第二章__钻机的起升系统
天车[1].游车.大钩.转盘培训
![天车[1].游车.大钩.转盘培训](https://img.taocdn.com/s3/m/bc5b4726ee06eff9aef807ab.png)
COSL 培 训
BOMCO
API8A、8C标准的采用有助于产品质量的提高， 同时使设备的安全性和可靠性得到保证。目前国内 众多的钻井设备生产厂家均采用或部分采用了API8A 和8C标准，使国内不同钻井设备生产厂家制造的设 备在一定程度上具有通用性和互换性；这为设备的 生产者和使用者都带来了极大地便利，也为钻井设 备的规模化生产提供了可能，从而提高了经济效益。
(b) (a)
(a)顺穿：绞车滚筒-1-A-2-B-3-C-4-D-5-E-6-F-7-死绳固定器
(b)花穿：绞车滚筒-1-C-2-D-3-B-4-E-5-A-6-F-7-死绳固定器
COSL 培 训-------第二章 天 车
BOMCO
天车及游车传动方案：钻井钢丝绳从绞车滚筒轴 出来后，经过天车导向滑轮导向后将钢丝绳依次穿过 天车和游车滑轮组，最后经过天车滑轮将钢丝绳固定 在死绳固定器上。天车和游车工作通过钻井绞车滚筒 的正反转来完成，当绞车滚筒回收钢丝绳时，钢丝绳 通过天车带动游车、大钩等上升完成起吊工作；相反，
BOMCO
游动系统结构 有效绳数 钢丝绳直径 mm
名义钻深（m）
600 900 1350 1700 2250 3150 4500
3×4 4×5 4×5 4×5 5×6 4×5 5×6 5×6 6×7 5×6 6×7 5×6 6×7 7×8 6×7 7×8 8×9
6 8 8 8 10 8 10 10 12 10 12 10 12 14 12 14 16
COSL 培 训
宝石技术中心
COSL 培 训
目录 第一章 概述 第二章 天车
BOMCO
第三章 游车
第四章 大钩
第五章 水龙头
第六章 转盘
第二章钻机起升系统(第一讲)
钻井机械电子教案
3.井架型号 井架型号的组成：JJ(表示井架)、最大钩载/井架 高度-井架型式、改进序号
井架型式：T-塔形井架；K-前开口 井架；A-A形井架；W-桅型井架
井架有效高度
最大钩载，以 10KN为单位计
改进序号：用阿拉 伯数字表示
井架代号
JJ □ / □ - □ □
钻井机械电子教案 2.1.2井架结构类型 井架按其主体结构形式可分 为四种基本类型： (1)塔形井架； (2)前开口井架； (3) A形井架； (4)桅形井架. 1．塔形井架 如图所示，塔形井架是一种 横截面为正方形或矩形的四棱 截锥体空间桁架。
钻井机械电子教案
2.1.3典型自升式井架简介 JJ450/45-K4、JJ300/43-A和JJ225/43-KC1三种井架的 结构特征、现场安装拆卸和起升方法及规程。 2.1.4井架的维护和保养 井架的润滑、维护保养的要点和规程，以及注意事项。
钻井机械电子教案
2.2 钻 机 的 游 动 系 统
变型序号： 用阿拉伯数 字表示，原 型不标
□
□ - □
钻井机械电子教案 2.2.2游动系统钢丝绳与滑轮力学分析 1.运动分析 起下钻的目的是为了更换新钻头，继续钻进。 为了提高钻井效率，要充分利用绞车功率，以缩短起下钻时 间。为此，首先要了解起下钻过程的运动规律和大钩载荷变化 规律。 如图2-1所示，设V为大钩速度，V1～V6 为各段钢绳速度， Vf 和Vd 为快绳和死绳速度，Z为有效绳数，D为滑轮直径, V'和n为 天车滑轮旋转的线速度和转速。
钻井机械电子教案
因此,当对天车、游车进行检修时应将其滑轮及轴承 进行倒换，即把靠近死绳侧的滑轮及轴承与靠近快绳侧 的滑轮及轴承对换，以均衡它们的寿命。 当轮槽磨损严重或已经出现波纹状沟痕时，应更换滑 轮，以延长钢绳的寿命。
第二章 钻机的起升系统
第二章钻机的起升系统钻机的起升系统是钻机的核心，它主要由井架、天车、游车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车等设备组成。
本章主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护。
第一节井架井架是钻机提升系统的重要组成部分之一。
作用：安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时还要存放钻杆或套管。
结构：它是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构.因此，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。
一、概述1、井架的基本组成石油矿场上使用的各种竞价主要由以下及部分组成：（1）、井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架。
