行探伤检查，处理事故完或强力上提后要补充检查。从安全的决度出发。吊环必须要系好保险绳。双臂吊环吊环系列吊环系列吊环系列吊环系列 吊环是钻井和修井作业时起下管柱悬挂吊卡的专用井口工具，要求承载能力强，耐冲击，重量轻，安全可靠。1、执行API Spec 8c、7k等相关技术标准，取得国家生产许可证。2、选用优质合金钢模煅成型。3、强度校采用ABAQUS有限元分析，并梆电测法应力测试。4、采用二级喷丸表面强化工

7、艺。1、吊环的结构及型号表示、吊环的结构及型号表示 按结构不同，吊环分单臂吊环和双臂吊环两种形式，如图3-15与图3-16所示。 单臂吊环单臂吊环是采用20SiMnMoV等高强度合金钢锻造而成，具有强度高、重量轻、耐磨等特点，因而适用于深井作业。双臂吊环双臂吊环则是用一般合金钢锻造、焊接而成，所以只适用于一般修井作业中。 单臂吊环在双吊卡起下钻、管柱过程中，因重量轻而消耗体力少，但套入吊卡耳孔中较困难。双臂吊环重量较大，但套入吊卡耳孔比较方便。2、吊环的规格、吊环的规格3、吊环的使用、维护和保养、吊环的使用、维护和保养4、吊环使用要求及注意事项、吊环使用要求及注意事项1）吊环应配套使用；2）不

8、得在单吊环情况下使用；3）经常检测吊环直径、长度变化情况，成对的吊环直径长度不相同时，不得继续使用；4）应保持吊环清洁，不得用重物击打吊环。四、卡瓦四、卡瓦 卡瓦按结构分：三片、四片式卡瓦和长型、短型卡瓦等。卡瓦按结构分：三片、四片式卡瓦和长型、短型卡瓦等。钻井现场多用于三片式卡瓦。卡瓦各项技术规范应符合标准。钻井现场多用于三片式卡瓦。卡瓦各项技术规范应符合标准。卡瓦本体要无裂纹、无变形。卡瓦牙要规格一致，符合设计要卡瓦本体要无裂纹、无变形。卡瓦牙要规格一致，符合设计要求，成套换装。左右手把要对称，无变形，固定牢固，高低差求，成套换装。左右手把要对称，无变形，固定牢固，高低差小于小于15mm。

9、要保持各个部件的完好状态，各铰链部件转动灵。要保持各个部件的完好状态，各铰链部件转动灵活，无阻卡现象。部件之间不允许用电焊连接。活，无阻卡现象。部件之间不允许用电焊连接。1、钻杆卡瓦、钻杆卡瓦适用的钻杆直径为238-512in（60.3-139.7mm），按卡瓦牙与钻杆的接触长度分为短型（SDS）、中型（SDML）和加长型（SDXL）。SDS适用于浅井、SDML适用于中深井、SDXL适用于深井。 2、DCS型钻铤型钻铤卡瓦有S、R、L三个型号，适用于卡持直径3in（76.2mm）至14in（355.6mm）的钻铤。 卡瓦卡瓦钻铤卡瓦钻铤卡瓦钻铤卡瓦钻铤卡瓦套管卡瓦套管卡瓦 套管卡瓦套管卡瓦适用

10、套管直径从658-30 in（168。3-762mm）。 卡瓦牙，采用优质合金钢制造，并经化学热处理，表面硬度高，心部硬度适宜，具有耐磨、抗蚀，使用寿命长的优点。 五、安全卡瓦五、安全卡瓦安全卡瓦安全卡瓦用于卡持平接头管柱和钻铤，有两种型号：WA-C型适用管径为312-1558in（88.9-396.9mm），WA-T型适用管径为118-4 12in（28.6-114.3mm）。 “C”型型安全卡瓦是钻台上最有价值的工具之一，当补接钻杆和套管或钢丝绳断裂时，它可以防止钻杆和套管等钻具掉入井中。在钻井过程中，当没有肩台承接普通的提升装置时，它也是一种理想的应急提升肩台，用于提升预填材料、平头接管

