钻机的驱动与传动
钻机驱动设备与传动系统
④ 通用特性
最内层的等油耗率曲线 表明发动机最经济的工 作范围。 Z12V190B柴油机的通 用特性曲线
13
(4) 石油机械常用柴油机
① Z190系列钻机柴油机
济南柴油机厂研制生产的Z190系列柴油机包括 有 Z8V190，Z8V190-1，Z8V190-2和Z812V190B， Z12V190B-1，Z12V190B-2等基本机型及相应的 配套机座（即带有风扇、水箱和底架的动力机组， 如PZ12V190B）。此外，还发展有能适应不同环 境、满足不同性能要求的专用机型。 Z190系列柴油机是国产钻机用动力机，也可用 于固定发电、船舶、内燃机车及其他工程机械。
10
② 负荷特性
定转速下，ge,GT,tr,pk随功率Ne 而变化的规律，称负荷特性，其 中GT为每小时油耗。 依据负荷特性，可确定动力机在 定转速下工作时的经济负荷，即 耗油率最小的功率范围。由坐标 原点引射线与ge曲线相切，切点 所对应之功率即最经济的功率， 因为该点Ne与ge比值最大。 Z12V190B型柴油机负荷特 性曲线。
170000 26000 70～100℃ -
26
6.3 柴油机驱动钻机工作特性
（1）绞车、转盘、钻井泵负载特点及对驱动特性的要求 ① 绞车 按绞车工作特点，对动力机组的要求是： a、能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围5～10。
b、具有短期过载能力，以克服启动动载、振动冲击和轻 度卡钻。
液力偶合器主要由泵轮，涡轮、外壳和输入输 出轴组成。
19
柴油机－偶合器驱动主要优点是：传动柔性，可吸 收震动与冲击；涡轮轴可随外载变化而自动变速， 可防止工作机过载，即使外载增加导致涡轮制动， 动力机（主动轴）仍可以某一转速工作而不熄火。 扭矩的计算式为：
钻井八大件与钻井八大系统
钻井八大件与钻井八大系统钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘1井架井架由井架的主体、人字架、天车台、二层台、工作梯、立管平台、钻台和井架底座等几个部分组成，主要用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡等提升设备与工具。
2天车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。
3游车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。
4大钩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DG—130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MC—400型游车大钩。
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，用止动板防止两支撑轴移动。
钩身与钩杆用轴销连接，钩身可绕轴销转一定角度。
5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，是钻机的主要工作机械之一。
其功用是：提供几种不同的起升速度和起重量，满足起下钻具和下套管的需要；悬挂钻具，在钻进过程中送钻和控制钻压；利用绞车的猫头机构上、卸钻具螺纹；作为转盘的变速机构和中间传动机构；当采用整体起升式井架时用来起放井架；当绞车带捞砂滚筒时，还担负着提取岩心筒、试油等项工作；帮助安装钻台设备，完成其他辅助工作。
石油钻井八大系统
不含离心机
石油钻机的组成
八大系统
一、起升系统
二、旋转系统
三、钻井液循环系统
四、传动系统
五、控制系统
徐 闹
六、动力驱动系统
七、钻机底座
八、钻机辅助设备系统
4、动力系统
作用： 为绞车、转盘、钻井 泵提供动力
组成： 柴油机或柴油发电机、 电动机
5、传动系统
作用 把柴油机或柴油机 组的动力分配到各 个工作机组
用以处理加重钻井液时，可除去钻井液中多余的胶体，控制钻井液粘
振动筛 度，回收重晶石；处理旋流器底流，可回收液相，减少淡水和油的浪
费。
3.4、泥浆净化设备
泥浆净化设备工作流程示意图 1一振动筛处理过的泥浆 2一清洁泥浆 3一水力旋流器 4一细目振动筛 5一排出固体颗粒 6一筛网底流 7一泥浆返回循环系统