（2）、天车台：用来安防天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。
天台车上有检修天车的过道，周围有护栏。
（3）、二层台：是由操作台和指梁组成，是起下钻作业时井架工工作场所。
塔形井架二层台在井架内部，其余井架二层台在井架外前侧。
（4）、立管平台：是装拆水龙带的操作台，也是供上井架人员短暂休息的场所。
（5）、工作梯：有盘旋式和直立式两种，是井架工上下井架的通道。
2、井架的基本参数井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，是设计、选择和使用井架的依据。
3、井架代号井架代号如下：JJ改进序号，用阿拉伯数字表示井架形式：T-- 塔形井架；K--前开口井架；A--A型井架；W--桅型井架井架有效高度，m井架代号二、井架结构类型虽然用于石油矿场的井架种类繁多，但按其主体结构形式主要可分为塔形井架、前开口井架、A型井架、桅型井架等基本类型。
1塔形井架塔形井架是一种四棱截椎体的金属空间桁架结构，其横截面为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封闭的四棱锥体桁架结构。
每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，因此，整个井架可看作是由多层空间桁架所组成的四棱截锥空间桁架结构。
井架的四个大腿和横、斜拉筋都是通过螺栓连接而成的，拆装繁琐，且不安全。
钻井机械.2起升系统2
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、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。
主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用 及维护
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第二章 钻机的起升系统
第三节： 钻井绞车
一、概述
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。 常用的JC—50D型绞车为内变速、墙板式、全 密闭四轴绞车，JC—45型绞车是五轴绞车，JC— 14．5型绞车是三轴绞车。
再见！
4.影响水刹车制动力矩的主要因素有：
水刹车尺寸愈大，则制动力矩愈大；叶片 越多，则制动力矩越大；水刹车转子转速越高， 则水的流量越大；水刹车内液面越高，则制动 力矩越大。所以，现场一般采用分级调水位的 办法，来改变制动力矩的大小。
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第二章 钻机的起升系统
二）电磁涡流刹车（新型辅助刹车） 利用电磁感应原理实现制动。无损制动，性
电磁刹车。
一）水刹车
1.
2.
作用
下钻时刹慢滚筒，保持钻具均速下放。 结构 定子、转子、各自之上有叶片。结构图
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第二章 钻机的起升系统
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第二章 钻机的起升系统
3. 作用原理： 下钻时，滚筒
带水刹车转子旋转， 运动中倾斜的叶片， 迎面去切割水涡流， 形成阻力矩。
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第二章 钻机的起升系统
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第二章 钻机的起升系统
刹车时，操
1.带刹作用原理
作刹把转动传动
杠杆，通过曲拐 拉拽刹带活动端 抱住刹车鼓。 扭动刹把手
柄可控制司钻阀
启动气刹车。气
刹车起省力作用。
第二章 起下钻工作和游动系统
注意几个概念：
铸造——是指熔炼金属、制造铸型，并将熔 炼金属浇入铸型，冷固后获得一定形状、 尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。 锻压——是指对坯料施加外力，使其产生塑 性变形，改变其外形、形状及弹性能，用 以制造机械零件、工件和毛坯的成形方法， 是锻造和冲压的统称，有自由锻造，模型 锻造和板料冲压。
P P1 P2 ...... Pz P / 设为一个绳轮的效率，则有 P P1，P1 P2， Pzn1 Pz .......