11、、扭断的转接段等，同时，还对打捞工作提供保护。这种安全卡瓦由一组单个链节组成，链节用铰链销柔性连接。每个链节中都有单独的契型夹爪作为夹紧组件，与锥型钻杆卡瓦类似，每个夹爪都被弹簧固定在锥面的固定位置。当卡瓦夹紧时，每一块夹爪都会紧紧地咬在管子的外表面。当管子下滑或载荷增加时，锥型结构会使夹爪上的齿与管子咬得更紧，从而增加咬合力，锁紧管子，防止其进一步滑动。 “C”安全卡瓦的压紧力沿管子周围始终是均匀的，因此，咬伤薄壁管或损伤管子表面的危险性很小。而且，带契型夹爪的每一块链节都可以作为组件整体互换，所以，可以用于任何直径的管子。 安全卡瓦安全卡瓦安全卡瓦具体要求安全卡瓦具体要求 安全卡瓦安全卡瓦

12、各个部件要保持完好，不得有裂纹、变形。牙板在牙套内要上下活动灵活。铰链部位要转动灵便，无阻卡现象。卡安全卡瓦时，要用郎头打击各铰链，使卡瓦各节确实卡紧管柱。起管柱时，不准管柱在安全卡瓦内滑行，安全卡瓦不准卡在管柱上起到二层台或立于支梁内。安全卡瓦安全卡瓦六、旋绳器旋绳器是用于钻杆或套管上扣的工具。旋绳器的组成：主要由主体、销轴、活门手把、绳钩组成。第二节第二节 井口机械化设备井口机械化设备 井口操作由于人工大钳、拉猫头、提卡瓦和用旋绳器进行上卸扣等操作。它主要包括上卸钻杆螺纹、下套管、吊放钻杆、套管等 重物上下钻台。传统的操作方法是利用钻机绞车上机械猫头旋转产生动力和钻井工人的体力 劳动相结合

13、完成的。不仅劳动强度大、效率低，而且最主要的是危险性大。统计资料表明， 钻井工人伤亡事故的20%与机械猫头有关。因此，取消机械猫头 ，减小钻井工人的劳动强度一直是钻井工作者的愿望。因此推广井口机械化工具，实现井口机械化操作并向自动化发展是井口起下操作设备发展的主要方向，从而为解决上述问题开辟了一条途径。 按生产过程，井口机械化设备可分为三部分：（1）用于卡住管体的动力卡瓦、自动吊卡。（2）用于拧管扣的（包括上和卸开）动力大钳（钻杆钳、套管钳、油管钳）。（3）用于运移立根的立根排放机构。 1配套工具及用途配套工具及用途 取消机械猫头的根本途径是推广井口机械化工具。目前每个钻井队配备的生 产工具主

14、要有：液压大钳，用于上卸钻杆螺纹；套管钳，用于下套管；方钻杆旋扣器，用于 完成鼠洞及井口接单根；电动绞车、气动绞车(或液压绞车)，配合完成吊放重物上下钻台， 鼠洞钳，同方钻杆旋扣器配合完成鼠洞接单根。 2应用效果应用效果 目前已累计在ZJ15型钻机上推广使用井口机械化工具钻井2 100余口。主要有直井、定向井 、侧钻水平井，密闭取芯井、小井眼井、大修作业井等特殊工艺井，同时也处理过卡钻等工 程事故，都能满足需要。实践证明，ZJ15型钻机取消机械猫头使用井口机械化工具是完全可 行的。它具有安全、高效、科学、劳动强度低等优点。 3几点体会几点体会 多年来，人们一直想推广井口机械化代替传统的井口操作

15、，但由于使用方法不当，操作不规 范等因素的影响，一直得不到很好的推广。大庆钻井二公司根据井口机械化工具的特点，有 效地推广井口机械化工具，已取得了良好的效果，并积累了一定的使用经验。a)加强技术培训，掌握井口机械化工具的操作要领。b)提高井口机械化工具的制造质量，在可靠性、安全性上下功夫。c)加强维护保养，井口机械化工具大部分属液压驱动，要保证设备的卫生条件， 保证油品的质量和清洁度。d)提高井口机械化的现场维修能力。一、YQ110000型液动钻杆钳 动力大钳的用途 动力大钳的用途是完成上卸管扣的工作，以代替人工在井口的繁重而危险的手工操作。为此它应能满足下列要求：（1）卡紧可靠。（2）有足够