组成 机械传动、电动传 动、液压传动
6、控制系统
作用 指挥各系统协调工 作
组成 司钻控制台、各种 控制阀门、离合器 和线路
石油钻机的组成
八大系统
一、起升系统
二、旋转系统
三、钻井液循环系统
四、传动系统
五、控制系统
六、动力驱动系统
七、钻机井架和底座
陈
八、钻机辅助设备系统
德 鹏
7.1.2、井架类型
井架类型（按井架的整体结构形状划分） ①塔形井架 ②前开口井架（Π形） ③A形井架 ④伸缩井架 ⑤桅形井架 ⑥直立套管井架
目前国内常用的石油钻 井井架有塔型和AБайду номын сангаас两种。
7.1.3、井架的结构
1）井架本体1：空间桁架结构； 2）天车台5：安置天车和天车架； 3）天车架6：安装、维修天车； 4）二层台4：包括井架工进行
钻井设备介绍
石油钻机drilling rig:用于钻油气井和开采地下石油天然气的成套设备。
通常由起升系统、旋转系统、钻井流体循环系统、动力驱动系统、传动系统、控制系统、钻机辅助设备等构成。
功能：1.通过钻柱给钻头提供必要的钻速、扭矩、钻压，以破碎井下岩石达到钻探目的。
2.循环系统能及时清洗井底产生的碎屑，并使之携带出地面，以利于钻头在井下继续钻进。
3.起升系统能以一定速度起升井内钻柱和下放钻柱，并能下放套管。
4.钻井过程中，钻柱可能在井内发生遇阻、卡钻等情况，钻机必须有能处理以上事故的能力。
5.钻完一口井后钻机必须有移动性和拆装能力。
分类按钻井能力不同分类：浅井钻机、中深井钻机、深井钻机和超深井钻机。
按驱动方式来分类：机械驱动钻机mechanical drive rig、直流电驱动钻机AC-SCR-DC drive rig、交流变频电驱动钻机AC-VFD-AC drive rig、机电复合驱动钻机和液压钻机hydraulic drilling rig；按搬家rig move、安装、移动方式不同区分:撬装钻机skid-mounted rig、车装钻机self-propelled rig、拖挂式钻机trailer-mounted rig、整体移动钻机unitary move rig；按使用场合分类：陆地钻机、海洋钻机、沙漠钻机、极地钻机；此外还有区别与常规钻机的斜直井钻机。
基本参数1.名义钻深：钻机在规定的钻井绳数下使用规定的钻杆柱时，钻机的经济钻井深度。
2.最大勾载：在规定的最多绳数下，下套管、处理事故或进行其他特殊作业时，大钩不允许超过的载荷。
3.绞车额定功率、游动系统绳数、钻井钢丝绳直径、钻井泵单台功率、钻盘开口直径、钻台高度、井架高度。
井架derrick树立于钻台上用于石油钻井时提升和下放钻具的起重架。
主要有井架主体、天车台、立管操作台、下套管扶正装置和工作梯组成。
按主体结构可分为塔型架、K型架cantilever mast、A型架A-mast(具体包括伸缩式K型架telescoping mast和垂升式K型架bootstrap mast)。
钻机配套规程
第一章钻机主要技术参数第一节主要钻机技术参数一、石油钻机的形式石油钻机的形式包括：驱动形式、传动形式、移运方式驱动方式分为：机械驱动钻机、复合驱动钻机、电驱动钻机和液压驱动钻机。
其中电驱动又分为：交流电驱动、直流电驱动和交流变频电驱动传动形式分为：链传动、胶带传动和齿轮传动移动方式分为：块装式钻机、自行式车装钻机和拖挂式车装钻机二、石油钻机的基本型号及配置参数（一）、钻机型号表示方法：（三）、在用钻机的性能特点及基本参数1、直流电驱动钻机采用先进的AC-SCR-DC电传动技术，绞车、泥浆泵分别通过直流电动机独立驱动，实现无级变速。
平行四边形整体起升底座，有双升式（弹弓式）和旋升式两种结构，钻台面分9m和10.5m两种。
绞车采用整体链传动设计模式，设有机械变档装置，配备液压盘式主刹车系统和电磁涡流辅助刹车（也可选配气控盘式刹车），配备独立自动送钻装置;转盘可通过链条箱从绞车取力传动，也可采用单独的直流电机驱动方式。
直流驱动钻机主要技术参数2、交流变频电驱动钻机钻机采用先进的全数字交流变频技术，以PLC逻辑控制技术为核心，通过电、气、液一体化设计控制。
绞车、泥浆泵分别通过宽频大功率交流变频电动机独立驱动，能实现全程无级变速。
平行四边形整体起升底座，有双升式（弹弓式）和旋升式两种结构，钻台面分9m和10.5m两种。
