6000hp石油钻井绞车技术分析
石油钻机型式与基本参数标准
《石油钻机型式与基本参数》修订标准技术分析1标准制修订回顾70年代我国石油工业蓬勃发展，但装备落后。
在这种形势下，1975年原石油工业部与机械工业部联合组织成立了“钻机系列化及链条钻机调查小组”，1978年又成立了“三化小组”，在分析各国钻机标准及美国钻机和API规范的基础上，起草了我国《石油钻机型式与基本参数》标准。
1979报国家标准总局，经批准定为中华人民共和国国家标准，标准号为GB1806—79，于1981-01实施。
此标准在技术上的显著特点是，在最大钩载参数上突破了以往沿袭原苏联、罗马尼亚标准的作法，这两国标准基本上是根据综合井身结构下套管负荷需要来确定最大钩载；我国这次标准是在有关规范和设计准则要求下，最大限度地发挥钻机绞车本身能力可提供的负荷来确定最大钩载。
因此，该标准制订的这一参数比苏、罗标准均要大(见表1)，它较大地提高了钻机对地层和钻井工艺的适应能力。
表1GB1806—79与苏76*和罗75*标准的最大钩载对比注：*指1976年或1975年标准。
首次标准发布以来，至今已进行了2次修订，它们在规范和促进我国石油钻机发展上起到了重要作用。
前后标准对比见表2。
表2历次钻机标准主要参数对比2美国石油钻机技术基本作法美国在世界石油钻机技术和销售量上均属首位，与国际技术接轨实质上是与以美国为代表的技术作法及采用API规范接轨。
我国石油钻机标准采纳了这一趋向。
就普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在60年代已达成熟阶段，从那时至70年代其石油机械制造业得到迅速发展。
钻机制造公司主要有8大家，统计1973年美国286个陆地和40个海洋钻井公司使用的1 891台钻机，这8家所占比例达90%，其中尤以National、Emsco、Ideco公司为甚，它们所占比例分别为，National30.8%，Emscoo 13.9%,Ideco10.7%，Oil Well8.25%，Mid-Continent8.25%，Wilson7.15%，Cardner-Denver5.15%，Brewster4.85%。
测井绞车产品技术参数
测井绞车概述
测井绞车型 号: CJ6000 (F) CJ7000(F)
测量深度: 6000m 7000m
液压齿轮油泵工作压力： 16mpa 山东中煤
液压齿轮马达工作压直径: φ2.5mm φ2.5mm
形 式: 齿轮变速加液压无级变速
外形尺寸： 895＊920＊1075
净重： 870kg
测井绞车
测井绞车产品介绍
测井绞车用于测量油井的斜度和深度，结构上采用液压机械无级变速，操作方便，运转平稳，变速范围大，提升重量大，测量深度深，电器元件可根据用户要求采用防爆或非防爆装置，安全可靠。绞车配有计数器部件,显示测量深度,并能有效地保护油井测量设备,比国内同类产品有较大的优越性,是油田测井的理想设备。zmjt05
石油钻机绞车3种刹车系统优缺点研究
石油钻机绞车3种刹车系统优缺点研究马志会(中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河钻采装备分公司,辽宁盘锦124010)摘要：分析石油开采过程中使用的3种主动刹车方式及3种辅助刹车方式的优缺点,提升作业的安全性以及石油开采效率。
关键词：石油钻井；主动刹车；辅助刹车；系统；优缺点中图分类号：TE922文献标识码：B DOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2019.07D.1210引言石油能源是推动社会发展的重要助力，是国家发展的重要资源。
发展石油钻井技术就可以有效提升国家的经济水平，推动国家的经济发展。
绞车是石油钻井机驱动与传动的重要组成部分，绞车性能的优劣决定了石油钻井的工艺与取油质量。
当前石油绞车机使用的制动方式主要分为带式刹车、液压刹车、电机耗能刹车等方式，这些方式用于主动刹车与辅助刹车2个位置。
1石油钻机主动刹车类型以及优缺点分析1.1单杠杆半包围式刹车单杠杆半包围式刹车装置主要由控制部分、传动部分、制动部分以及辅助制动等部分组成。
刹车时，司机操纵刹车把通过调节刹车把的松紧程度转动杠杆夹紧刹车带，使刹车带紧紧抱死刹车环，抑制刹车环的旋转进而实现刹车过程。
整个刹车过程还利用平衡梁调节左右两侧刹车的松紧程度，保证左右两边所受应力相等，保证整个设备所受的应力均匀，不会出现由于应力过大导致设备损坏的情况。
调节螺钉松紧程度的作用是调节刹车环与刹车带之间的间隙，保证刹车带的灵敏度，解决刹车换灵敏度过高或过低的问题。
及时调节间距还可以保证刹车的安全性，环与刹车带之间的距离贴合得越紧密，贴合力就越大，就可以提升整体安全性，降低溜钻发生的风险。
该刹车方式具有结构简单、容易加工、维护成本少、没有高精度的元器件的特点，操作人员可以通过钻具的刹车把的受力情况了解到钻井下的工作情况。
这种钻井设备本身具有很大的优势，但在实际应用过程中也同样存在缺点。
由于结构设计的原因，钻进设备及钻井操作人员要长时间暴露在外面，给操作人员带来很大消耗，同时恶劣天气也对钻进设备的刹车带与刹车环中的物质造成很大损耗，容易导致贴合出现问题，长时间使用难以保证溜钻情况不发生。
石油钻机绞车档位优化配置
石油钻机绞车档位优化配置1. 引言石油钻机是钻井作业的重要设备之一，钻机绞车是钻机的关键部件之一。
绞车的档位配置对钻机的性能和效率有着重要影响。
本文将探讨石油钻机绞车档位的优化配置方法。
2. 绞车档位选择的重要性绞车档位的选择直接影响钻机的钻进速度和效率。
合理的绞车档位配置可以提高作业效率，减少能源消耗，并确保钻机作业的安全性。
3. 绞车档位优化配置原则在进行绞车档位配置时，应考虑以下原则：3.1 载荷和速度的平衡绞车的载荷和速度之间存在一定的平衡关系。
如果绞车档位过低，可能会导致绞车速度过慢，影响钻机的钻进效率；如果绞车档位过高，可能会导致绞车速度过快，对绞车和钻井设备造成过大的负载，增加故障风险。
3.2 适应不同作业条件钻机在不同的作业条件下，对绞车档位的要求也不同。
在岩层较硬的情况下，需要选择较高的绞车档位以提高钻进速度；而在岩层较软的情况下，可以选择较低的绞车档位以减少绞车和钻井设备的负载。
3.3 安全性考虑档位配置还应考虑到钻机作业的安全性。
选择过高的绞车档位可能会导致设备超载，增加故障和事故的风险。
因此，在进行档位配置时，要确保绞车档位不超过设备的额定负载，以确保钻机作业的安全。
4. 绞车档位优化配置方法在进行绞车档位优化配置时，可以采取以下方法：4.1 考虑钻井参数钻井参数包括钻头直径、钻杆长度、岩心类型等。
根据不同的钻井参数，选择合适的绞车档位。
一般来说，钻头直径较大、钻杆长度较长、岩心类型较硬的情况下，应选择较高的绞车档位；钻头直径较小、钻杆长度较短、岩心类型较软的情况下，可以选择较低的绞车档位。
4.2 考虑井深和作业条件井深和作业条件也是确定绞车档位的重要因素之一。
一般来说，井深较浅、作业条件较好的情况下，可以选择较低的绞车档位；井深较深、作业条件较差的情况下，应选择较高的绞车档位。
4.3 根据实际经验总结钻井作业是一个具有一定复杂性的过程，档位配置也需要根据实际经验进行总结。