16、的扭矩。（3）能准确、迅速地移向管柱并卡紧，工作完能自动退回原处。（4）操作使用灵活方便，工作效率高。动力大钳的分类1、按工作对象不同分为：钻杆钳、套管钳和油管钳。2、按所采用的动力不同分为：气动的、液动的和电动的。3、按安装方式不同分为：固定的和悬吊的。4、根据钳口形式不同分为：开口钳和闭口钳。液压动力钳的工作原理液压动力钳的工作原理 液压动力钳的工作原理液压动力钳的工作原理是把修井机的动力传是把修井机的动力传递给液压动力钳的液压马达经行程减速器，然后递给液压动力钳的液压马达经行程减速器，然后经两级或一级减速，使钳头开口齿轮转动，产生经两级或一级减速，使钳头开口齿轮转动，产生高低两种转速，从

17、而带动管具（钻具）旋转。开高低两种转速，从而带动管具（钻具）旋转。开口齿轮转动时，其中板架在制动锤的制动作用下口齿轮转动时，其中板架在制动锤的制动作用下先不转动，使开口齿轮与腭板架之间有个相对运先不转动，使开口齿轮与腭板架之间有个相对运动。这样，腭板的两个滚子就会在坡板上爬坡，动。这样，腭板的两个滚子就会在坡板上爬坡，并迫使胯板上的钳牙向管具（钻具）中心移动，并迫使胯板上的钳牙向管具（钻具）中心移动，直至咬紧管具（钻具），然后与开口齿轮一起带直至咬紧管具（钻具），然后与开口齿轮一起带动管具（钻具）转动。动管具（钻具）转动。二、液动套管钳P105,图54为液动套管钳，图515为该钳钳口打开状态。

18、钻杆动力钳钻杆动力钳ZQ钻杆动力钳是一种理想的石油钻井井口工具，广泛适用于海洋、陆地钻井、修井作业时上卸管柱丝作业。该系列钳为开口型，能自由脱开管柱、机动性强；集扭矩钳和旋扣钳于一体，上卸扣替代猫头、吊钳和旋绳。动力钳按API Spec 7K钻井设备规范设计、制造。 三、动力卡瓦 卡瓦是用来把钻柱或套管卡紧在转盘上的工具。国内各油田在钻井施工起下钻作业基本上采用双吊卡倒换方式，该方式易发生“单吊环”掉钻具、掉套管事故，而且需要人工操作，劳动强度大，工作效率低，安全性差。国外基本采用一吊一卡进行起下钻作业。卡瓦采用手动或动力卡瓦，动力卡瓦得到广泛推广应用。 世界上生产动力卡瓦的厂家很多，而其中最

19、著名的是美国的DEN-CON公司和VARCO-BJ公司。DEN-CON公司生产的动力卡瓦在中国海洋油田已得到应用并取得良好的应用效果，深受海洋平台工人的欢迎。美国DEN-CON公司的动力卡瓦分为气动和液动，其功能是一样的，主要取决于用户的爱好，从用量和现场使用方便性来说，气动卡瓦应用更普遍一些。DEN-CON公司气动卡瓦主要有钻铤、套管、钻杆用气动卡瓦和多功能气动卡瓦。 钻杆用动力卡瓦钻杆用动力卡瓦钻杆用动力卡瓦钻杆用动力卡瓦河北廊坊和谐机械设备有限公司公司系列多功能钻杆气动卡瓦多功能钻杆气动卡瓦是用于石油、天然气或地质钻井起下钻过程中卡持钻杆、钻铤或套管的一种钻井动力卡瓦，是取代手提式卡瓦、

20、半自动卡瓦或双吊卡作业方式的一种井口机械化动力工具，适用于各种类型钻机的转盘使用。它具有安装方便、操作简单、气动升降、自动刮泥等特点。可大大降低工人劳动强度，提高井口安全性能及自动化操作程度，较大幅度地提高起、下钻速度，一定程度上提高钻井时效。 动力卡瓦优点比较突出，表现在如动力卡瓦优点比较突出，表现在如下几个方面：下几个方面： 1.安全性强：安全性强：可取消倒换双吊卡工序，从根本上避免单吊卡事故发生，避免了人为发生的钻杆折断或弯曲现象以及对人员的伤害； 2.快捷性快捷性：不用现场操作人员人工推、拉吊卡或提防卡瓦，节约起下钻时效一半以上； 3.可操作性强可操作性强：可实现井口一个人操作，大大降