Q游 1 1 Z 由于P 所以游动系统效率 游 z 游 Z 1
⑶ 大钩下钻时
• 各绳的拉力:
P P1 P2 ...... Pz 1 Pz 设为一个绳轮的效率，则有 P P1 P2 2 ....... Pz 1 Pz z
第四节
大钩
大钩既是钻机游动系统的主要设备， 又是连接水龙头和游动系统的纽带。 一、大钩的功用及工艺要求 1、大钩的功用 2、钻井工艺对大钩的要求
二、大钩的结构
• 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。一类是独立大钩，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。
k , k 1 结论：只有当起升速度分配的合理时才能达到 max ，挡数越多则 max 越高， max 但k 8以后 max 增长的越来越不明显。
钻井机械.2起升系统
钻井机械
主讲：周进年
江汉油田职工培训中心
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目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 钻机概论 钻机的起升系统 钻机的旋转系统 钻机的循环系统 钻机的驱动与传动系统 钻机气控制系统 离心泵 海洋石油钻井设备 液压、液力传动 钻井辅助设备
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第二章 钻机的起升系统
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第二章 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。
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第二章 钻机的起升系统
3、游动系统基本参数
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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。
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第二章 钻机的起升系统
天车和游车组成提升系 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。
装臵和转动锁紧
装臵等组成。
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第二章 钻机的起升系统
DG—350 大钩结构图
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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3～5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。
石油钻井设备天车、游车、大钩、转盘总结
多年来，随着石油钻井技术和钻井装备的不断发展， 钻井天车游吊系统也曾出现过杠杆式、液压式、齿轮式等 多种起升装置。但实践证明，在所有石油钻机起升装置中 机械游车组以其结构简单、性能稳定、安全性好、可靠性 高等优点一直被世界各国广泛采用，意大利SOILMEC公 司研制的液压钻机起升系统中仍保留了机械游车装置。
我公司自1967年生产研制第一台钻机以来，天车作 为钻机配套部件之一便随之诞生了。到目前，经过近四十 年来的发展进步，公司设计研制的石油钻井天车已涉足陆 地 和 海 洋 两 大 钻 井 领 域 ， 产 品 型 号 覆 盖 了 从 1000 米 至 9000米所有钻机系列，天车已有百余个型号，承受负荷 范围从30T到675T，目前正准备研究和设计12000米石 油钻机及配套TC-900天车，这对公司来说将意味着又一 个重大突破和挑战。
4、主滑轮总成、导向滑轮总成、捞砂轮总成轴端均设有单独 的给每个滑轮加注润滑脂的润滑油道，可方便地向轴承内加注 润滑脂。 5、天车在每个滑轮外缘均装有挡绳架，可有效防止钢丝绳从滑 轮槽内脱出；另外，在主滑轮边上设有卡绳板，解决了大绳起 升时出槽、挡绳架碰弯等问题。 6、天车滑轮与配套游车滑轮的通用性设计为生产制造和用户使 用提供了方便，对于同型号钻机配套的天车也具有良好的通用 性和互换性。
一、天车的类型和结构
天车是安装在井架顶部的定滑轮组。主要部件 有天车架、主滑轮组和快绳轮；另外为完成其它 一些辅助工作，一般还有辅助滑轮总成、起重架、 防碰缓冲装置及挡绳架、围栏等部件。
天车作为钻机游动系统中的主要部件之一，是石油钻 机中的一个重要组成部分。