石油钻井绞车防碰系统分析
石油钻井绞车防碰系统分析本文简要叙述了目前石油钻井绞车所使用的各种防碰形式，分析了重锤气控防碰、滚筒过卷阀、智能电子防碰三种钻井绞车防碰控制形式的优缺点，指出了现在各种钻机绞车防碰形式存在的必要性和今后石油钻井绞车防碰形式的发展方向，对今后钻机防碰系统的发展提供了参考和帮助。
标签：绞车；防碰；现状分析0 引言石油钻井绞车的防碰系统是石油钻机的重要部件，它担负着控制大钩载荷的起升、下放、停止的重任。
游车的运行是由动力机通过绞车滚筒旋转，通过游车大绳产生位移，由操作者司钻通过开启或关闭气开关使离合器产生离合，通过抬起或下压刹把将游车控制。
关闭离合器开关，下压刹把使游车停止上下运动。
如果操作者精力不集中或疲劳工作就会发生游车上顶天车或下砸机械事故。
如果遇到雨雪雾霾等环境恶劣天气，极易失去对有车的准确控制。
防碰系统性能的反映速度、准确性决定着石油钻机绞车的安全问题。
因此，研究分析钻井绞车的防碰系统，保证石油钻机能够正常、安全地施工作业，是非常必要的。
1 重锤气控式防碰系统此种防碰形式是在石油钻机的发展初期普遍采用的非常典型的一种防碰形式，目前一些钻机绞车仍然采用，其结构原理是：在距天车滑轮下6米左右（冬季调整为4米），通过井架横向穿越一根直径6.35毫米的钢丝绳作为限位绳，一端固定在井架的一侧，钢丝绳由井架另一侧引出至固定在井架一侧的三通气开关上手柄上，三通气开关手柄顶端设置一个重锤，重锤上端设置一个挂环，下端的限位钢丝绳与挂环用开口销连接。
当操作者司钻操作失误没有及时摘开离合器开关，游车继续上行触碰到限位绳，这时，重锤与挂环出的开口销脱落，控制绞车刹车的气缸控制气通过常开继气器切断高、低速离合器气源，同时高压气直接进入刹车气缸紧急刹车，使游车停止运行。
这种防碰形式的优点是结构简单、大部分气控元件搬迁安装时不用拆卸、安装、拆卸方便、耐用、易维护，没有精密元件，系统的投资费用和使用费用较低。
这种防碰形式的缺点是限位绳由于是钢丝绳具有一定的弹性，防碰装置的检测、判断、控制输出（防碰回气）不敏捷，绞车刹车及时性和刹车惯性距离延后，时间节点准确性不高，只能设置上行限位，原钻机自身的绞车制动和紧急刹车太慢或完全失灵（也就是说，摘断绞车的动力和对绞车的刹车不灵活、不迅速、不可靠——例如：气路、油路、阀件、气缸、油缸的老化、变形、受阻、受卡、受冻、被堵等因素导致的动作太慢甚至是完全失灵不动作）。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析石油钻井绞车是石油钻探过程中的重要设备之一，主要用于提升钻杆、钻头及其他配件。
然而，由于钻井现场环境恶劣、设备磨损等原因，绞车发生防碰事故的概率较大，造成的后果也十分严重。
因此，石油钻井绞车防碰系统的可靠性问题十分重要。
本文对石油钻井绞车防碰系统的类型与可靠性进行分析。
石油钻井绞车防碰系统按照工作原理可以分为两类：机械式和电子式。
机械式绞车防碰系统又可以分为机械式限位式和机械式解锁式两种。
1、机械式限位式绞车防碰系统机械式限位式绞车防碰系统是通过设置极限开关或限位开关来实现绞车的钻杆升降幅度的限制，当钻杆升降幅度超过限制时，绞车自动停止。
由于该系统工作原理简单，不需要外部电源和控制设备，因此具有可靠性高、适应性强等优点。
但是，这种系统缺点是：1）只能实现简单的限制作用，不能实现多级限制，导致钻探操作受限； 2）受机械故障影响大，限位开关间隙过大或其它原因导致开关失灵，会影响限位精度。
机械式解锁式绞车防碰系统是通过设置解锁机构来实现绞车的限制，当钻杆升降幅度超过限制时，绞车自动解锁。
该系统工作原理相对复杂一些，需要设计精度高、耐用性好的解锁机构。
该系统的优点是限制功能更明确，操作员可以根据要求设置解锁值，对操作者的限制更为精细。
缺点是：1）需要消耗更多的机械设计精度和制造成本；2）系统需要经常维护和检修。
电子式绞车防碰系统利用电子器件或传感器来实现绞车的限制，可以实现多级限制。
该系统根据传感器信号来检测钻杆升降范围，并基于此控制电动机运行。
电子式系统具有精度高、控制灵敏、功能复杂等优点，同时也存在以下缺点：1）维护和检测较为困难，需要专业人员进行管理；2）电子元器件对环境敏感，存在容易受到震动、温度等瞬态影响的问题；3）受环境干扰影响大，如电磁干扰等。
石油钻井绞车防碰系统的可靠性问题十分重要。
因为绞车发生防碰事故的后果往往十分严重，包括设备损坏、停机维护等。
石油钻井绞车防碰系统的可靠性分析包括以下几个方面：1、系统可靠性分析系统可靠性一般指系统在规定时间内正常工作的概率，类似于故障率。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析石油钻井绞车是石油钻井作业中不可或缺的关键设备，其主要作用是通过绞盘提升和下放钻杆，钻井绞车承担着巨大的工作负荷，因此必须具备高度的安全性和可靠性。
为了保证钻井作业的安全进行，石油钻井绞车通常都会配备防碰系统来避免发生意外情况。
本文将对石油钻井绞车防碰系统的类型与可靠性进行分析。
一、石油钻井绞车防碰系统类型石油钻井绞车防碰系统主要用来监测钻井绞车的运动状态，一旦检测到可能发生的碰撞情况，即时发出警报信号或进行自动制动，以防止事故的发生。
石油钻井绞车防碰系统主要包括以下几种类型：1. 机械式防碰系统：机械式防碰系统主要依靠机械传动装置，通过钢丝绳、液压装置或弹簧等装置，在绞盘上装有限位开关或传感器，一旦检测到钻杆或井口设备超出规定范围，即时切断绞盘的动力或进行制动，以避免碰撞发生。
2. 摄像头监控系统：摄像头监控系统通过在绞盘和井口设备附近安装摄像头，实时监测钻井绞车的工作状态，一旦发现可能存在碰撞危险，及时通过监控屏幕发出警报信号，操作人员及时制动钻井绞车。
3. 激光雷达测距系统：激光雷达测距系统通过在钻井绞车上安装激光雷达传感器，监测周围的距离和高度，一旦检测到可能的碰撞危险，即时通过控制系统进行自动制动。
4. 超声波探测系统：超声波探测系统通过在绞盘或井口附近安装超声波传感器，监测周围的距离和高度，一旦发现可能的碰撞危险，及时通过控制系统进行自动制动。
以上几种类型的防碰系统各有优缺点，选择适合的防碰系统应根据钻井作业的具体情况来进行。
1. 系统可靠性设计：石油钻井绞车防碰系统的可靠性设计包括系统的故障诊断能力、自动复位功能、自动报警能力、制动能力等。
通过合理的设计和结构布置，可以减少系统的故障率，提高系统的稳定性和可靠性。
2. 传感器的可靠性：作为防碰系统的核心部件之一，传感器的可靠性直接影响到系统的工作效果。
传感器的选择和安装位置应经过精心考虑，保证其能够准确地监测到钻井绞车和周围设备的状态。
石油钻井作业气动绞车安全事故分析与对策
石油钻井作业气动绞车安全事故分析与对策本文简要介绍了多起气动绞车安全事故，通过管理和技术层面分析了事故发生的主要原因，阐述了钻井施工中使用气动绞车作业中易存在的安全隐患，并有针对性的提出了相应的防范措施，为规避和消减钻井作业使用气动绞车作业事故发生提供借鉴。
标签：钻井作业;气动绞车;事故原因;对策气动绞车是钻井作业必不可少的辅助提升设备。
气动绞车是以气动马达为动力，通过齿轮减速机构驱动滚筒，实现提升钻具单根、套管、小型设备和设施的运送装置。