21、低工人劳动强度，改善工作环境； 4.先进性：先进性：卡瓦牙形状设计合理不伤钻杆，性能可靠而且使用寿命长。 5.浅井施工节奏更快、劳动强度更大，动力卡瓦的安全、快捷优势就更加明显。 动力卡瓦现场操作说明：动力卡瓦现场操作说明： 1.在操作前，将该装置连接到司钻控制台，正常工作压力在操作前，将该装置连接到司钻控制台，正常工作压力0.8MPa。2.动力卡瓦工作通过上、下动作通过两位遥控踏板操作。动力卡瓦工作通过上、下动作通过两位遥控踏板操作。3.在操作时，若气源被阻，启动压力在操作时，若气源被阻，启动压力0.3-1.0MPa的自动安全阀将起作的自动安全阀将起作用。用。4.气源受阻情况下，在卡瓦体上装

22、上手柄，正常进行起下钻。气源受阻情况下，在卡瓦体上装上手柄，正常进行起下钻。5.起下钻时井下复杂需要倒划眼，很方便拔出销子，拆掉提放装置，起下钻时井下复杂需要倒划眼，很方便拔出销子，拆掉提放装置，在卡瓦体上装上手柄，正常进行倒划眼处理。在卡瓦体上装上手柄，正常进行倒划眼处理。6.换不同尺寸的卡瓦不需要换衬套和大方瓦。换不同尺寸的卡瓦不需要换衬套和大方瓦。7.一般摆在钻台上，且气管有钢性保护弹簧管。一般摆在钻台上，且气管有钢性保护弹簧管。8.使用动力卡瓦的井深达到使用动力卡瓦的井深达到8000米，钻杆使用和井下非常安全，在欧米，钻杆使用和井下非常安全，在欧洲、美国、中东、中国南海得到广泛的应用。

23、洲、美国、中东、中国南海得到广泛的应用。 DEN-CON公司动力卡瓦在国内外油田广泛应用并且优势明显，技公司动力卡瓦在国内外油田广泛应用并且优势明显，技术一直居世界领先水平，可以取代国内的双吊卡倒换方式，术一直居世界领先水平，可以取代国内的双吊卡倒换方式，DEN-CON公司动力卡瓦在国内具有广阔的推广应用前景，市场潜力巨大。公司动力卡瓦在国内具有广阔的推广应用前景，市场潜力巨大。1、动力卡瓦满足的具体要求。2、动力卡瓦的安装类型：1）安装在转盘外部的动力卡瓦2）安装在转盘内部的动力卡瓦 两位遥控踏板操作两位遥控踏板操作 第三节第三节 方钻杆旋口器方钻杆旋口器 方钻杆旋口器是在钻井过程中利用风动

24、马达（或电动机）作动力，驱动方钻杆旋转，并与小鼠洞卡紧装置配合使用，从而完成接单根工作的一种专用设备。 方钻杆旋口器的组成：方钻杆旋口器的组成：动力部分、旋扣器和小鼠洞卡紧装置三部分组成。 方钻杆旋口器安装在水龙头下方，整体安装时，需在水龙头的两侧焊上吊耳，用26mm钢丝绳与旋扣器连接起来。如图518方钻杆旋口器的分类：方钻杆旋口器的分类： 1、风动旋扣器 动力部分风动马达。 见图519风动旋扣器结构图 2、电动旋扣器 动力部分是直流电动机。 见图520电动旋扣器示意图 二者的优缺点：直流电驱动方钻杆电动旋扣器直流电驱动方钻杆电动旋扣器的缺点是用电时易产生火花，在钻气井或钻穿高压油层时不宜采用

25、，以防井场失火。而方钻杆风动旋方钻杆风动旋扣器扣器的缺点是耗气量大，但安全防火，利用原设备的气源方便、易行，因而得到广泛推广。 小鼠洞卡紧装置小鼠洞卡紧装置1、结构：如图5212、使用过程方钻杆旋口器的工作原理：见方钻杆旋口器的工作原理：见P110方钻杆旋扣器 方钻杆旋扣器 东莞艾利特石油提供的方钻杆旋扣器是按API Spec 8A钻井和采油提升设备规范设计、制造。方钻杆旋扣器是钻井过程中，利用风马达或液马达作动力，驱动方钻杆旋转，与鼠洞管钻杆卡紧装置（鼠洞钳）配合使用来自动完成接单根的一种专用装置，具有安全、省力、效率高等优点。 作业 怎样区别常用的钻井地面专用工具吊钳、吊卡、吊环、卡瓦、安

