修井机基本知识

修井机基本知识 The following text is amended on 12 November 2020.
修井机基本知识
目录
第一章修井机的基本结构
一,自走底盘
二,绞车部分(包括井架游动系统)
三,修井机的动力传动系统
四,液压系统
五,气路系统
六,修井机的动力
七,液力机械传动箱,
第二章,修井机的操作
第三章,修井机的维护保养
第四章,修井机一般故障的排除
概述
在石油与天燃气勘探开发的各项施工中,修井作业是一个重要环节,油、气、水井在自喷、抽油或注水、注气过程中,随时会发生故障,造成油井减产甚至停产,诸如井下砂堵、井筒内严重结蜡、渗透降低,油、气、水层互相串通,生产油井枯竭等油井本身的故障,油管断裂、油管连接脱扣、套管挤扁、断裂和渗透等油井结构损坏；油杆弯曲、断裂或脱扣、抽油泵工作不正常等井下采油设备故障；出现故障后,只有通过井下作业来排除故障,更换设备,调整油井参数,才能恢复油井正常生产。

修井作业的主要内容,可归纳为以下三个方面：
(1)起下作业,如对发生故障或损坏的油管、抽油杆、抽油泵等井下采油设备和工具的提出,修理更换,再下入井内,以及抽吸、捞砂、机械清蜡等.
(2)井内的循环作业,如冲砂、热洗循环泥浆等,
(3)旋转作业,如钻砂堵、钻水泥塞、扩孔、磨削、侧钻及修补套管等,
井下作业是油田稳产的重要措施，修井机是修井的关键设备。

.一般修井机的基本结构主要有:动力部分、传动部分、绞车部分(包括井架、游动系统)、液、气、电系统,自走底盘、辅助部分,如水刹车(盘式刹车),液压小绞车、崩扣液缸(液压锚头)、钻台(包括转盘,水龙头)等。

1、修井机的动力一般采用高速柴油机,在动力的配置上又分为单发动机和双
发动机,单发动机为车上,车下共用,双发动机分为车上,车下共用两台发动机和车上,车下各由一台发动机供给动力,
2、传动部分一般采用发动机和液力机械变速箱直接连接,如果车上车下共用
两台发动机,哪就需要一个倂车箱,液力机械变速箱和并车箱,角传动箱之间用传动连接,然后通过链条和捞砂滚筒或主滚筒连接,再通过链条到转盘角传动箱,爬坡链条箱到转盘.也可由并车箱(角传动箱)通过传动轴直接到爬坡链条箱到转盘.捞砂滚筒,主滚筒,转盘一般采用气动推盘离合器控制,也可用气动胎式离合器控制
3、绞车分为单滚筒和双滚筒,单滚筒为只有一个主滚筒,双滚筒则为主滚筒和捞砂滚筒,主滚筒为了排绳整齐采用了里巴斯绳槽。

井架一般采用高强度角钢焊制,中空桁架结构,大吨位修井机的井架也可用高强度矩型管焊制,井架可根据修井机型号不同有一节,两节的分别,小吨位的修井机一般采用一节井架,如SJ150，两节井架中的第二节一般用液压油缸顶出，
天车大都采用“班德轮”式结构，可防止大绳打扭。

游车大钩由游车和大钩两部分组成，二着用销轴连结。

4、在修井机中有两套各自独立的液压系统,主液压系统和液压转向助力系统,
1)主液压系统的主要主要作用是修井机到井场就位后,调平车辆和井架的立放,及辅助作业如液压小绞车,崩扣液缸,液压钳。