绞车为单滚筒齿轮传动，一档无级调速，主刹车为液压盘式刹车，辅助刹车为电机能耗制动，并能通过计算机定量、定位控制制动力矩; 转盘交流变频电机带二级变速传动箱驱动，可实现全程无级变速，传动效率高，并可满足高转速、大扭矩的要求交流变频驱动钻机主要技术参数交流变频驱动钻机主要技术参数续表3、复合驱动钻机主机模块采用前高后低的布置方式，动力和传动系统低位安装，底座采用箱块式或前台旋升后台块装结构。
动力传动采用柴油机+液力偶合器+整体链条并车箱驱动绞车和泥浆泵，同时并车箱可带节能发电机和自动压风机。
转盘采用交流变频电机或直流电机独立驱动。
长螺旋钻机工作原理
长螺旋钻机工作原理
长螺旋钻机是一种用于探矿或取样的重要工具，它的工作原理如下：
1. 钻杆与刀翼：长螺旋钻机通过钻杆将钻头与钻机连接起来，钻头的末端装有刀翼。
刀翼通常由硬质合金制成，能够在地下环境中切削岩石或土壤。
2. 旋转机构：长螺旋钻机通常配备有一套旋转机构，通过电动机或燃气发动机提供转动力，使钻杆与刀翼能够旋转。
旋转速度可以根据实际需要进行调节。
3. 推进机构：长螺旋钻机通常还配备有一套推进机构，用于将钻杆与刀翼推进到地下。
推进机构通常由液压系统或机械机构驱动，能够提供足够的推进力。
4. 钻控系统：长螺旋钻机配备有钻控系统，通过操作面板或遥控器控制钻机的工作。
操作人员可以根据需要来控制旋转速度、推进力度等参数，以确保钻机的安全工作。
5. 钻芯提取：长螺旋钻机在钻进过程中，会将钻芯带回地面。
钻芯是从地下取得的样本，可以用来进行地质调查和分析。
总体来说，长螺旋钻机的工作原理是通过旋转钻杆与刀翼，以及推进机构将钻头推进地下，并通过钻芯提取样本。
同时，操作人员可以通过钻控系统对钻机进行控制，以达到预期的钻进效果。
旋挖知识点总结
旋挖知识点总结1. 旋挖钻机的工作原理旋挖钻机是一种多功能、高效的土层钻探设备，其工作原理主要包括机械传动、液压传动和旋挖钻头的工作原理。
1.1 机械传动旋挖钻机通过发动机驱动液压泵，产生高压油液，通过液压传动系统，将高压油液传递给液压缸，驱动设备进行运动。
同时，机械传动系统将发动机的动力转化为旋挖钻杆的旋转和推进力。
1.2 液压传动液压传动系统是旋挖钻机的主要动力来源，通过控制液压泵、液压缸和控制阀等部件，实现设备的运转、旋转和钻进操作。
1.3 旋挖钻头的工作原理旋挖钻头是旋挖钻机的核心部件，其工作原理是通过旋转钻杆和旋挖钻头，对地下土层进行钻探和取芯。
钻杆连接在旋挖钻头的上部，通过旋转钻杆，旋挖钻头在地下土层中产生旋转和锤击作用，将土层破碎并取芯上升到地面。
2. 旋挖钻机的操作方法旋挖钻机的操作方法包括机械操作、液压操作和安全操作。
2.1 机械操作在使用旋挖钻机之前，需要对设备进行机械操作，包括检查机械传动系统是否正常、润滑部件是否充足、各部件是否松动或损坏等。
在操作过程中，需要根据设备的工作规程，掌握设备的启动、停止、转向、振动和行走等操作方法。
2.2 液压操作液压传动系统是旋挖钻机的关键部件，正确操作液压系统对设备的正常工作至关重要。
在操作过程中，需要根据设备的液压图纸和操作规程，熟悉液压泵、液压缸、控制阀等液压元件的工作原理和操作方法，确保设备的安全高效运行。
2.3 安全操作安全操作是旋挖钻机操作的首要任务，操作人员需要严格遵守设备的安全操作规程，正确使用安全带、安全帽、防护眼镜等个人防护装备，确保操作人员的人身安全。
在操作过程中，还需要注意设备的稳定性、工作环境的安全性、周围人员的安全等方面，确保设备的安全运行。
3. 旋挖钻机的安全注意事项旋挖钻机作为一种大型机械设备，操作过程中存在较大的安全隐患，操作人员需要严格遵守相关的安全操作规程，注意以下几点安全注意事项：3.1 设备的稳定性在使用旋挖钻机进行施工作业时，需要确保设备的稳定性，避免设备倾覆或滑动等意外事故。
常见工程钻机种类及工作原理
常见工程钻机种类及工作原理一、冲击式钻机靠钻具的垂直往复运动，使钻头冲击井底以破碎岩层。
其结构简单，没有循环洗井系统，岩屑的清除与钻机不能同时进行，因而功效较低。
钻井深度一般在250米以内，有时可达500～600米。
主要有2种：①冲抓锥。
利用钻具本身的重量冲击地层。
钻具的下端是几个可以张合的尖角形抓瓣，当钻具在自身重量作用下向下运动时，抓瓣张开，切入岩层，然后由卷扬机通过钢丝绳提升钻具，抓瓣在闭合过程中将岩屑抓入锥体内，提出井口卸出岩屑。