它具有结构紧凑、操作方便、维修简单、运转平稳、无级变速等优点，相比最早的电动绞车具有更高的安全性，主要表现在适合应用于易爆、易燃气体的钻井施工等场所，规避了操作人员触电的风险。
但是，随着气动绞车在钻井作业中的广泛应用，由于其控制结构设计、安全管理和操作技术等方面的原因，也存在其不安全因素。
如何有效地保证钻井作业使用气动绞车的人员安全，有效预防钻井作业使用气动绞车事故的发生，已成为钻井生产安全领域关注的问题。
1 气动绞车事故回顾（1）1998年9月15日，某钻井队在垦东57-斜1井第二次开钻施工，在钻台面游动滑车大绳死绳处吊装第一次开钻使用的钻头放入钻台偏房时，钻工张某操作气动绞车，由于起升速度快，钻头吊起后摆动幅度较大，将钻工谢某撞倒后钻头砸在其左腿上，造成谢某左腿腓骨、左足内踝骨、外踝骨骨折。
（2）2004年12月20日，某钻井队在陈25-43井下油层套管施工，下套管过程中，发现钻台小鼠洞内套管丝扣损坏，井架工陈某在操作气动绞车向场地甩套管，场地工胡某和钻井液工何某用棕绳拉套管尾部往滑道拖拉过程中，由于气动绞车下放速度过快，致使套管快速滑下，套管尾部撞在钻工胡某的左脚上，造成胡某左脚1、2、3脚趾骨裂。
（3）2007年2月25日，某钻井队在AD4井更换岩心取芯筒，拉运取芯筒的车辆到达井场，当班司钻王某组织全班人员进行卸、装车作业。
由于卸取芯筒作业时，拉运取芯筒的车辆车尾朝向钻台方向，取芯筒母扣位于车头方向，取芯筒卸下后母扣朝向大门方向，公扣朝钻台方向，需要取芯筒上钻台前在管架上掉头。
石油钻井直流电动钻机绞车的故障和处理
《装备维修技术》2020年第4期— 209 —石油钻井直流电动钻机绞车的故障和处理罗军（西部钻探吐哈钻井公司 新疆 鄯善 8382000）摘 要：随着油气能源开采力度加大，油气勘探开发向深海等难动用储量延伸，大功率直流电机具有调速性能优良的优点，被广泛应用于钻井平台拖动机械设备，电机调速系统是强弱电控制结合的系统，系统弱电部分检测工作转速，电机温度等信号，强电部分根据控制信号调节电机转速。
随着中国经济高速发展，我国已成为世界最大石油消费国。
我国海域油气资源丰富，需要加大海洋石油勘探开发力度。
随着石油钻探行业新工艺技术发展，电动钻机具有诸多优势得以广泛应用，电气传动系统是钻机核心控制部分，本文围绕西部钻探克拉玛依钻机公司某队采用直流调速器钻机电气传动系统研究，阐述故障处理工作，为相关工作开展提供借鉴。
关键词：石油钻井；直流电机；故障处理电机调速发展与电子技术发展相关，电机调速与电子技术相互促进，以弱电检测发出控制信息，现代电气控制技术是强弱电结合的技术。
石油钻井由多种机器设备组成的联合工作机组，主要功能是打通地下油气层井筒，整套钻机必须具备起升设备，旋转设备，传动系统等。
绞车是钻机工作机组之一，是钻井中的核心设备，用于起下钻具，钻井中控制专家等。
绞车是石油钻井等石油钻采机械核心部件，其可靠性直接影响系统安全性能。
随着油气能源开采力度加大，油气勘探向深地层等难动用储量延伸，致使钻机发展向大型化方向推进，引了发国内开发适合深井钻采设备热潮。
对直流电机绞车故障问题分析，对保证石油钻井电机正常工作，提高石油开采生产效率具有重要意义。
1 石油钻井直流电动钻机绞车结构简介石油钻机是由机电液气等设备组成的联合工作组，是油气田开发的专业设备，随着钻井作业要求发展不断进步。
石油钻机主体机械设备驱动形式包括液压驱动等，通过传动系统完成并车，换向等功能。
是由主体机械包括提升设备，旋转设备与循环设备。
电气控制系统完成对主体机械驱动钻机为电动钻机，随着科技的发展，大型钻机进入全面电气传动时代。
测井绞车设备技术现状与发展趋势
测井绞车设备技术现状与发展趋势我国石油测井绞车设备经过近50a的发展，从无到有，从弱到强，至今已具一定规模，成为我国石油装备的重要组成部分，为石油工业的持续稳定发展做出了重要贡献。
随着石油装备进入国际市场进程加快和石油石化重组，石油装备制造行业将受到冲击。
通过分析我国石油测井绞车设备发展历程、现状及与世界先进水平的差距，探讨其发展趋势，对我国石油测井绞车设备逐步与国际接轨，占领国内市场，走向国际市场，具有一定的现实意义。
一、测井绞车设备的分类及特性1．按移运方式分类测井绞车根据运载和固定形式的不同可分为测井车和测井拖橇2种。
测井绞车设备通过永久的方式和各种类型的汽车运载底盘联接在一起称为测井绞车。
测井绞车在进行测井作业时，采用运载底盘作为设备的动力源；测井拖橇心1则是自带动力设备或通过外引电源作为测井工作时的动力源，运载底盘只是测井设备的转运工具。
2．按最大测井口。
按最大测井深度，可以将测井绞车分为3500、5000、7000、10000m4个系列。
使用者可以根据不同的井深选择不同系列测井绞车。
3．按传动方式分类按传动方式，可将测井绞车分为机械传动、液压有链条传动、液压无链条传动3种。
4．按绞车布置结构分类按绞车布置结构，可将测井绞车分为单滚筒、同轴双滚筒、前后无链条传动3种形式。
二、国外测井绞车技术研究现状自20世纪以来，美国、法国、荷兰等国家在石油测井装备领域一直占主导地位。
近几十年来，随着液压、电控等新技术的广泛发展应用，这几个国家在石油测井设备领域新技术的应用方面更加广泛，表现异常活跃，特别是在测井绞车的研究开发上成绩斐然，其代表性的产品有：荷兰Asep公司的液压7000m单滚筒测井绞车，美国Westerm At．1asa公司的5700测井绞车，法国DoweUSchlum—berger 公司的7000m测井绞车，美国Halliburton公司的EXCELL2000型测井绞车。
作为测井设备制造业的领头羊，荷兰Asep公司一直主导着测井绞车设备的发展方向，该公司的产品牢牢地占据了国外几大测井公司如美国Atlasa公司、Halliburton 公司和法国的Schlumberger公司的测井绞车市场，并占据了国内测井绞车的高端市场。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析作者：鹿正波来源：《青年生活》2019年第14期摘要：本文简要叙述了当前石油钻井绞车所使用的防碰系统类型，对三种类型的钻井绞车防碰系统进行可靠性分析，提出目前三种钻机绞车防碰系统存在的问题，对今后钻机防碰系统的研究和配备提出建设性意见。
关键词：绞车防碰类型可靠性分析石油钻井绞车的防碰系统是石油钻机配备的非常重要的安全设施，对钻井施工作业设备、井下、人员安全发挥着重要作用。
目前主要有重锤式防碰系统、滚筒过卷阀式防碰系统、智能电子防碰系统三种防碰系统类型，三种防碰系统的主要功能和作用是为避免在钻井施工中，由于人员操作不当等原因引起的游车超限上行，可使游车在提高到某个限定高度时报警或强制停止的装置。
为保障钻井施工作业中安全生产，对石油钻井绞车三种防碰系统可靠性分析非常必要，下面主要从对三种防碰系统类型的结构和原理进行可靠性分析。
一、重锤式防碰系统1、结构和工作原理重锤式防碰系统的结构比较简单，主要有防碰限位钢丝绳、绞车主气路控制开关、重锤、刹把曲拐、刹车气缸组成，主要应用于机械钻机。