26、全卡瓦和旋绳器?补充学习驱动设备和传动系统补充学习驱动设备和传动系统 驱动设备和传动系统是钻机的两大组成部分。驱动设备提供给各工作机需要的动力，而传动系统则将动力机和各工作机联系起来，将动力传递并分配给各工作机。A原动机：原动机：凡将其他形式能量变换为机械能的机械机器成为原动机，如内燃机、电动机。A工作机工作机：凡利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器。A传动装置的作用传动装置的作用是把发动机的动力传递给工作机，并调节工作速度以适应工作负荷的变化。 钻机的驱动与传动系统必须满足钻井工艺的要求： 配备足够的功率，并且能充分发挥功率的效能； 要满足起下钻工作快和快速钻进的要求； 能提供合适的

27、钻井泵的排量和高泵压，满足洗井和喷射钻井的要求 必须使用可靠、维修简单、操作灵敏、重量轻、运移方便，并具有良好的经济性。 一、工作机组对驱动与传动系统的要求一、工作机组对驱动与传动系统的要求 绞车 钻井绞车的工作特点是载荷大，而且载荷变化也大。 按绞车的工作特点，对动力机组提出的要求是：（1）能无级变速无级变速，以充分利用功率，速度调节范围 R=Vmax /V min=510，调速范围相对较小，因而变速级数少。 (2)具有短期过载能力，以克服启动过载、振动冲击和轻度卡钻。（3）绞车起停操作频繁，要求动力传动系统优良好的启动性能和灵敏、可靠的控制离合装置。 转盘 在钻井过程中，随着钻井深度的变化

28、和岩层的变化，转盘载荷也在不断变化，这就要及时地改变钻压和转速。这就对钻机转盘提出了要求。见P95 钻井泵 钻井泵的泵压随钻井深度的增加而增加。但在一定钢套直径下，泵有最大泵压，要不超过其极限就得降低活塞或柱塞往复的次数（冲数）。 驱动系统对钻井泵的要求比绞车转盘低。为什么？ 二、典型驱动方案二、典型驱动方案 单独驱动方案 指绞车、转盘、钻井泵三大工作机组，有各不同的动力机一对一或二对一的驱动。见图见图52，注意其优缺点。 统一驱动方案（也称并车驱动） 有胶带并车和链条并车两种形式。见图见图53，注意其优缺点。 分组驱动方案（主要用在电驱动上） 三、驱动设备的特性指标三、驱动设备的特性指标1、

29、适应性系数K K值越大，表明动力机抗过载能力越强。2、速度范围（510） R值越大，表明速度调节范围越宽。 什么是柔特性？什么是柔特性？3、燃料（能源）的经济性、燃料（能源）的经济性4、发动机比质量、发动机比质量5、使用的经济性、使用的经济性eMMKmax四、钻机驱动与传动类型四、钻机驱动与传动类型(一)钻机传动类型 机械传动（Mechanics) 电气传动（Electrics)常见机器的传动类型 液压传动(Hydranlic Power Transmission) 流体传动（Fluidpower) 液力传动（Fluid drive) 气压传动 (Pneumatics)(二)钻机驱动类型1、机

30、械驱动2、电驱动3、复合驱动交流变频电驱动钻机交流变频电驱动钻机交流变频电驱动钻机的性能特点交流变频电驱动钻机的性能特点 采用先进的全数字化交流变频技术，通过PLC、触摸屏和气、电、液及钻井仪表参数的一体化设计，实现钻机智能化司钻控制。 钻机采用宽频大功率电机驱动，完全实现了绞车、转盘和泥浆泵全程调速。 钻机绞车为单轴齿轮传动，一档无级调速，结构简单，性能可靠。刹车采用液压盘式刹车和电机能耗制动相结合的方式。 绞车利用主电机或独立电机实现自动送钻，并对起下钻工况和钻井工况进行实时监控。 采用智能软启动装置、ET200或ASI模块实现对MCC系统的保护和监控。 智能化游车位置控制，具有防止“上碰