钻井深度通常为40～50米，最深达100～150米。
②钢丝绳冲击式钻机。
由桅杆和装在顶端的提升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具、电动机等组成。
作业时，电动机通过传动装置驱动冲击机构，带动钢丝绳使钻具作上下往复运动，在向下运动时靠钻头本身的重量切入并破碎岩层，向上运动靠钢丝绳牵引。
钻头冲程为0.5～1米，冲击频率30～60次／分。
岩屑由抽砂筒清出地面，钻进与清除岩屑同时进行。
二回转式钻机依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。
主要有5种：（1）锅锥。
利用其锅锥形钻具旋转切削土层。
根据钻具的大小分别称大锅锥和小锅锥，可由人力或动力驱动。
切下的土屑落到锅内，提升到地面卸出。
其结构简单，功效低，适宜于一般土层或砂卵石土层。
钻井深度小锅锥为80～100米，大锅锥为30～40米。
（2）循环泥浆洗井转盘式钻机。
由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。
作业时，动力机通过传动装置驱动转盘，由主动钻杆带动钻头旋转破碎岩层。
有正、反两种循环方式。
正循环钻机工作时，井底岩屑通过钻杆外的环形通道被带出井口，在沉淀池沉淀后，泥浆流回泥浆池供循环使用。
反循环钻机工作时，泥浆在沉淀池沉淀后从井口自行流入井底，携带岩屑的泥浆则由砂石泵经钻头水口通过钻杆内腔向上抽吸出井，回沉到沉淀池。
钻机在钻杆内形成很高的上升流速，排出岩屑和卵石的能力较强，钻井速度快，适用于土层、砂层和卵石直径小于钻杆内径的松散地层。
石油工程概论第3章钻井设备和工具
.
第二节 钻井工具
井下工具 井口工具
一、井下工具
水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。 主要包括钻头和钻柱。
1、钻头
直接破碎岩石形成井眼的工具。
影响钻井速度最直接的因素之一
.
衡量钻头破岩效率高低的主要指标有钻头进尺和机械钻速。
钻头寿命： 在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻时间 (包括划眼——在已钻出的井眼内旋转送钻、 修整井壁的过程)，单位为h；
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状
阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
.
刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻柱横振
钻 柱 纵 振
.
3、循环系统
泥浆池 泥浆泵 立管 水龙带 分离装置
加重装置
功能：
①从井底清除岩屑； ②冷却钻头和润滑钻具。
废水池
泥浆泵号称钻机的“心脏”
.
泥浆泵
水龙带 水龙头
立管 地面管汇
方钻杆
泥浆振动筛 泥浆池
钻杆 环空
钻屑下滑
钻铤 井眼
钻头
3、循环系统
→循环介质
泥浆功能：
1、悬浮和携带钻 屑
➢ PDC钻头适应于软到中硬的大段均质地层，不适合钻软 硬交错的地层和砾石层。
➢ 与牙轮钻头相比，PDC钻头宜采用低钻压、高转速钻进。 ➢ 钻头下井前，井底要清洁，无金属落物，新钻头钻进时，
钻机的驱动与传动资料重点
2020/10/27
石油钻采机械
钻机的驱动与传动
9
石油钻采设备 第一节 概 述
钻机的驱动与传动
在处理井喷事故时，有时要求微调泵的排量。为此要求动力 传动系统具有一定的调速范围，R＝1.3～1.5即可满足要求。
钻井泵一般为无载启动，启动不频繁，对启动转矩、超载能力 的要求低于绞车，但为了克服钻井过程中可能出现的蹩泵，要求 动力传动系统具有短时过载能力。
2020/10/27
石油钻采机械
12
石油钻采设备
第一节 概 述
钻机的驱动与传动
2．统一驱动方案
统一驱动：首先将2～4台动力机并车，然后再统一分配并传递给转盘、绞
车、钻井泵三工作机。
特点：1）装机功率利用率高；
2）各动力机可以互济； 3）驱动系统复杂，传动效率低，安装找正困难。 机械钻机广泛采用统一驱动方案。 示例1：三台柴油机由胶带并车统一驱动钻机 ZJ45J 。国产ZJ32J·2钻机也属此类型。 示例2：三台柴油机—变矩器由链条并车统一驱动钻机F320—3DH 。国产 ZJ45链条 钻机也属此类型。