防碰原理也比较直接有效，其原理为在距天车滑轮下6米左右（冬季调整为4米），通过井架横向穿越一根直径6.35毫米的钢丝绳作为限位绳，一端固定在井架的一侧，钢丝绳由井架另一侧引出至固定在井架一侧的三通气开关上手柄上，三通气开关手柄顶端设置一个重锤，重锤上端设置一个挂环，下端的限位钢丝绳与挂环用开口销连接。
当操作者司钻操作失误没有及时摘开离合器开关，游车继续上行触碰到限位绳，这时，重锤与挂环处的开口销脱落，控制绞车刹车的气缸控制气通过常开继气器切断高、低速离合器气源，同时高压气直接进入刹车气缸紧急刹车，使游车停止运行。
2、可靠性分析根据上述重锤式防碰系统的结构和原理，重锤式防碰系统主要是靠游动滑车上行过程中超过限位高度时，游动滑车触碰限位钢丝绳，将限位钢丝绳下端的绞车主控制气路气开关上端的连接挂钩拉开，再通过绞车主控制气路气开关下的重锤自由下落将绞车主气路断开，同时刹把上的曲拐气缸进气进行刹车。
外转子盘式永磁直驱绞车电机的技术分析
外转子盘式永磁直驱绞车电机的技术分析发布时间：2022-01-20T09:15:50.601Z 来源：《中国科技人才》2021年第29期作者：张帆[导读] 为了降低勘探和开发成本,世界各国不断地采用新技术开发石油装备。
油田钻井平台用绞车是一部钻机的核心设备，绞车性能的好坏直接影响了钻井的质量，效率以及成本。
传统的电驱绞车基本都采用电机加减速机的驱动方式，其结构主要由滚筒轴、齿轮减速箱、转盘传动箱、绞车架及润滑、气控、水冷却系统等组成。
中车永济电机有限公司山西永济 044502摘要：油田钻井平台用绞车电机，大多还采用的是变频调速异步电动机。
外转子电机是将滚筒做成外转子，具有结构简单，精确度高等优势。
盘式电机的结构，具有直径大，轴向尺寸薄等特点。
外转子盘式永磁直驱绞车电机将外转子和盘式电机的双优势结合起来，实现绞车系统运行更平稳、振动更小、噪音更低、可靠性更高、重量更轻、效率更高。
关键字：永磁直驱盘式电机绞车外转子1引言为了降低勘探和开发成本,世界各国不断地采用新技术开发石油装备。
油田钻井平台用绞车是一部钻机的核心设备，绞车性能的好坏直接影响了钻井的质量，效率以及成本。
传统的电驱绞车基本都采用电机加减速机的驱动方式，其结构主要由滚筒轴、齿轮减速箱、转盘传动箱、绞车架及润滑、气控、水冷却系统等组成。
油田钻井平台现场施工过程中,对绞车电机的要求是反应迅速位置精准，低转速可输出较大转矩，短时过载能力强。
针对目前油田钻井平台用绞车驱动系统传动结构复杂，旋转精度低，效率低等缺点，设计采用外转子永磁直驱电机进行直接驱动的绞车驱动系统，并根据旋转精度低特性从永磁电机本体设计和电机变频控制系统优化两方面进行研究，以提高绞车的带载能力和控制精度从而不断提高油田钻井平台用绞车性能。
2 外转子永磁电机运行的可行性随着油气勘探开发的不断深入，围绕绿色化、智能化需求，对钻井装备与技术要求越来越高，为不断满足油气勘探装备与技术升级的需求，我公司以核心动力产品和技术的升级换代为目标，瞄准市场不断创新。
石油钻机绞车刹车系统优缺点分析
石油钻机绞车刹车系统优缺点分析本文着重分析了带式刹车（刹把控制）、液压盘式刹车、气控刹车三种绞车主刹车控制形式及优缺点以及与之配合使用的水刹车、电磁涡流刹车、伊顿刹车三种辅助刹车控制形式的优缺点，旨在引导石油钻井现场钻机的操作者司钻对钻机主刹车和辅助刹车的认识，在使用过程中提供支持和帮助。
标签：主刹车；辅助刹车；优缺点；分析0 前言石油钻井钻机绞车是钻机的重要组成部分，它的运行涉及到人身安全、设备安全、井下安全。
钻井绞车的主刹车和辅助刹车的配套选型以及操作者了解其性能和结构尤为重要，钻机绞车的刹车按照功能分为主刹车和辅助刹车，钻机绞车的主刹车和辅助刹车相互配合使用缺一不可，工作中的钻机绞车主要担负着钻进、起下钻、下套管、试油和辅助工作任务，作用是与钻机控制系统一起控制绞车滚筒旋转运动，从而控制游动系统起升、下放、停止操作。
主刹车和辅助刹车的安全性和可靠性关系着石油钻机的设备安全、操作者的人身安全和井下安全，若刹车系统安全性和可靠性差易出现出现故障，刹车失效，轻者会导致设备损坏，严重者会造成停钻、顿钻、溜钻、顶天车等事故，甚至造成机毁人亡的重大设备和人身安全事故。
1 石油钻机绞车主刹车形式及优缺点主刹车是钻机游动系统起升、下放过程中通过控制绞车滚筒停止运动的一种机构，也是绞车驻车常用的一种形式。
在游动系统起升、下放过程中用辅助刹车均匀控制其运动速度，用主刹车完成定点驻车制动。
1.1 带式刹车（刹把控制）是一种杠杆式半包围刹车毂刹车装置，也就是通过刹把控制刹带包围贴合制动。
是由刹把、传动杠杆、刹帶、摩擦块、滚筒刹车榖、平衡梁和调整螺栓等机构组成，是一种机械式传动刹车机构。
游动系统起升时司钻抬起刹把，刹带离开滚筒刹车鼓，游动系统无摩擦阻力向上运动，游动系统需要停止刹车时，司钻操纵刹把向下按压，刹把通过传动杠杆使刹带紧密的贴合刹车毅，通过刹车鼓控制绞车滚筒轴的旋转，使游动系统停止运动，从而刹住绞车滚筒或驻车。
油田系列绞车的应用现状及发展
油田系列绞车的应用现状及发展
管路密封性的影响， 易产生渗漏，但这并不影响其使用价值。双气动小绞 车、双电动小绞车、双液动小绞车使用情况分析如表1。
表1 绞车类 型 双气动 小绞车 外形尺寸 大 动 力 源 是 气 体 使用安全，便于维护。由于外形尺寸大，不 介质， 需用较大 宜在小型钻机上使用， 在大中型钻机上使用 的空气压缩机。 时，必须考虑供气系统，空气压缩机功率要 大，这就限制了它的广泛使用。 动力源使用钻 机动力源。 结构小，占用的工作空间少，使用于各种大、 中、小型钻机，但使用安全性差，由于钻井 生产环境较差，电线路、开关等极易摩碰， 特别是雨雪季节，容易出现线路漏电、电开 关连电等隐患，造成不应有的事故。 双液动 小绞车 外形尺寸 较小 动力源不需另 设， 可用钻机液 气大钳的液压 结构紧凑，节省工作空间，安装方便，动力 源不需另加考虑，使用于各种大、中、小型 钻机，传递功率大。缺点是其辅助和控制元 外形尺寸 3 种小绞车外形尺寸、动力源及使用情况分析 动力源 使用范围及优、缺点
油田系列绞车的应用现状及发展
1.1 石油钻井绞车的技术现状
多年来，世界石油钻井绞车一直采用多轴、链条传动形式，该类型绞车 由于体积、重量、结构等因素一直困扰着其应用与发展。但随着液压、电控 等新技术的发展应用，绞车的性能结构也发生了重大变化，突破基本结构的 束缚，出现了许多新型绞车。主要有以下几种形式[3]： 1) 大型液缸驱动绞车：挪威 MH 公司研究开发了 Ram Rig 液压驱动绞 车，绞车有两个大型长冲程液缸活塞和活塞杆等组成，大钩载荷为 1500～ 10000KN。近年来，意大利 SOLMEC SPA Oil & Water Didision 公司推出了 “前进”液压驱动石油钻机，绞车是一个大型长冲程液缸活塞和活塞杆等组 成，钻井深度为 300～4000m，修井深度为 600～7000m。 2) 多液 压 马达 驱动 单 轴绞 车： 挪 威 MH 公 司 近年 来 研究 开发 的 MH-500-20 型绞车， 采用多个液压马达， 由滚筒两侧经过齿轮传动同时驱动， 绞车只有 1 根滚筒轴，利用液压马达变速，没有复杂和庞大的链条传动与变 速系统。 3) 柔性拉力器绞车：前苏联、法国和美国共同研究开发的柔杆钻机， 钻杆是一条柔性钻杆，起钻时可缠绕在一个大直径滚筒上，减少起下钻时间 60%～70%，其绞车是一个柔性拉力器。