2)液压转向助力系统，用于车辆行驶时减轻转动方向盘的力量。

5、修井机中气路系统主要起控制作用,如各离合器,发动机的油门,变速箱的
换档,液压泵的控制,修井机行驶时油门,刹车的控制。

6、辅助部分:
1)钻台包括转盘,水龙头,是油水井的大修及钻井的关键设备,它的传动有链条传动和传动轴直接传动.
2)水刹车(盘式刹车)在大吨位修井机中用于下钻时减慢钻具的下降速度,减轻刹车毂及刹带的磨损.
3)液压小绞车,用于起吊工具,配合施工.
4)崩扣液缸(锚头绞车),用于(崩扣)卸扣,
7,自走底盘,优化设计专用底盘,具有车身短,转弯半径小,机动灵活的优点,越野能力强,适应泥泞,戈壁,山区,滩涂等复杂道路行驶,选用重型车桥,桥载能力大,前桥采用液压助力转向,操作轻便,平头单坐金属驾驶室,视野开阔.
8,电气系统的作用,主要是供给车辆的仪表显示,车灯及发动机起动用电,为24伏直流电,
第一章修井机的基本结构
,一,自走底盘
构,主要有驾结驶室,车架总成,悬挂总成,车桥总称,传动系统,制动系统,转向机构,电气系统.
1,驾驶室为平头单坐金属结构
2,车架总成为重型钻机专用车架,整体框架结构.
(1).纵梁,尾梁采用优质高强度16Mn工字型钢，纵梁下羽边焊接加强板，增强车架抗弯强度，两纵梁腹板外侧排列液、气路管线，
(2),边框采用矩型钢管,由数根斜支撑加强,后部边框安装有工作走道,便于操作人员操作,巡视检查设备,
(3),车架安装有四个支腿液缸,
(4),配置前,后拖车钩及各种支架和支座,如:前钢板支架,后平衡支架,发动机前支座,角传动箱支架,死绳器支架,液压小绞车支架,井架起升液缸支座等, 3,悬挂总成:
采用三种悬挂方式:
(1),前桥采用钢板悬挂,
(2),中,后桥采用钢性平衡梁悬挂,
(3),五,(六,七)桥为浮动桥,采用空气弹簧悬挂,
4,车桥总成:
车桥均采用重型载重车桥,
5,传动系统:
动力是通过分动箱(并车箱)传来的,前,后桥及车上绞车分别由滑套式离合器控制,前桥的离合器由驾驶员在驾驶室控制,后桥的传动离合器及车上绞车的传动离合器由一杠杆控制,起到联锁作用,保证车上绞车离合器和底盘离合器不能同时挂合,以保证安全.
6,制动系统:
本底盘采用气压传动制动方式,由脚制动(行车制动),和手制动(停车制动)两部分组成,
制动系统气压为,当气压低于时,低压警报报警,红色指示灯发亮,
手制动(停车制动)为排气制动, 当气压低于时,制动室活塞推力不足以压缩弹簧,活塞杆伸出,后桥车轮被制动,
脚制动为充气制动,双管路制动系统,双腔制动阀(制动总阀),分别控制前,后桥的制动,制动分泵分为单腔(前桥用)和双腔(后桥用),
二 ,绞车部分(包括井架及游动系统)
1,绞车系统
绞车系统是车装钻修设备作业机的主要系统部件,用于钻修过程中的提升作业,
绞车系统主要由绞车架,主滚筒,主滚筒刹车系统, 主滚筒辅助刹车系统,捞砂滚筒,捞砂滚筒刹车系统,刹车冷却系统,天车防碰机构等组成,主滚筒, 捞砂滚筒有各自的冷却系统,一般采用喷水冷却,主滚筒也有采用循环水冷却,它的刹车毂设有循环水道,主滚筒左端还装有水刹车(WCB盘式“伊顿”)辅助刹车系统,在主滚筒体上还加工有“里巴斯”绳槽,可使大绳排列整齐,延长大绳的使用寿命,
绞车的传动系统主要有链条,链轮,推盘离合器等组成,以上部件都安装在一个矩型结构的金属框架上,
2,井架的结构和作用,
井架是车装钻修设备的关键部件之一,用于安装和悬挂天车,游车大钩等起升设备和工具,用来起下与存放钻杆,油管等,井架上装有立管,以便连接水龙带,水龙头,
井架顶部装有天车,天车由底座,快绳轮,死绳轮,中间轮,捞砂轮,多个液压小绞车滑轮,二层台吊绳滑轮及支板,绷绳支板等,天车轮为“班德轮”式结构, 此种结构可防止大绳打扭,整个滑轮组与天车底座用螺栓和井架顶部连结在一起,滑轮采用铸钢件并经过静平衡测试,滑轮轴经过热处理及探伤检查,井架的起放由一个或两个多级液缸来完成,二节井架的伸出也由一个或两个液缸来完成三,修井机的动力传动系统
发动机的动力一般采用液力机械变速箱输出,液力机械变速箱,一般都带有分动箱,它可将动力分别传到车上的绞车部分,车下的前,后桥,车上的绞车和车下后桥的传动采用联锁装置,前桥的传动由驾驶员在驾驶室控制,从分动箱上部输出的动力,通过传动轴进入角传动箱,角传动箱是输入轴与输出轴互相垂直相交的传动方式,由一对伞齿轮改变方向后由输出轴输出,输出轴的另一端装有链轮,通过链条传到捞砂滚筒链轮,再由链条从捞砂滚筒传到主滚筒链轮, 转盘的传动有两种方式,一种是由角传动箱(并车箱)通过传动轴传到车的尾部,通过爬坡链条箱到转盘,另一种是由主滚筒链轮通过链条到转盘离合器,然后再到转盘角传动箱,由传动轴到爬坡链条箱再到转盘,