石油钻采设备
钻井机械
钻机的驱动与传动
第五讲 钻机的驱动与传动
一、 概述 二、 柴油机直接驱动机械传动钻机 三、 柴油机加液力驱动机械传动钻机 四、 电驱动钻机
2020/10/27
石油钻采机械
1
石油钻采设备 钻 井 机 械
钻机的驱动与传动
第一节 概述
一、工作机的负载特点及对驱动特性的要求； 二、典型驱动方案； 三、驱动设备的特性指标； 四、钻机驱动类型
泵对驱动传动的要求是： 1）动力机要有足够的过载能力； 2）动力机具有一定的柔特性（R＝1.3～1.5）。
钻井设备八大系统
授课讲义1、动力驱动设备现在，陆地钻机、海洋钻机大多数采用柴油机作为动力；但也有用柴油机带动交（直）流发电机经过整流后，用直流电动机作为钻机的动力；还有用交（直）流电动机为动力直接驱动钻机设备；燃气轮机作为钻机的动力正在发展中。
蒸汽机作为钻机的动力驱动设备早已过时了（早期钻机大部分采用蒸汽机作为动力驱动设备）。
钻机除动力机外还应有必要的辅助设备。
目前，深井钻机的动力驱动用柴油机总功率已由几百千瓦发展到几千千瓦以上，动力机组一般由3—5台柴油机组成。
190系列柴油机是一种用途广泛的高速大功率柴油机，可作为石油钻探、固定发电、工程机械、铁路牵引和工程船舶等设备的动力装置。
190系列柴油机包括有Z8V190、Z8V190--1、Z8V190--2、Z12V190B、Z12V190B--1和Z12V190B--2等基本机型，及其相应的配套机组（及带有风扇、水箱和底架的动力机组，如PZ12V190B型柴油机）。
除此之外，还要多种能适应不同环境、满足不同性能要求的变型产品，如适应于海拔3000米以上高原地区的Z12V190BY--1和PZ12V190BY--1型；适用于沙漠地区的Z12V190BYM--1和PZ12V190BYM--1型，以及柴油发电机用多种专业机型。
2、起升系统设备起升系统设备是由绞车、井架、天车、游动滑车（游车）、大钩及钢丝绳（大绳）等组成。
游动系统（天车、游车、钢丝绳）及大钩悬挂在井架内。
绞车的起升工作是动力通过传动装置传递的。
起升作业时还用一些辅助设备，如吊环、吊卡、卡瓦、吊钳及钻具运移机构等。
起升系统设备的主要功用是起下钻具、控制钻压送钻、更换钻头和下套管等。
有时还要处理井下复杂情况和辅助起升重物。
3、旋转系统设备旋转系统设备是由地面的转盘、水龙头（动力水龙头）和井下钻具（井下动力钻具）、钻头等组成。
该设备的主要功用是带动井下钻具、钻头等旋转、破碎岩石（钻进）及连接起升系统和钻井液循环系统。
第二章 石油钻机总论
一、钻机的组成
石油钻机由多种机器设备组成，是具有多种功能的联 合工作机组，陆地上主要使用转盘旋转钻机，也称常 规钻机，主要包括以下八大系统： 1. 地面旋转送进设备 2. 循环系统设备 3. 起升系统设备 4. 动力驱动设备 5. 传动系统设备 6. 控制系统和监测显示仪表 7. 钻机底座 8. 辅助设备
电动机等）多台的特点，而且特性单一。 2. 钻井操作不连续，其中辅助生产的起下操作耗费了巨大
的能量。 3. 工作地区广阔，自然条件恶劣，野外流动作业，要求钻
机有很强的适应能力和很高的移运性能。 4. 机械化自动化程度低，手工操作繁重，工业卫生条件差。 ➢ 这就对石油产品设计、制造的现代化水平提出了要求：
返回
一、钻机分类
➢石油钻机：用来钻油、 气井的一整套钻井设备。 •钻机随着某种钻井方法、 钻井工艺的出现而产生， 又随着钻井技术的不断发 展而发生相应的变化。
1. 按钻井深度：浅井 钻机、中深井钻机、深 井钻机、超深井钻机
2. 主传动副类型：胶带并车传动（皮带钻 机）、链条并车传动（链条钻机）、锥齿轮－ 万向轴并车传动（齿轮钻机）
除泥器
除砂器
3. 起升系统设备
• 起升系统设备由钻井绞车、 辅助绞车、游动系统（钢 丝绳、天车、游动滑车及 大钩）和井架组成；以起 下钻具、下套管，辅助完 成钻井生产。
• 此外，还有用于起下钻操 作的井口工具及机械化设 备（吊卡、卡瓦、动力大 钳、立根移运机构等）。
➢钻井绞车的功用：
• 1）起下钻具、下套 管；
速度，悬持钻具； • 2）正常钻进时，控制滚筒转动，以调节钻压，送
石油钻采设备第二章钻机的驱动与传动讲解