这种绞车质量减轻 30%～40%，占 地面积减少 40%，起下钻时还随时可循环泥浆。 4) 少变速或不变速绞车：如果采用高速柴油机配备动力换档变速箱驱 动绞车，由于动力换档变速箱本身有 6 个档，其绞车可设两档或不设档，成 为结构简单的少变速或不变速绞车。此外，近年来研究开发的 AC 变频电驱 动绞车， 由于变频调速范围相当宽广， 绞车可设两档， 也是一种少变速绞车。 5) 分体式绞车：美国 OiME 公司研制的分体式绞车，其绞车与猫头轴 采用分体式结构，绞车置于后台机房较低的底座上面，可低位安装，不需要 大型吊车作业。猫头轴装置安装在高钻台上面，上台驱动功率较小。 6) 低噪音绞车：根据环境保护条例要求，在城市和居民区钻井，钻机 工作噪音不应大于 6.5dB。英国 ITM 公司研究开发了低噪音绞车，采用盘式 刹车，刹车系统以及离合器等均密封在罩内，以减少噪音外传、污染环境。 我国由于起步较晚，在石油钻采新技术的应用上还显得比较落后，尤其 在液压、交流变频控制等应用到大型钻井设备上的例子还比较少，我国最早 采用交流变频调速技术是在辽河油田的油、水泵试验当中，随后推广到原油 集输、供水系统和采暖供热系统上来。1993 年宝鸡石油机械厂与天津等有 关单位联合将交流变频控制系统引进到采油设备当中，先后开发了 10 型、 16 型数控抽油机，在大庆、辽河、胜利等油田获得了良好的应用。近年来，
石油钻机主要技术参数—《钻井工程技术手册》
钻机型号ZJ120/9000DB1ZJ90/6750DB ZJ90/5850DZ ZJ70/4500DZ ZJ70/4500L(LD)ZJ70D ZJ70/4500D ZJ70/4500DS ZJ70/4500LD ZJ70/4500L C-1-II ZJ50/3150D ZJ50/3150L ZJ50D/3150DZ(DB)ZJ50/150L(J/JD)ZJ40/2250LHB ZJ40/2250DB ZJ40/2250LT ZJ40/2250DZ(DB)ZJ40/2250L(J/JD)ZJ45J大庆II-130ZJ32J-S1ZJ30/1700B ZJ25S ZJ30/1700厂家宝石宝石兰石国民油井兰石国民油井兰石国民油井兰石宝石宝石宝石宝石US宝石宝石兰石国民油井兰石国民油井宝石宝石宝石兰石国民油井兰石国民油井兰石兰石胜利宝石胜利宝石名义钻深/m（ft）5in/4in 9000-12000（29530-39370）6500-9000（21325-29530）6000-9000(114)4500-7000(114)4500-7000(114)6000/70006000/70006000/70006000/70006000/700050004500/50004500/50003500-5000（114）3500-5000(114)3200/40003200/40003200/40002500-4000（114）2500-4000（114）4500/500032003200/40002500/30002500/30002500/3000最大钩载KN（lbs）9000（2023281）6750（1517400）585045004500450045004500450045004500315031503150315022502250225022502250294519602250170016501700绞车额定功率KW/HP4400（6000）2640（3600）22101470(2000)1470(2000)1470(2000)1470(2000)1470(2000)1470(2000)1100（1500）1100（1500）1100（1500）1100（1500）1100（1500）735（1000）735（1000）735（1000）735（1000）735（1000）1100（1500）478（650）735（1000）515（700）515（700）485（660）绞车档数I档交流变频无级2正2倒交流变频无级4档4档6正2倒4档直流 4档直流4档四正两倒四正两倒44档无级调速4正2倒4档6正2倒4正2倒4档4正2倒6正1倒4正1倒6正1倒3正1倒4正2倒5正1倒主刹车液压盘刹液压盘刹液压盘刹液压盘刹液压盘刹液压盘刹液压盘刹辅助刹车能耗制动能耗制动提升系统最大绳系7×87×87×86×76×76×76×76×76×76×76×76×76×76×76×75×65×65×65×65×66×76×75×65×65×65×6钢丝绳直径48(1-7/8)45(1-3/4)42（1-5/8）38(1-1/2)38(1-1/2)38(1-1/2)38(1-1/2)38(1-1/2)38(1-1/2)38(1-1/2)38(1-1/2)35(1-3/8)35(1-3/8)35(1-3/8)35(1-3/8)32(1-1/4)32(1-1/4)32(1-1/4)32(1-1/4)32(1-1/4)32(1-1/4)29(1-1/8)32(1-1/4)29(1-1/8)29(1-1/8)29(1-1/8)提升系统滑轮外径1828.8（72）1524（60）1524（60）1524（60）1524（60）1270127011201120水龙头中心管通径102（4）102（4）757575757575757575757575757575757575757575757575钻井泵型号及台数F-2200HL×3F-1600HL×31470（2000）1470（2000）1180（1600）2×1180（1600）2×1180（1600）2×1180（1600）2×1180（16002×1180（1600）2×1180（1600）2×1180（1600）2×956（1300）956（1300）1180（1600）2×956（1300）2×956（1300）2×956（1300）735（1000）735（1000）2×956（1300）2×956（1300）2×956（1300）1×956（1300）1×956（1300）2×588（800）转盘开口直径1257.3（49.5）952.5（37.5）1257.3（49.5）952.5（37.5）952.5（37.5）952.5（37.5）952.5（37.5）952.5（37.5）952.5（37.5）952.5（37.5）952.5（37.5）952.5（37.5）952.5（37.5）700（27.5）952.5（37.5）700（27.5）700（27.5）700（27.5）520（20.5）520（20.5）520（20.5）520（20.5）445（17.5）520（20.5）445（17.5）转盘档数I档交流变频无级I档交流变频无级2档2档2档2档2档四正两倒22档无级调速4正2倒2档4正2倒4正2倒2档3正1倒3正1倒3正1倒3正1倒4正2倒5正1倒井架形式及有交高度开式52（170.6）开式48（157.5）45米45米45开式45开式45开式45开式45开式45K43.5K45K454545K43.5K44K434343A43塔41K42.5K41K41K两节伸缩32二层台高度底座形式旋升式旋升式钻台高度12（39.4）12（39.4)10.5/129/10.5910.510.510.510.57.5997.59/10.57.57.57.567.56 