天车在石油钻井过程中与游车、大钩等设备配合，不 仅担负着起下钻具、下套管、控制钻头送钻等主要工作， 同时担负着钻井钢丝绳导向、井架、底座的起放任务和连 接支撑顶驱导轨、钻井工具的起吊等多种功能，尤其重要 的是钻机在钻井过程中通过游吊系统后可以成倍减轻钻井 钢丝绳和钻井绞车起吊拉力，有效缓解了钻井绞车压力， 并使整套钻机的功率配备大大减小。
钻井工程理论与技术（第二版）课后题简答题答案
钻井工程理论与技术（第二版）课后题简答题答案第一章钻井的工程地质条件1.简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层孔隙压力和基岩应力三者之间的关系。
答：静液压力：是由液柱自身的重力所引起的压力，它的大小与液体的密度、液柱的垂直高度或深度有关。
地应力：钻井工程施工之前存在于地下某点的应力状态为原地应力状态。
地层孔隙压力：岩石孔隙中流体所具有的压力。
也称地层压力。
上覆岩层压力：是指由上覆岩层重力产生的铅垂方向的地应力分量。
该处以上地层岩石基质和岩石孔隙中流体的总重力所产生的压力。
基岩应力：是指由岩石颗粒间相互接触支撑的那一部分上覆岩层压力。
也称有效上覆岩层压力或骨架应力。
地层破裂压力：地层某深度处的井壁产生拉伸破坏时的应力地层坍塌压力：地层某深度处的井壁产生剪切破坏时的应力上覆岩层的重力是由岩石基质（基岩）和岩石孔隙中的流体共同承担的，即上覆岩层压力是地层压力与基岩应力的和2、简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。
答：在稳定沉积过程中，若保持平衡的任意条件受到影响，正常的沉积平衡就被破坏。
如果沉积速度很快，岩石颗粒就没有足够的时间去排列，孔隙流体的排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒与颗粒之间的压力。
由于上覆岩层继续沉积，负荷增加，而下面基岩的支撑能力没有增加，孔隙中的流体必然开始部分地支撑本来应由岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力，从而导致了异常高压。
3、简述在正常压实的地层中岩石的密度、强度、孔隙度、声波时差和dc指数随井深变化的规律。
答：所以随井深的增加，地层中岩石密度逐渐变大，而岩石的孔隙度变小。
随着井深的增加，岩石的强度增大。
在正常地层压力井段，随着井深增加，岩石的孔隙度减小，声波速度增大，声波时差减小。
在正常地层压力情况下，机械钻速随井深增加而减小，d指数随井深增加而增大。
所以dc指数也随井深的增加而增大。
4、解释地层破裂压力的概念，怎样根据液压实验曲线确定地层破裂压力。
答：在井下一定深度的裸露地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。
2钻机起升系统
4)井架各段两侧桁架结构形式相同，背扇则采用特殊腹杆布
置形式，如菱形，以保证司钻视野良好。
由于前开口井架具有结构简单，移运、搬迁方便、良好的承
载能力和整体稳定性，而成为应用最广泛的陆地钻机井架。
美国陆地钻机几乎全部采用前开口井架。
我国制造的各种钻机(从15－60)都可以配置此类井架。
2020/10/13
石油钻采设备
12
石 油 钻 采 设 备—钻机起升系统
3)因受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小，使井架内部 空间比较狭窄。
为了方便游系设备上下运行和立根排放，井架主体作成前扇 敞开，横截面为开口矩形(即Π形)的不封闭空间结构，其整体 稳定性较塔形井架差。
有的前开口井架最上段作成四边封闭结构以增强其稳定性。
对井架的要求如下： 1)应具有足够的强度、刚度和 整体稳定性。以保证起下一定深
度的钻杆柱、套管或油管柱。
石油钻采设备
4
2020/10/13
石 油 钻 采 设 备—钻机起升系统
2)有足够的工作高度和 空间，足够的钻台面积。
（1）工作高度大，方便 起下立根。
（2）工作空间大，以安装 天车，并保证起下操作时 游动系统设备畅行无阻；
井架型号的组成：JJ(表示井架)、最大
钩载/井架高度-井架型式、改进序号。
石油钻采设备
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石 油 钻 采 设 备—钻机起升系统
2.1.2井架结构类型
井架按其主体结构形式可 分为四种基本类型：
塔形井架； 前开口井架； A形井架； 桅形井架。
1．塔形井架
如图所示，塔形井架是一 种横截面为正方形或矩形的 四棱截锥体空间桁架。
由于两腿间联系较弱，致使井 架整体稳定性较差。
第2节-旋转钻机的六大系统
窗口 空心轴
叶轮
泥浆出口
工作原理： 真空除气器是利 用真空泵抽吸作用， 在真空罐内造成负压 区，泥浆在外界大气 压的作用下，通过吸 入管进入空心轴，再 从空心轴窗口向四周 喷射，与罐壁发生碰 撞，破碎气泡，使气 液分离，气体被真空 泵抽出，液体则在叶 轮的旋转作用下，从 排出管排至泥浆罐中。
泥浆入口
方 钻 杆 钻 柱 环 空