优势：装机功率利用率高； 可调剂各工作机不同
的功率需求； 动力机可互济；
劣势：传动复杂； 效率低；
柴油机-变矩器驱动
安装困难
链条并车 7
二、典型驱动方案
方案3、分组驱动
优势：驱动简单； 利用率高； 安装方便；
主绞车可不 装在搞钻台 可满足工作 机布置要求
交流电动机 直流电动机
8
三、驱动设备的特性指标
(3)K值大，使机组适应外载变化的能力大大增强， 例如，在高效区范围内K≥2（柴油机本身K：1.0～ 1.15)；在重载时可高达3.5～4，使钻机解除事故， 负载启动能力强，操作平稳。
39
柴油机－变矩器驱动优势：
2、倒车：齿正车，链倒车；双锥齿轮正倒车； 链正车，齿倒车
双锥齿轮正倒车
27
链正车，齿倒车
28
六、机械传动系统
1、并车：柴油机直接驱动；胶带（皮带）并车； 柴油机液力驱动；链条并车
2、倒车：齿正车，链倒车；双锥齿轮正倒车； 链正车，齿倒车
3、减速与变速：3~5此减速；转盘调速范围5~10，一般
4、转换方向
1、适应系数：K=最大稳定扭矩/额定扭矩 2、速度范围：R=最高稳定转速/最低稳定转速 3、燃料的经济性：同样功率下消耗燃料费用 4、发动机比质量：K=发动机质量/额定功率 5、使用经济性：燃料经济性；工作地区适应性；启
动性；灵活性；可靠性；安全性；的外特性
驱动机外特性： 扭矩M随转速n的变化规律
液 力 变 矩 器 涡 流 与 环 流
35
-
1-泵轮 2-涡轮 3-导轮 4-工作轮 内环 5-涡轮槽
36
液力变矩器外特性曲线 变矩系数 效率
37
4 钻机的驱动与传动
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
按照采用的动力设备的不同，分为机械驱动与电驱动两大类。 机械驱动以柴油机为动力机；电驱动以直流或交流电动机为动力机。
柴油机直接驱动(皮带并车) （比如ZJ45J ） 机械驱动 柴油机+液力装置驱动 （比如ZJ45L钻机） AC—AC驱动 钻机驱动类型 电驱动
（已退出历史舞台）
1．绞车
理论功率曲线：QV＝C是理想功率
曲线,即图中曲线1
工作特点: 绞车的载荷曲线 是沿曲线2 ？* 实际功率曲线：曲线3是分级变速时的 曲线，可见功率利用不充分，阴影三 角面积是未被利用的功率。
2014-4-26
石油钻采机械
5
石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
绞车对驱动传动的要求是：
(1)能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围
2014-4-26
石油钻采机械
8
石油钻采设备ຫໍສະໝຸດ 第一节概 述钻机的驱动与传动
3、泥浆泵对驱动传动的要求
正常工作时，在不会造成井壁
冲蚀的前提下，为了提高钻进速度，
要充分利用泵的功率。在理想情况 下，泵的排量与泵压的关系曲线为
一双曲线。
但在实际操作中，钻井泵在一 定的冲次下工作，为使泵不至于超
载，通常采用换缸套的办法。
2014-4-26
石油钻采机械
11
石油钻采设备
第一节
概 述
钻机的驱动与传动
特点：
1）传动系统简单、效率高；
2）工作机间无机械形式的联系，便于钻机在井场进行平面布置； 3）但装机功率利用率低，动力机不能互济。
2014-4-26 石油钻采机械 12
石油钻采设备
5.2柴油机驱动--机械传动
二、V带钻机
1.大庆130钻机和ZJ32J钻机(新标 准为ZJ40／2250J) 我国从1951年开始引进苏联5Д 型钻机，1958年兰州石油机械厂建
厂开始生产仿苏ZJ-130型皮带钻机。
二、V带钻机
大庆130型钻机
在70年代中期由江汉石油管理局钻采设备研究所设计，兰州石 油化工机械厂制造的大庆130型钻机成为我国油田相当长时期钻深 1900～3200m井的主力设备。这是在原苏制5Д型钻机和我国仿制的 ZJl30型钻机基础上改进成为三台柴油机驱动的皮带钻机 。
3.国产Z190系列柴油机