4.5 4.5 4.5 4.3 4.5 4.5钻台面积13.8×1313.8×11.9转盘梁净空高10（32.8）10（32.8）8.7/107.42/8.927.77.617/8.92 6.26 6.26 4.76动力传动方式 全数字控制全数字控制AC-SCR-DC AC-SCR-DC AC-SCR-DC 绞车机械转盘AC-SCR-DC链条传动AC-SCR-DC AC-SCR-DC链条传动链条传动交流变频链条传动皮带+万向轴皮带+万向轴皮带+万向轴万向轴+液力变速箱皮带+万向轴AllsionS6600传动装置数量433绞车转盘钻井泵AC-DC-AC AC-DC-AC柴油发电机组CAT3512B CAT3512B柴油机台数功率5×1310（1757）5×1310（1757）4×8004×8005×7003×800+400KW4×8004×8003×8003×8103×8103×8003×8003×8823×8823×8823×8822×8823×841柴油机转速15001500发电机型号SR4SR4发电机参数1900KVA，600V，50HZ功率因数0.7无刷励磁电机台数6×直流6×直流6×直流1×直流无6×直流6×直流6×交流绞车电机4×1100（1496）2×1320（1796）转盘电机800(1073)800(1073)钻井泵电机6×900（1224）6×700(952)交流变频控制单元一对一控制5+2套9套变频控制输入电压600VAC600VAC变频控制输出0-600V，0-150HZ0-600V，0-150HZ自动送钻400V，2×37KW400V，2×37KW变频控制输出0-400V，0-100HZ0-400V，0-100HZ送钻最低速度0.34m/h（1.11ft/h0.1m/h（0.33ft/h）MCC系统600V/400V/230V50HZ600V/400V/230V50HZ高压管汇mm×MPaφ102×70φ102×70固井管汇mm×MPaφ70×70φ70×70立管双立管双立管气源压力MPa(psi)0.7-0.9（101.5-130.5）储气罐容积方（gal2×2+2.5（528+660）2×2+2.5（528+660）温度℃-35～50湿度%≤85，20℃风速（km/h）110泥浆罐有效容积（不含储备罐）≥690≥480≥480≥360≥360≥360≥360≥360≥360≥360≥240≥240≥240≥240≥240≥180≥180≥180≥180≥180≥240≥180≥180≥165≥165≥165撬装钻机主要技术参数24.5（80.4）25.5（83.7）26.5（86.9）。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析【摘要】本文主要介绍了石油钻井绞车防碰系统的类型与可靠性分析。
在首先概述了石油钻井绞车防碰系统的作用和重要性，以及研究的背景和意义。
接着在分析了石油钻井绞车防碰系统的类型，评估了其可靠性，分析了系统可能出现的故障，并提出了优化设计和维护管理的建议。
最后在结论部分强调了石油钻井绞车防碰系统的重要性，展望了未来可能的发展方向。
本文通过综合分析不同类型的防碰系统，为石油钻井行业提供了参考，旨在提高作业安全性和效率。
【关键词】石油钻井、绞车、防碰系统、类型、可靠性、分析、故障、优化设计、维护管理、重要性、未来发展1. 引言1.1 石油钻井绞车防碰系统概述石油钻井绞车是石油钻井作业中的重要设备，用于提升和吊放钻杆。
在钻井作业中，钻井绞车往往需要在狭小的钻井井口区域内作业，容易发生绞车与井口设备碰撞的情况，造成严重事故。
为了避免这种情况的发生，石油钻井绞车防碰系统应运而生。
石油钻井绞车防碰系统是一种安全保护装置，通过安装在绞车上的传感器和控制器实时监测周围环境，当绞车与井口设备距离过近时，系统会及时报警或自动停机，有效地防止碰撞事故的发生。
这项技术不仅保障了钻井作业人员的生命安全，也减少了钻井设备的损坏，提高了钻井作业的效率和可靠性。
随着石油钻井作业的不断发展和深化，石油钻井绞车防碰系统的研究和应用也变得越来越重要。
本文将对不同类型的石油钻井绞车防碰系统进行分析，并评估其可靠性，分析故障原因，探讨优化设计和维护管理，以期为石油钻井作业的安全和高效进行有效保障。
1.2 研究背景和意义石油钻井绞车是石油钻井作业中不可或缺的设备之一，其作用是通过绞盘卷绕钻杆或者钻井管道，实现钻井的上下运输。
而石油钻井作业常常需要在复杂的地质条件下进行，工作环境恶劣，作业难度大，因此对石油钻井绞车的安全性和稳定性要求极高。
石油钻井绞车防碰系统作为石油钻井绞车的重要安全保护装置，其研究具有重要的现实意义。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析随着现代工业的发展，石油钻井已成为石油勘探开发领域的重要环节。
在石油钻井过程中，绞车是一个非常关键的设备，用于将钻杆输送至井口，并实现钻井操作。
由于绞车在工作过程中可能会发生碰撞，因此防碰系统的设计和可靠性对于保障工作安全和提高工作效率至关重要。
本文将对石油钻井绞车防碰系统的类型和可靠性进行分析，以期为相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。
1. 机械式防碰系统机械式防碰系统是一种传统的防碰系统，其原理是通过机械传动装置和连接装置来控制绞车的运行范围，当绞车触发防碰装置时，即可自动停止绞车的运行，并保护设备和人员的安全。
这种类型的防碰系统具有结构简单、成本较低、可靠性高等优点，但也存在操作复杂、维护成本较高等缺点。
2. 液压式防碰系统液压式防碰系统是利用液压装置对绞车进行控制，当绞车接近防碰区域时，液压系统会自动启动，并使绞车停止运行，从而避免发生碰撞事故。
这种类型的防碰系统具有响应速度快、操作简便等优点，适用于需要频繁运动的绞车设备，并且具有较高的可靠性和安全性。
1. 可靠性评估指标石油钻井绞车防碰系统的可靠性评估主要包括以下几个指标：成本指标、安全指标、环保指标和可操作性指标。
其中成本指标包括防碰系统的安装成本、维护成本和运行成本；安全指标包括防碰系统的性能、响应速度、故障率等；环保指标主要考虑防碰系统对环境的影响；可操作性指标主要考虑防碰系统的操作便捷程度和人机交互性。
2. 可靠性分析方法为了评估石油钻井绞车防碰系统的可靠性，需要采用一定的分析方法和工具。
常用的分析方法包括故障模式效应分析（FMEA）、可靠性块图法、可靠性增长分析等。
这些方法可以帮助工程师充分了解防碰系统的结构和工作原理，找出潜在的故障模式和影响因素，并采取相应的措施和预防措施，提高防碰系统的可靠性和安全性。
3. 可靠性改进措施针对石油钻井绞车防碰系统的可靠性问题，可以采取一系列的改进措施，包括提高关键部件的质量和可靠性、改进传感器和控制系统的性能、优化防碰系统的结构设计等。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析石油钻井防碰系统是一种用于预防钻头碰撞井壁的重要装置。