井 壁
钻头
钻井泥浆泵——结构
钻井装备 循环系统-泥浆泵、泥浆池、立管、水龙带、钻柱、
分离装置
水龙头 钻井泵 地面管线 加重装置 方钻杆
泥浆池
振动筛 环空 钻铤
钻屑下滑
废水池
钻头
真空除气器
主要结构：
电机
罐体
泥浆出口 过滤器 泥浆入口 真空泵 出气口
真空除气器
主要结构：
6 井控系统 – 功能： • 控制井内压力，防止 地层流体无控制地流 入井中。 – 组成：防喷器组、钻井 四通、节流管汇、压井 管汇以及液气压控制机 构。
钻井装备
井控系统-防喷器、节流管汇、压井管汇、远控台
远程控制台由油箱、泵组、蓄能器组、管汇、各种阀件、仪表及电
控箱等组成。远程控制台的主要功能是由泵组产生高压控制液，并 储存在蓄能器组中。当需要开、关防喷器时，来自蓄能器的高压控
离心机
• 工作原理：
待处理的泥浆，从泥浆入口进入由锥形滚筒（转鼓）和螺旋输 送器所形成的分离室，并被加速到与输送器或滚筒大致相同的转速 。由于离心力的作用，在滚筒内形成一个液层，而其中的重晶石和 大颗粒的固相被甩向滚筒内壁，形成固相层，固相由螺旋输送器输 送到锥形滚筒处小头处，从底流口排出，而自由液体和悬浮的固相 颗粒由于具备流动性，则流向滚筒的大头，通过溢流孔排出。
钻井设备操作规程
钻井设备操作规程目录第一章钻井设备及使用操作要求第一节起升系统一、井架二、天车和游动滑车三、大钩四、绞车五、液压盘刹六、钻井用钢丝绳第二节旋转系统一、转盘二、水龙头第三节循环系统一、钻井泵二、钻井液净化设备第四节动力与传动系统一、柴油机二、传动系统三、柴油发电机组第五节气控系统一、控制系统的功能二、钻机气控系统的组成三、气源设备第六节辅助设备第二章设备安全操作规程第一节设备安装安全操作规程一、井架底座二、转盘三、绞车四、井架五、吊装绞车上钻台六、游车大钩七、水龙头八、液、气动绞车九、B型大钳十、液压大钳十一、液压猫头十二、机房设备（施）十三、泵房及高压管汇十四、钻机气路十五、起井架十六、起放底座十七、井架绷绳第五节车载钻机一、ZJ30/1700CZ车载钻机（一）基本参数（二）搬迁（三）安装（四）操作（五）检查与维护（六）安全注意事项二、ZJ20CZ、ZJ30CZ车载钻机（一）主要技术参数（二）试运转规定（三）操作规程（四）启动发动机（五）整机移迁与井场就位（六）井架起升操作（七）放井架（八）施工操作（九）检查维护第三节设备检修规程及安全技术规定一、保养绞车二、检修钻井泵三、换刹带四、更换水龙头冲管总成五、更换大绳第一章钻井设备及使用操作要求一部石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成, 一般称为八大系统, 具备起下钻、旋转钻进、循环洗井。
主要包括绞车、井架、天车、游车、大钩、水龙头（动力水龙头）、转盘、钻井泵、动力机、联动机组、固相控制设备、井控设备等。
第一节起升系统提升系统由绞车、井架、天车、游动滑车、大钩及钢丝绳等组成, 其中天车、游动滑车、钢丝绳组成的系统通称为游动系统。
主要作用是起下钻具、控制钻压、下套管以及处理井下复杂情况和辅助起升重物。
一、井架井架的用途主要是悬吊和起下钻具, 安装天车、游动滑车、大钩、吊环、吊钳、吊卡等起升设备与工具, 存放钻具。
井架主要由以下几部分组成: 主体、人字架、天车台、二层台、立管台、钻台、井架底座和工作梯。
石油钻采机械 任务二 钻机游动系统 起升系统—游动系统教学设计
石油钻采机械任务二钻机游动系统起升系统—游动系统教学设计2.辅助刹车机构：仅用于下钻时将钻柱刹慢，吸收下钻能量，使钻柱匀速下放。
一、带刹车的结构原理1、带刹车的结构组成：控制部分（刹把）、传动部分（刹带轴、刹把轴、曲拐、连杆）、制动部分（两根刹带、刹带块、刹带吊耳及机械换挡机构）、辅助部分（平衡梁）、气动部分（刹车气缸）。
2. 带刹车的任务是控制下放速度或停止被下放载荷所带动的滚筒的旋转速度，以达到调节钻压、送进钻具、悬挂钻具的目的。
为此，要求刹车装置能平稳送钻、灵活省力和安全可靠。
3.作用原理刹车时，操作刹把4转动传动杠杆3，通过曲拐拉拽刹带1活动端抱住刹车鼓。
扭动刹把手柄可控制司钻阀5启动气刹车。
气刹车起省力作用。
4.气刹车与防碰天车气刹车：减轻司钻的负载（旋转刹把气缸拉刹带活端）。
防碰天车：游车超高使气缸刹车。
5.带刹车的使用：（1）刹把调节与刹带、刹车块的更换（重点掌握，见P36）（2）刹车机构的润滑6.带刹车的优缺点：优点：（1）结构紧凑、简单，操作方便、容易维修；（2）采用双杠杆刹车加刹车气缸，即省力又安全；（3）制动力矩随刹车带包角的增大而增大，适用于各类钻机的需要。
缺点：（1）刹车时滚筒轴受到横向力作用，其值为刹带固定端拉力T与活动端拉力t的向量和，使滚筒产生附加弯曲应力；（2）反向制动力矩比正向制动力矩减小eαμ，只适用于单向制动；（3）活动端与固定端受力不均，在整条刹带上，刹车块磨损不一致。
7.绞车带刹车的使用安全技术要求主要有：教学设计画图分析^p 讲授了解师生共同总结(1)下钻时，为节约时间，合理地利用绞车功率，应根据大钩负荷，按规定选择合理的起升速度和挡位。