随着石油钻探技术和装备的更新，以及我国的油气开发趋势， 对钻机动力提出了以下要求： （1）适应沙漠纵深地区风沙大、日温差大以及自动化程度高、无 人值守的要求； （2）适应高原、高寒地区空气稀薄、超低温的环境； （3）深井钻探，要求柴油机单台功率大、载荷变化频繁，在部分 载荷下经济性好； （4）每台钻机配备柴油机台数少，移运方便； （5）能远距离控制，可靠性高，故障率低。 为适应上述要求，190系列柴油机在近十年来性能和可靠性都有 较大的提高。例如主导产品Z12V190B改型为G12V190ZL，于1999年 研制成功。该型柴油机在性能指标、可靠性、自动监控、解决 “三漏”和外观质量等方面都有显著提高。
电驱钻机用柴油机了解内容一柴油机的类型与特性二v带钻机三齿轮钻机四链条钻机二v带钻机采用v带作为钻机主传动副采用v带将多台柴油机并车统一驱动各工作机组及辅助设备且用v带传动驱动钻v带并车具有传动柔和并车容易制造简单维护保养方便的优点
5.2 柴油机驱动—机 械传动
内容回顾
1.钻机的组成？ 2.钻机的三大工作机组？
2.ZJ50型钻机 （新标准为ZJ50／3150J)该 型钻机用于钻3000－4500m 深的油气井。它由兰石油化 工机械厂于1982年底通过鉴 定后投入成批生产的皮带钻 机(至1988年共生产140台)， 其基本参数符合GBl806-79 的规定。
旋挖钻工作原理
旋挖钻工作原理
旋挖钻工作原理是通过驱动钻杆旋转将切削齿或钻头带动土层切削，并通过钻杆内的泥浆循环系统将切削的土层带出钻孔。
具体工作原理如下：
1. 钻杆系统：旋挖钻主要由钻杆组成，钻杆通过旋转运动将切削力传递给切削齿或钻头。
钻杆长度可以根据需要增加，以适应不同深度的钻孔。
2. 切削齿或钻头：切削齿或钻头是固定在钻杆末端的工具，用于切削土层。
切削齿或钻头通常具有锋利的锥形或圆形刀片，能够有效切割不同类型的土壤。
3. 泥浆循环系统：旋挖钻的钻杆内设有泥浆循环系统。
泥浆由泵送装置通过钻杆喷射到切削区域，带走切削的土层，并通过钻杆内的空心管将带走的土层带出钻孔。
泥浆还可以起到冷却和润滑的作用，减少切削齿或钻头的磨损。
4. 驱动设备：旋挖钻通常由液压系统驱动，通过液压马达提供旋转力和推进力。
驱动设备能够控制钻杆的旋转速度和推进速度，以适应不同地质条件和工作要求。
总之，旋挖钻通过旋转的钻杆带动切削齿或钻头切削土层，并利用泥浆循环系统将切削的土层带出钻孔，从而实现地下工程中的钻孔作业。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5. 使用经济性
适应性系数K • • • •
M max K Me
Mmax——发动机稳定工作状态时发出的最大扭矩 Me ——发动机额定（标定）功率时的扭矩； K值大小表明： 动力机适应外载变化（增加）的能力。 K值大，表明动力机过载能力大。
nmax 速度范围R R nmin
• nmax——动力机最高稳定工作转速； • nmin ——动力机最低稳定工作转速。 R越大，表明动力机速度调节范围越宽。
单独驱动方案
• 传动系统简单、效率高； • 工作机之间没有机械形式的联系，便于钻机在井 场的平面布置。 • 动力机不能互济，装机功率利用率低。
统一驱动方案：
• 转盘、绞车、钻井泵三工作机由2～4台动力机并 车统一驱动； • 左图，三台柴油机由胶带并车统一驱动； • 右图，三台柴油机－变矩器由链条并车统一驱动
典型的分组驱动方案：
• 将三工作机分成两组，绞车、转盘为一组，钻井 泵为另一组，由动力机（柴油机或电动机）分别 驱动，也称为二分组驱动。
交流电二分组驱动（上图）：
• 转盘、绞车共用一个变速箱，由一台交流电动机 驱动； • 钻井泵由另一台交流电动机驱动；
直流电二分组驱动（下图）：
• 钻台上，两台直流电动机驱动绞车，并可通过绞 车去驱动转盘； • 钻台下，4台直流电动机二对一驱动两台钻井泵。
§5-1
概述
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求 二、钻机的典型驱动方案 三、驱动设备的特性指标 四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求
绞车的特点： • 若大钩提升速度能随载荷的 变化按理想功率曲线 QhV C 相应地改变， • 即沿右图中曲线1工作，这 是最理想的情况，功率利用 最充分。
绞车的工作特点，对动力机组的要求：