它通过监测钻井工作过程中的各种参数，实时分析井身情况，并及时采取措施，以确保钻井操作的安全性和高效性。
石油钻井防碰系统主要有两种类型：机械防碰系统和电子防碰系统。
机械防碰系统主要通过机械传感器感知钻柱、井壁之间的间隙，当间隙小于设定值时，自动切断钻机的进给机构，停止钻进作业，以避免钻头碰撞井壁。
电子防碰系统利用传感器实时采集钻进参数，通过算法分析实时数据，当发现钻头即将碰撞井壁时，自动切断钻机的进给机构，实现自动防碰。
石油钻井防碰系统的可靠性是评估其工作性能和稳定性的重要指标。
可靠性包括系统的故障率、平均无故障时间和维修时间等方面。
针对机械防碰系统，其可靠性主要由机械传感器和切断装置的性能决定。
机械传感器的故障率较低，但容易受到环境影响，如振动、颤动等。
切断装置的性能会直接影响到防碰的效果，因此需要定期检测和维护，确保其正常工作状态。
针对电子防碰系统，其可靠性主要由传感器、电路和算法的性能决定。
传感器需要具备高精度和高灵敏度，以确保数据采集的准确性；电路需要稳定可靠，以防止系统中断；算法需要精确可靠，能够及时判断钻头与井壁的距离，确保防碰效果。
为了提高石油钻井防碰系统的可靠性，需要采取以下措施。
选用高品质的传感器和切断装置，确保其性能稳定可靠。
加强对机械传感器和切断装置的定期检测和维护，保持其正常工作状态。
加强对电子传感器、电路和算法的测试和验证，确保其性能达到要求。
定期对系统进行整体性能测试和演练，提高人员的应急处理能力，确保系统在紧急情况下的可靠性。
石油钻井防碰系统是石油钻井过程中的重要装置，其类型有机械防碰系统和电子防碰系统。
可靠性是评估其工作性能和稳定性的重要指标，需通过选用高品质的设备、定期检测和维护、测试验证和演练等措施来提高系统的可靠性。
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统类型与可靠性分析
石油钻井绞车防碰系统是石油钻井行业中必不可少的安全设备，其主要功能是保护钻具和井口的钻杆，避免因发生碰撞而对设备和作业人员造成伤害或影响生产。
本文将对石油钻井绞车防碰系统的类型和可靠性进行分析。
1. 机械式防碰系统
机械式防碰系统主要是通过机械装置来实现钻井绞车和钻杆自主互锁，当钻井绞车在运转时，如果发现钻杆无法顺利下降或升起，该系统将自动停机，保护钻杆和井口不被损坏。
电子式防碰系统主要是通过电子装置来实现对钻井绞车和钻杆的监控和控制，当钻井绞车发生异常运转时，该系统将接收钻井数据进行处理，快速反应并实时停机以保护设备和作业人员的安全。
机械式防碰系统的可靠性要求较高，其主要缺点是易操纵失误、易受物理因素（如温度、力、震动等）的影响，导致系统失灵或误操作。
此外，机械式防碰系统常常需要人工维护和检修，一旦发生故障就会造成生产停顿和安全问题。
液压式防碰系统的可靠性相对较高，具有操作简单、响应迅速等优点，但是受制于液压装置建立系统的时间、压力等因素，需要配合专业化的维修技术和设备，否则就会出现故障。
电子式防碰系统的可靠性最高，它具有高度自动化、低操作难度、快速响应、可远程监控等优点。
此外，随着现代科技的进步，电子式防碰系统的潜力还有待挖掘，未来的发展将会越来越广阔。
综上所述，石油钻井绞车防碰系统是石油钻井行业中至关重要的安全设备，其类型和可靠性特点不同，要根据实际情况进行选择和使用。
此外，值得注意的是，任何类型的防碰系统都需要经过定期的检修和维护，以保障其工作稳定、可靠性和安全性。
- 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)。
#应用技术!6000hp 石油钻井绞车技术分析*姚爱华 贾秉彦 侯文辉 徐小鹏 樊春明(宝鸡石油机械有限责任公司)摘要,研制开发了4410k W (6000hp)石油钻井绞车。
介绍了6000hp 石油钻井绞车的传动方案及结构形式,对绞车提升性能进行了分析,同时分析了绞车模块化、高速大功率齿轮减速箱、超大型绞车滚筒体、液压盘式刹车以及电动机等关键技术。
厂内试验表明,该绞车滚筒转速最高为250r /m i n ,噪声低于90dB ,轴承温升及油池温升均不高于40e ,无漏油现象,控制阀件灵敏可靠。
试验结果基本达到最初的设计要求。
关键词 绞车 交流变频 齿轮减速箱 0 引 言近年来,为了不断满足我国油气勘探开发的需要,宝鸡石油机械有限责任公司相继开发了多种规格和型号的新型石油钻机,特别是国内首台9000m 钻机的研制成功极大地提升了我国石油钻井装备的技术水平。
但是随着油气勘探开发工作不断向纵深发展,特深层油气藏的开发已被提到议事日程。
在此情况下研制12000m 特深井钻机显得尤为迫切和必要。
中国石油天然气集团公司于2006年将该项目列入重大专项研制项目。
国家科技部于2006年底批准将12000m 钻机研制列为国家/十一五0863计划重大项目。
4410k W (6000hp)石油钻井绞车设计研究是/万米深井钻探装备研制0中重要的子课题。
6000hp 石油钻井绞车是国内第1台能够达到钻深12动,全齿轮传动,单滚筒轴、多运输单元的分块模式等,是国内具有完全知识产权的新型绞车。
1 传动方案及结构分析111 传动方案通过详细的方案设计,4410k W (6000hp)石油钻井绞车最终的传动方案见图1。
由图可知,该绞车传动分为2个系统,即由4台1100k W 交流变频电动机为动力的主传动系统和由2台37k W 小电动机为动力的自动送钻系统。
图1 绞车传动方案绞车由4台1100k W 的交流变频电动机作为主动力,分别由左、右齿轮箱经一级齿轮传动后驱动单滚筒轴,绞车整个变速过程完全由主电动机交流变频控制系统操作,实现钻具的快速提升、下放和零转速悬停等。
绞车自动送钻由2台37k W 的小交流变频电动机驱动,经大扭矩、大传动比减速后,将动力输入左右减速箱输入轴,经一级齿轮减速后带动滚筒轴完成自动送钻过程。
正常情况下该装置作为自动送钻用,一旦主电动机出现异常,该装置可以作为应急用,活动钻具并可提起最大钻柱重力。
112 主要技术参数额定输入功率:4@1100k W;)58)石 油 机 械CH I NA PETROLEU M M ACH I NERY2009年 第37卷 第1期*基金项目:国家/十一五0863计划重大项目/万米深井钻探装备研制0(2006AA06A110)的部分研究内容。
该绞车已申报国家专利,专利申请号:20072003185212。
最大快绳拉力:850kN;钢丝绳直径:48mm;挡数:1正1倒(无级调速);滚筒转速:0~328r /m in ;开槽滚筒尺寸(直径@长度):1132m @2131m ;自动送钻钩速范围:0~0101m /s ;绞车外形尺寸:12100m @3138m @3126m 。
113 结构特点(1)4台交流变频电动机分别经2台一级齿轮减速箱减速后驱动绞车滚筒。
在左、右2台齿轮箱前部对称布置2台37k W 交流变频电动机驱动的直角减速箱,经齿式离合器和一级齿轮减速后带动单滚筒。
(2)绞车配套的4台主电动机、2台齿轮减速箱和2台独立送钻装置均为对称布置。
绞车为单滚筒轴型式,滚筒为整体开槽分瓣焊接结构。
绞车采用主电动机和独立电动机实现自动送钻功能。