31、下砸”的功能。 具有气、液失压、电控系统及电机故障、转盘扭矩限制和泵压限制等保护功能。 可配独立的司钻控制房。气、电、液控制、钻井参数及仪表显示统一布局，通过PLC实现钻井全过程的逻辑控制、监控和保护，并可实现数据的储存、打印和远程传输。司钻在房内即可完成全部操作，改善了司钻的工作环境，减轻了劳动强度。 可配顶部驱动钻井装置。 可配整体移动滑轨，满足丛式钻井时井位间迁移的要求。 (一一)驱动设备概要驱动设备概要 目前，钻机的驱动类型主要有柴油机直接驱动、柴油机液力驱动、柴油机(交)直流电驱动和工业电网电驱动四类。我国石油矿场多采用柴油机作动力，即使是电驱动钻机，它的发电机仍是由柴油机驱动。一些

32、最大的陆地和海洋用深井钻机一般还是由柴油机来直接的或间接的驱动发电机，然后由电动机带动钻机的各个设备或部件。柴油机的启动、运转和停车安全要求主要有：柴油机的启动、运转和停车安全要求主要有：(1)柴油机的启动：打开气源阀门，将油门手柄大约调到怠速范围内；按下自动停车扳杆手柄，使自动停车装置拨叉与齿条上的档块脱开，使油泵齿条处于供油位置；按下启动按钮，预供油泵开始泵油，当油压达到规定的压力时使气马达运转，驱动柴油机启动。每次启动时间不得超过15s。如三次不能启动，则应查明原因；启动后，应立即松开启动按钮，并用停车手柄控制齿条，以免转速瞬时上升；待柴油机转速调到怠速正常后，松开自动停车手柄，关闭气源

33、阀门，并观察仪表所指示的参数；用电马达启动时，首先用手动预供油泵泵油，按下启动按钮，使马达带动柴油机点火启动(每次启动时间不得超过5s，如三次不能启动，应查明原因)。(2)柴油机的运转：柴油机启动后应先空载运行，并检查机油压力及水泵供水是否正常；柴油机外观状况不得有漏油、漏水、漏气现象，所有零件固定牢固；排气管及呼吸器排烟正常，无异常声响；柴油机带上负荷后，即投入了正常运转。这时应注意仪表板上各仪表的数值；柴油机连续长时间使用时，负载不得超出规定的持续功率；当连续运行不超过12h时，负载不得超过规定的标准功率；新机初期运行50h后，应更换全部机油并清洗油底壳和机油滤清器。(3)柴油机的停车：停

34、车的具体步骤是卸去负荷，逐渐降低转速，怠速运转约5min，使各部分慢慢冷却到40以下，再将停车手柄扳到停车位置。正常情况下严禁带负荷停车。冬季停车后，若长时间不用，应适时放掉冷却水；若环境温度低于机油凝固点时，也应放出机油。在特殊情况下紧急停车后，应立即打开气缸盖放气螺塞，用人力盘车23圈。 (二二)传动系统概要传动系统概要 由动力机到工作机的传动系统，有的很简单，如单独驱动；有的则比较复杂，有各种并车、变速、倒车机构。不可调速的动力机不能满足绞车或转盘的要求，传动系统就是要解决变速变矩的问题。钻机传动系统的基本功用是将动力机发出的动力分别传送给各工作机，即绞车、转盘、钻井泵等，主要解决增矩减

35、速、变矩变速、并车、正倒车以及传动脱离或挂合问题。钻机传动系统的总体布置有统一驱动(如大庆130型、ZJ45型钻机)、分组驱动(如车装钻机)和单独驱动(电驱动钻机)三种形式。传动系统各传动部分护罩必须完好，固定牢靠。机房四周栏杆要安装齐全，固定牢靠，梯子稳固且有光滑的扶手。 柴油机驱动柴油机驱动机械传动机械传动 柴油机驱动机械传动钻机是指以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮、V带等不同组合的传动形式驱动的钻机。 齿轮钻机根据主传动副的类型分 V带钻机 链条钻机一、柴油机的类型和特征柴油机的驱动特点柴油机的特性 外特性 负荷特性 调速特性 通用特性柴油机V带和平带V带带 传递扭矩，改变运动