• 能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围 V R 5 ~ 10 。 V • 具有短期过载能力，以克服启动动载、振动冲击 和轻度卡钻。 • 绞车工作时起停交替，要求动力传动系统有良好 的启动性能和灵敏可靠的离合控制装置。 绞车驱动需要的是：具有恒功率调节、能无级变 速并具有良好启动性能的柔性驱动。
统一驱动方案：
• 装机功率利用率高，可并车调剂各工作机不同的 功率需要，动力机有故障时动力可互济。 • 但驱动系统复杂，传动效率低。
分组驱动方案的目的：
• 兼有统一驱动功率利用率高和单独驱动传动简单、 安装方便的优点； • 现代深井、超深井钻井采用7～9m高钻台，分组 驱动可实现转盘、辅助绞车（猫头轴）在高钻台 上，而主绞车不上高钻台的方案； • 满足丛式井钻机对工作机平面布置的要求： 转盘、绞车在钻台上并可随钻台一起作纵横方向 的移动，而钻井泵组不必移动。 因此转盘、绞车同钻井泵组不能有任何机械传动 方面的联系，必须进行两分组驱动。
KG
G Ne
kg / kw
• G ——发动机（包括必备的附件）的质量，kg； • Ne——额定功率，kw。 使用经济性
• • 除已特殊指明的燃料经济性之外，使用经济性尚包括： 对工作地区的适应性、启动性能、控制操作的灵敏程度、 工作的可靠性、安全性、持久性及维护保养难易性等。
§5-1
概述
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求 二、钻机的典型驱动方案 三、驱动设备的特性指标 四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性
§5-1
概述
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求 二、钻机的典型驱动方案 三、驱动设备的特性指标 四、钻机驱动类型及典型驱动设各类动力机有一些共同的技术经济指标， 可用来评价它们的动力性和经济性： 1. 适应性系数K 2. 速度范围R 3. 燃料（能源）的经济性 4. 发动机比质量
绞车的特点： • 若大钩提升速度V能随立根 数的每一次减少而相应增加 • 即沿曲线2工作，则功率利 用虽不是最理想的，也已很 充分。 • 但在机械变速有限档的情况 下，这是不可能做到的。
绞车的特点： • 曲线3是分级变速时的曲线 • 阴影三角面积是未被利用的 功率， • 可见功率利用不充分。
§5-1
概述
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求 二、钻机的典型驱动方案 三、驱动设备的特性指标 四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性
二、钻机的典型驱动方案
• • • 单独驱动方案 统一驱动方案 分组驱动方案
单独驱动方案
• 转盘、绞车、钻井泵三大工作机组，各由不同的 动力机一对一或二对一地进行驱动； • 电驱动钻机大都采用下图所示的单独驱动方案；
现代石油钻机具有绞车、转盘、钻井泵三大工作 机组，为适应石油钻井工艺过程的要求，工作机 组具有不同的负载特点和运动特性。 驱动设备和传动系统是为三大工作机组服务的。 • 驱动设备，或称动力机组，提供工作机需要的动 力和运动。 • 传动系统，将动力机和各工作机联系起来，将动 力和运动传递并分配给各工作机。 钻机驱动设备类型的选择和传动系统的设计，必 须满足钻井过程中各工作机对驱动特性及运动关 系的要求，并具有良好的经济性。
通常所说的柔性，即指K值大、R值大， • 即动力机随外载增加（或减少）而能自动 增矩减速（或减矩增速）的范围宽。
燃料（能源）的经济性 • 指的是提供同样功率时所消耗的燃料费用。 • 柴油机、燃气轮机，以耗油率来表征； • 电动机，则以耗电量、功率因素来表征。
发动机比质量 • 即每单位功率（KW）的质量：
max min
钻井工作对转盘的要求： • 转速调节范围R=5～10。 • 能倒转、能微调转速以处理事故。 • 有限制扭矩装置，防止过载扭断钻杆。 转盘配备的功率是一定的，具有恒功率调节、能 无级变速的柔性驱动、能充分利用功率，但钻井 工艺有时要求恒转矩调节。
钻井泵一般都在额定冲次附近工作，负载的波动 幅度也不大，因此对驱动系统的要求比绞车、转 盘都简单。 钻井工作对钻井泵的主要要求： • 速度调节范围R=1.3～1.5，以充分利用功率； • 允许短期过载，以克服可能出现的蹩泵。