(2)链条是绞车的主要传动件，更换链条时应整盘更换。
(3)挂合换档离合器时，动作要平稳，严禁猛烈撞击。
(4)绞车传动轴未停止转动前不得改变传动方向。
(5)挂合气胎离合器时动作要平稳。
(6)在上提钻具的过程中需要刹车时，必须先摘开低速或高速气胎离合器。
钻井机械.2起升系统
起升系统的常见故障与排除
如电机无法启动或运转不平稳，可能是由于电源问题、 电机损坏或控制线路故障等原因，需检查电源和控制
线路，更换损坏的电机。
输入 标题
链条断裂
如链条断裂，可能是由于链条老化、载荷过大或链条 安装不正确等原因，需更换链条，调整链条张紧度。
电机故障
轴承损坏
如控制系统无法正常控制升降，可能是由于控制线路 故障、传感器损坏或控制器故障等原因，需检查控制
钻井机械.2起升系统
• 引言 • 起升系统概述 • 起升系统的关键部件 • 起升系统的操作与维护 • 案例分析
01
引言
主题简介
起升系统是钻井机械的重要组成部分，负责将钻具 提升和下放，以及处理钻井过程中的各种作业需求 。
钻井机械的重要性
钻井机械在石油和天然气开采中发挥着至关重要的作用，其 性能和效率直接影响到钻井作业的成败和经济效益。
设备保养和维护。
起升系统的维护保养
定期检查
对起升系统的各部件进行定期检查， 包括电机、减速器、轴承、链条等， 确保其正常运转。
润滑保养
定期对起升系统的各润滑点加注润滑 油，保持设备良好的润滑状态。
清洁除尘
定期对起升系统进行清洁除尘，清除 杂物和污垢，保持设备清洁。
紧固调整
定期对起升系统的各紧固件进行检查 和调整，确保其紧固可靠。
04
起升系统的操作与维护
起升系统的操作流程
启动前检查
在启动起升系统前，应检查各部 件是否正常，润滑油是否充足，
电缆和电气元件是否完好等。
启动操作
按照规定的顺序启动电机和控 制设备，确保系统正常运转。
钻井作业
通过起升系统控制钻杆、钻铤 等的升降，进行钻井作业。
第二章 石油钻机总体参数设计
石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计第一节：概述第二节：钻井井身结构第三节：钻机基本参数第二节：起升系统参数第三节：旋转系统参数第四节：循环系统参数第五节：钻机总体参数设计学习目的：掌握石油钻机参数及总体参数设计与计算石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第一节：概述石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计钻机特点：1、起升、旋转、循环三个系统联合的工作机组。
由于各工作机组的作用、工作程序、载荷特性不一样，所以，钻机的传动与控制系统庞大复杂。
石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计2、钻井操作不连续。
更换钻头、下套管固井、处理事故等。
辅助性操作比重大：非钻进时的起下钻、搬家拆装、故障停机等。
起钻能耗大、下钻产生的能量不能回收，而且需要设备消耗。
3、钻机的工作场所周期性变化。
石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计钻具组成整套钻具由方钻杆、钻杆及其接头、钻铤和钻头组成。
有时候带有扶正器、减震器等井下工具。
1.方钻杆——钻杆——钻铤——井下工具组合（BHA)2.立根：三立根（28m）；双立根（19m）。
石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计提高钻井速度的技术措施“钻速”——通常指机械钻速，即在纯钻进周期内每小时钻进的米数。
影响钻速的因素很多，除了组织因素和人的因素之外，主要有：地层特性、钻机性能、泥浆性能、钻头类型、钻压、转速以及水力因素。
钻压—转速—水力因素石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计1、钻压钻压：当钻压超过岩石抗压强度决定的临界值时，钻速随钻压的提高而直线增长。
单位钻压（ω）：每单位钻头直径的钻压。
普通铣齿牙轮钻头：ω＝10－25 KN/inch；石油钻采机械主讲：马卫国“密封润滑、滑动轴承、镶齿、喷射”四合一优质钻头，可采用大钻压。
ω＝20－40 KN/inch；全钻压：W= ωD头石油钻采机械主讲：马卫国2、转速传统经验：对于一开，使用大尺寸钻头时，一般保持钻头周切线速度V为一常数。
石油钻井机械教案
为了及时清洗井底、携带岩屑、爱护井壁，钻机配有全套的钻井液的循环系统。循环系统由钻井泵、地面高压管汇、立管、水龙带、方钻杆、钻杆、钻头、防喷器，振动筛、除砂器、清洁器、钻井液槽、池、搅拌器、搅拌池等组合而成。
5．操作操纵系统
为了指挥各工作机组间的和谐工作，整套钻机配备有各种操纵装置。常用的有机械操纵、气控、电控、液控和电、气、液混合操纵。现代机械驱动钻机，普遍采纳集中气操纵。