36、方式并对旋转机械做动平衡矫正，防振动和噪声。万向轴并车传动装置并车传动装置二、V带钻机三、齿轮钻机四、链条钻机电驱动钻机电驱动钻机& 电驱动钻机与机械驱动相比所具有的优越性是 传动效率高； 对负载的适应能力强； 安装运移性好； 处理事故能力及对机具的保护能力强； 易于实现对转矩、速度、加速度及位置的控制； 易于实现钻井的自动化和智能化等诸多优越性能。& 电驱动钻机按其发展分为（1）交流电驱动钻机（ACAC）（2）直流电驱动钻机（DCDC）（3）可控硅整流直流电驱动钻机（ACSCRDC），其特点：平滑调速，在载荷变化大的情况下，启动和制动动平稳。（4）交流变频电驱动钻机（ACVFDAC）司钻电控

37、台的使用安全要求主要有：(1)一般情况下不要打开箱门。遇到阴雨潮湿的天气时，可打开加热器，使司钻电控台内保持干燥。每隔一段时间检查司钻电控台的密封情况、元器件的锈蚀情况、仪表板上指示灯的好坏，发现问题及时排除。(2)绞车、钻井泵一般采用双电机方式工作，仅在某电机或相应的传动箱有故障时才可单电机工作。(3)转盘不能双电机工作。根据需要，司钻可以随时改变转盘最大扭矩限制值。将“转盘扭矩限制”旋钮转到不同位置，使转矩限制值在额定转矩值范围内调节，“转盘转矩表”指示出相应的工作转矩电流值。(4)若要改变绞车转盘的运行方向，首先应把给定手轮转到“零”位，然后把“工作选择”开关转到“停”位，再转到相反的位

38、置。系统自检后，再转动给定手轮，使绞车转盘反向运行。(5)不管司钻操作钻井泵、绞车还是转盘，一定要监视功率百分表指针所在的区域。若指针指在绿区，表示发电机组工作在最佳工况区；若长期指在黄区，则表示发电机组的负荷太轻，如果此时至少有两台发电机并网运行，可通知电工停掉一台机组；若指针指在红区，表示发电机组负荷太重，司钻应减负荷并通知电工再并一台机组，否则，可能会造成“高负荷”故障。(6)绞车、转盘、钻井泵，如果长时间不用，可通知岗位人员断开相应的传动箱主断路器。 电传动系统电传动系统(以以ZJ50D钻机钻机) 石油钻机电传动系统由多台柴油发电机组并网发出50Hz、600V的交流电经SCR传动柜整流

39、为0V750V直流电去驱动绞车、转盘和钻井泵；经MCC控制柜变交流600V为380V220V去驱动钻井辅机及提供井场照明。电传动系统的使用安全技术要求主要有：电传动系统的使用安全技术要求主要有：(1)应随时检查SCR房、MCC房内的制冷设备运转情况，确保房内温度不高于27，以免各电器元件因温度升高而失灵或损坏，环境温度+20时，相对湿度不大于90。(2)周围环境中不应有过量的酸、碱、盐、腐蚀性气体和爆炸性气体；(3)SCR房重22T，MCC房重18T，吊装时必须用两台吊车从房子两端抬着吊装，以免房子变形使房内电器件受损。(4)3台发电机组及SCR房就位后，各房之间要连接好活动翻版以防雨雪，每个

40、房内必须配备灭火器和应急灯，安装符合防爆要求的电气线路和照明灯。(5)管线槽要铺设整齐，电缆线、气管线、水管线要平整，对应连接，不得接错。(6)经常检查螺钉紧固部位是否正常。 (7)定期清理母线与支撑件(地线)间、插头座的插针间和SCR的散热器上的灰尘。 (8)平时要注意检查保护电路是否正常。 (9)定期检查和清理电动机的空气过滤器和碳刷。 (10)每班必须检查开关、指示灯是否正常；熔断器是否正常；风机和空调是否工作正常；发电机负荷分配是否均衡。 (11)每月应检查所有接线端子的螺钉是否松动；导线有无磨破；保护电路是否正 常；电接点处有无异常现象；继电器工作是否正常；清除柜内的灰尘情况。 (12)每年应停电进行一次全面检查 (13)当发电机组不运行时，务必将发电柜上的“运行”开关旋至“停机”位置，以保证蓄电池不致放电。特别是钻机搬运过程中，必须保证“运行”开关处在“停机”位置。 本章小节1、注意钻井地面专用工具的不同用途。2、能知道井口机械化设备的用途及操作。3、明确方钻杆旋口器的作用。