刹车采用液压盘式(双盘)刹车与电动机能耗制动相组和方式。
液压盘式刹车配双刹车盘,设常闭、常开钳,独立盘刹液压站。
(3)绞车结构的设计考虑既可分为3个独立的运输单元,也可组合在一起构成一个运输单元。
满足铁路、公路的运输要求。
2 提升特性分析的12000m 钻机()来计算分析绞车的提升特性。
绞车的提升特性反映为大钩钩载Q 大钩与大钩钩速v 大钩的关系。
大钩钩载Q 大钩可由下式计算,即Q 大钩=2T 电i G 传动G 游Z1000D 平(1)式中 T 电)))驱动电动机的扭矩,该绞车选用4台1100k W 交流变频电动机为动力,根据其扭矩-转速特性,其曲线分为3段:恒扭矩段、恒功率段和降功率段;i )))齿轮减速箱传动比;G 传动)))传动系统总效率; G 游)))游动系统效率,G 游=01755(7@8绳系);Z )))支承游车载荷的钢丝绳根数,7@8绳系时Z =14;D 平)))滚筒平均直径。
大钩钩速v 大钩可由下式计算,即v 大钩=P D 平n 电60zi(2)式中 n 电)))电动机转速,r/m i n 。
根据电动机扭矩-转速特性参数,利用公式(1)、(2)计算7@8绳系下的大钩钩载、钩速,并绘制该绳系下的提升曲线,如图2所示。
图2 提升曲线由图2可以看出,钩速在0~0140m /s 范围内时,钩载和快绳拉力为恒定值,设计最大起升钩载为9000kN,最大快绳拉力851kN,绞车可以利用这段曲线起升钻机最大载荷;钩速在014~1134m /s 和1134~1185m /s 范围内分别对应恒功率区间和降功率区间,绞车可以利用这2个速度区间实施正常钻井作业,并利用接近最大钩速值解空吊卡,利用小于或等于0165m /s 钩速提升钻机最大钻柱重力等。
3 关键技术分析4410k W (6000hp)石油钻井绞车设计在我国尚属首次,该绞车传递的功率较常用的1470k W (2000hp)绞车增大了许多,因此在设计过程中有许多技术问题需要研究和解决。
311 模块化设计一般国内绞车设计宽度尺寸必须控制在313m 以内,高度尺寸控制在311m 以内,而单元运输质量不宜过大。
根据此要求优化出既可作为一个整体单元独立运输,又可分为3个独立模块分体运输的绞车方案。
绞车滚筒轴及刹车系统安装在1个大底座上,构成1个运输单元,绞车两端电动机、减速箱、自动送钻装置分别安装在2个小底座上,构成2个独立运输单元,并且最大单元质量不超过45;t 有效地解决了绞车的长途运输和搬家问题。
而且3个独立模块拆装简单方便,不需要找正。
)59)2009年 第37卷 第1期姚爱华等:6000hp 石油钻井绞车技术分析312高速大功率齿轮减速箱的研制由于绞车宽度、高度的限制及电动机的选择,经过计算分析,高速大功率齿轮减速箱的传动只能选择一级。
目前,国内在用的大功率石油钻井绞车一般采用2台或4台交流电动机作为动力,并通过鼓形齿联轴器带动左右2台齿轮减速箱再经过鼓形齿联轴器来驱动滚筒轴。
当减速箱为一级减速箱时,由于电动机与减速箱是刚性连接,左右减速箱要么一起运转,要么一起停止。
当单边交流电动机运转时,左右减速箱也全都运转并带动另一边交流电动机运转。
而在钻井过程中如果钩载不大的情况下,启动单边电动机已能够满足钻井需要,而此时左右减速箱将都运转并带动另一边交流电动机反向拖动,这样使得绞车的转动惯量增大,启动时间延长,动力增大,造成不必要的能耗。
另外由于大功率绞车传动的特点,电动机与减速箱、减速箱与滚筒轴之间的联轴器不得采用可离合的联接方式,在正常工作中如果单边任1台或2台电动机发生故障时,靠鼓形齿连接的齿式联轴器不能快速脱开而使绞车长时间停止运转,可能会造成井下事故的发生。
为了维护方便、节约能源和保证寿命,左、右2台减速箱都设有离合机构。
在钻机钩载不大的情况下,当单边交流电动机运转时,将另一边减速箱挂合为空挡位,电动机的运转不会带动另一边减速箱和交流电动机运转,缩短了启动时间,降低了动力损耗。
此外,当单边的1台或2台电动机发生故障时,另一边电动机仍可驱动绞车运转,可随时维修电动机,有效地解决了大功率石油钻井绞车快速维修更换等许多问题,并可防止井下事故的发生。
为了保证设备的可靠性,减速箱在设计中采用高强度材料以及高质量的轴承。
为了便于现场维护,减速箱采用纯机械式密封。
313超大型绞车滚筒体的设计考虑该绞车使用的钢丝绳直径、承受的扭矩及滚筒的缠绳容量,参考国外相当能力的绞车,确定滚筒的直径和长度分别为1320mm和2305mm。
在滚筒体的设计中采用滚筒厘巴斯绳槽整体加工、两半对接式焊接的结构设计,并对轮毂侧板进行了特殊热处理,延长了滚筒的寿命,并且在保证有效缠绳的情况下,使维修更加方便。
该滚筒的直径大、长度长,必然导致滚筒的质量大。
为此,在设计过程中采用加筋板的结构形式,这样既保证滚筒的强度,又减轻了滚筒的质量。
314绞车新型换挡机构的设计目前绞车换挡机构一般采用手动换挡或气动换挡,手动换挡机构操作困难,工作效率低,不适应频繁换挡环境,人性化较差;气动换挡机构一般由换挡气缸、锁挡气缸、限位块、连杆机构、换挡齿轮、控制回路等组成。
机构复杂,换挡的精度不高,而且换挡机构结构尺寸大,连接管路多,容易以压缩空气作为介质和动力,采用PLC程序控制电磁阀组动作换挡、锁挡,行程检测装置检测并反馈信号给PLC,PLC通过行程检测装置发出的信号以及控制指令,自动控制并实现实时监测、显示和故障处理,确保机构换挡动作灵敏、准确和可靠,并可保证多套该机构用于石油钻机绞车中时,实现功能互锁,保障设备的安全。
此换挡机构解决了原机构复杂、尺寸大、灵敏度低以及气压不够时容易串挡的问题,而且此机构还备用了1套手动操作手柄,可以直接安装使用。
新型换挡机构应用于该绞车的减速箱和自动送钻装置中,提高了该绞车的自动化水平和可靠性。
315超大型绞车液压盘式刹车通过大量的计算和有限元分析论证,液压盘式刹车的安全性达到设计要求。
目前在用的液压盘式刹车黄油润滑点很多,造成现场维护比较繁琐、困难。
在该绞车的设计过程中通过对刹车钳结构的改进,达到了免维护的要求。
316绞车电动机绞车电动机是国内第1台针对石油钻井绞车研发的专用电动机。
为了满足-40e低温,电动机转轴、轴承、接线排、绝缘材料等均选用耐低温的优质材料。
解决了大扭矩、2倍机械过载倍数、宽恒功比3项主要技术指标与外形尺寸、质量要求之间的矛盾,满足综合技术要求。
在钻井电动机上采用铜排方式将电动机绕组引线接出,这样简化了电动机的外部配置,易于大电流电动机的设计以及提高电动机的防护等级。
应用电动机绕组及传动端轴承的检测,有利于电动机的保护。
采用了轴电流绝缘轴承,有利于延长电动机的寿命。
在电动机主接线箱内,将动力电缆和信号电缆分离后单独插接的方式,有利于提高电气系统的抗干扰能力。
4厂内试验情况4410k W(6000hp)绞车在厂内进行了初步试验,试验的主要内容如下:)60)石油机械2009年第37卷第1期(1)在钻机排绳试验中,无论在高低速的情况下绞车滚筒缠绳整齐有序;(2)在性能试验(包括气控、水路、机油润滑及刹车系统)中,各项均符合要求;(3)空载试运转试验中,滚筒转速实际最高为250r/m in,略低于设计初的最高转速;(4)带载运转试验中,滚筒转速实际最高为250r/m in,滚筒轴加载扭矩30kN#m。