六、小结
1.钻机的类型。
2.钻机的组成。
七、作业
1.钻机的类型有哪些？
2.钻机的组成有哪些？
一、教学目的、要求
1.熟悉钻机的系列标准。
2.把握钻机的差不多参数。
二、教学重、难点
1.钻机的系列标准。
2.钻机的差不多参数。
三、导入新课
为了规范钻机的设计、制造、修理与设备供应，以达到生产、使用最经济合理，并有利于开展国际技术交流与合作，我国依照油气勘探开发钻井的实际需要，选定主参数，将主参数系列化，也确实是将钻机分级，再据此拟定其它差不多参数，形成钻机标准系列，经国家标准局批准，予以公布。
称为钩载储备系数，按国家规定 =1.8～2.08。钩载储备系数越大，说明该钻机下套管、处理事故能力越强；但系数值过大会导致起升系统零件过于笨重，材料白费。
(5) 提升系统绳数Z、Zmax钻井绳数Z指钻井时用于正常起下钻、钻进时采纳的有效提升绳数。Zmax指钻机配备的提升轮系所提供的最大有效绳数，用于下套管或解卡作业。
（1）转盘旋转和顶驱旋转钻井方法
转盘旋转钻井方法的设备组成和工作原理如图l-3所示。
(2) 井下动力钻具旋转钻井方法
从顿钻到转盘钻，是钻井方法上的第一次革命。但随着钻井深度的增加，钻杆柱在井中旋转消耗的功率也越来越大，容易引起钻杆折断事故的发生，从而产生了井下动力钻具旋转钻井法。
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概述
钻机的起升系统实质上是一台 重型起重机，它是钻机的核心。 它主要由井架钻井架、天车、游 车、大钩、游动系统钢绳、绞车 和辅助刹车等设备组成。 起升系统的作用主要是起下钻具、 下套管、控制钻头送进等。
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2.1 井 架
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井架是一种具有一定高度和空间的金属桁架结 构。
并适应井架伸缩或折叠的需要，
井架前扇一般做成部分或全部
敞开的Π形截面结构。
同时井架工作)。因此，
绷绳成了井架不可缺少的基本
支承之一，是桅形井架整体结
构的主要特征。
桅形井架结构简单，轻便，但
承载能力小，只用于车装轻便
钻机和修井机。
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2.1.3典型自升式井架简介
井架是钻采机械的重要组成部分。它在钻井或 修井过程中，用于安放天车，悬挂游车、大钩、 吊环、吊卡等机具，以及起下、存放钻杆、油 管及抽油杆，并需承受井中钻柱重量。
因此，对井架的要求如下：
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1)应具有足够 的强度、刚度 和整体稳定性。 以保证起下一 定深度的钻杆 柱、套管或油 管柱。
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大腿的前方或后方有撑杆支 承，或在后方用人字架支承。 整个井架仍和前开口井架一 样，采取地面水平组装，整 体起放，分段运输。
两个大腿都是由3～5段封 闭的焊接结构用螺栓联结的 整体结构。大腿断面依所选 型材不同，而采取不同的截 面形状，一般为矩形或三角 形。撑杆有杆系柱结构，矩 形断面或管柱结构。
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2.1.1概述
1.井架的基本组成
主要包括：井架主体，天车台，二层台，立管平台， 工作梯。
2.井架的基本参数
井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指 标，亦是设计、选择和使用井架的依据。
基本参数主要包括：井架高度、最大钩载、二层台 立根容量、抗风能力等。
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3.井架型号
JJ450/45-K4、JJ300/43-A和JJ225/43-KC1三种井架 的结构特征、现场安装拆卸和起升方法及规程。
2.1.4井架的维护和保养
井架的润滑、维护保养的要点和规程，以及注意事项。
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2.2
钻 机 的 游 动 系 统
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2.2.1概述
钻机的游动系统由天车、游车、钢丝绳和大钩组 成。它实质上是用钢丝绳把天车和游动滑车联系起 来组成的动滑轮系统。它可以大大降低快绳拉力， 从而大为减小钻井绞车上的载荷。
(3)井架内部空间大，起 下操作方便，安全。
(4)拆装工作量大，高空 作业不安全，搬迁不方 便。
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塔形井架适用 于较少搬迁而要 求承载能力大， 稳定性好的钻机， 如海洋钻机、超 深井钻机。
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2. 前开口井架
前开口井架亦称为Π形井 架，如图所示。 其主要结构特征是：
为了方便游系设备上下运行和立根排放，井架主 体作成前扇敞开，横截面为开口矩形(即Π形)的不 封闭空间结构，其整体稳定性较塔形井架差而较A 形井架优。
有的前开口井架最上段作成四边封闭结构以增强 其稳定性。
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4)井架各段两侧桁架结构形式相同，背扇则采用 特殊腹杆布置形式，如菱形，以保证司钻视野良好。
由于前开口井架具有结构简单，移运、搬迁方便、 良好的承载能力和整体稳定性，而成为应用最广泛 的陆地钻机井架。
如美国陆地钻机几乎全部采用前开口井架。 我国制造的各种钻机(从15－60)都可以配置此类 井架。
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3. A形井架
它是由两个等截面的空间杆件 结构或管柱式结构的大腿靠天 车台和二层台及附加杆件连接 而成的“A”字形空间结构。
1)整个井架主体是3～5段 焊接结构组成。段间采用锥 销定位和螺栓联接。
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2)通常采取水平 拆装，整体起落和 分段运输的办法搬 迁井架。搬迁方便、 安全、迅速。
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3)因受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小， 使井架内部空间比较狭窄。
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井架主体由四扇平 面梯形桁架组成,每扇 又分为若干桁格，同 一高度的四面桁格在 空间构成井架的一层， 故整个井架也可视为 由多层空间桁架组成。
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塔形井架的主要特点： (1)井架主体部分为封闭
结构，整体稳定性好， 承载能力大。
(2)整个井架由许多单一 构件用螺栓联接而成， 制造简单，运输方便。
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A形井架的每根大腿 都是封闭的整体结构， 承载能力强和稳定性 好。井架内部空间大， 钻台宽敞，司钻视野 开阔。
由于两腿间联系较 弱，致使井架整体稳 定性较差。
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下图是A形井架利用本身的撑杆来起放井架，安装方 便，起放平稳。但撑杆在起放时要在大腿上滑动，且撑 杆受力复杂，故井架大腿和撑杆结构较复杂。
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2)有足够的工作高度和 空间，足够的钻台面积。 工作高度大，起下立根 长度长，速度快，可节 省时间。井架上下底应 有必要的尺寸，以安装 天车，并保证起下操作 时游动系统设备畅行无 阻；便于在钻台上布置 设备，安放工具，方便 工人操作，使司钻有良 好的视野。
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3)应保证拆装方便， 安全，移动迅速。为 此，结构应简单、轻 便，并尽可能采用分 段或整体运输，水平 安装及整体起放的安 装移运方法。
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4．桅形井架
桅形井架是一节或几 节杆件结构或管柱结构 组成的单柱式井架，有 整体式和伸缩式两种。 这种井架一般利用液压 缸或绞车整体起放，分 段或整体运输，拆装移 运很方便。
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由于井架横截面尺寸小，为了
避免游系设备上下运行不便，
井架型号的组成：JJ(表示井架)、最大钩载/井架高 度-井架型式、改进序号
2.1.2井架结构类型
井架按其主体结构形式可分为四种基本类型： 塔形井架； A形井架； 桅形井架； 前开口井架。
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1．塔形井架
塔形井架是一种横 截面为正方形或矩形 的四棱截锥体空间桁 架如图所示。
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