还有一种情况,就是大吨位修井机(车装钻机),不但整机重量大,而且修井(钻井)作业时需要两台发动机做为动力源,这就需要一个并车箱,并车箱装在液力机械变速箱(不带分动箱)后部,这儿又有两种情况,一种是单纯起并车作用,动力由并车箱通过传动轴进入份动箱,再分别输出到车上和车下,还有一种情况,就是并车箱兼做分动箱,此时再增加一个动力输出离合器,通过传动轴到爬坡链条箱再到转盘,主滚筒,捞砂滚筒,转盘均采用气动推盘离合器,这种离合器操作灵活,动作可靠,结构简单,维修方便.
四,液压系统
1,液压系统一般由压力源部分,控制部分,执行部分,辅助部分组成.
(1),压力源部分:液压泵,如:齿轮泵,叶片泵,柱塞泵等,它们由发动机或电动机驱动,把机械能转变为液压能,向系统供给压力油.
(2),控制部分:由各种阀件组成,主要有,换向阀,溢流阀,调压阀,节流阀等,用来控制液体的流向,流量,压力,以满足液压系统的工作要求,
(3),执行部分:根据机械运油的作用下驱动工作机构对外作工, 一般分为直线运动和旋转运动,也就是说是液压马达和液压游缸,
(4),辅助部分:有油箱,进油滤,回油滤,各种管线及接头,压力表,加热器,散热器等,它们的作用是贮油,滤清,输送,测量油压,保温及冷却油液.
2,修井机的液压系统一般有两套,一套为主液压系统,出厂调定压力为14Mpa,一套为液压转向助力系统,出厂调定压力为10Mpa,使用油品为N68抗磨液压油, (1),主液压系统的作用有两个,一个是修井机到井场后车辆的调平及井架
的立放,二是修井辅助作业,如液压小绞车,崩扣液缸,
主液压系统一般可分为六联阀回路,三联阀回路(两联阀回路,五联阀回路), 六联阀回路的作用是修井机到井场就位后调平车辆及井架的立放.三联阀回路(两联阀回路,五联阀回路)的第一片一般为选流阀,也叫工况选择阀,由它向六联阀回路,液压小绞车,崩扣液缸,液压钳回路分别供给压力油,其中六联阀回路可作为第一回路,液压小绞车作为第二回路,绷扣液缸,液压钳作为第三回路,也可把液压小绞车,崩扣液缸,液压钳作为第二回路,
为了安全,六联阀回路不能和其它回路同时接通.
(2),液压转向助力系统主要由液压泵,分配阀,稳压溢流阀,转向助力液缸,管线,接头,进回油滤等组成,
(3),液压部件,为了工作安全可靠,主要液压原件均采用进口件,
1)液压油泵为单联齿轮泵,通过取力箱由液力机械变速箱带动,取力箱内设有液压离合器,它的压力油由液力机械传动箱的液压系统来供给,用司控箱的“液泵离合”手柄来控制液泵的运转,
2),调压阀(画图讲解),调定系统压力,防止系统管理过载,保护系统及元件安全,该阀为先导式调压阀,
3),液缸:<1>,三级复合液缸,<2>,单作用伸缩液缸,<3>,吊钳液缸(崩扣液缸),<4>,支腿液缸,
(A),三级复合液缸,用来竖起井架,配有单向节流阀,保证井架起落安全,以防止井架降落过程中,发生重力超速现象,造成重大事故,根据车型不同可配一个或两个三级复合液缸,
(B),单作用伸缩液缸,(柱塞式液缸,也有活塞式液缸)用来伸出第二节井架,也配有单向节流阀,保证井架起落安全,以防止井架降落过程中,发生重力超速现象造成重大事故,根据车型不同可配一个或两个单作用伸缩液缸,
(C),吊钳液缸(崩扣液缸),为双向活塞式液缸,用于钻杆松扣,
(D),支腿液缸,双向活塞式液缸,配有梯形螺纹锁紧机构,用于车辆的调平, 液压系统的日常保养:
1,检查油面,
2,检查管线及接头,阀件有无松动泄漏
五,气路系统
气动与液压传动相比,虽远不如液压传动那样广泛,但从国内外以有的经验来看,它却具有许多其它能源不能比拟的优点,
1,空气可以从大气中取之不竭,无介质费用的损失和供应上的困难,同时,将用过的空气直接排入大气,处理方便,万一空气管路有泄漏,除引起部分能源损失外不致产生不利于工作的严重影响,
2,空气的粘度很小,在管道中的压力损失很小,一般其阻力损失不到油路损失的千分之一,因此压缩空气便于集中供应和远距离输送;
3,压缩空气的压力较低(一般在4～8公斤/平方厘米),可降低对气动元件的材质和制造精度上的要求,因而结构简单,成本低廉,
4,气动动作迅速, 反应快这是突出优点,因此特别适用于一般机械的控制,
5,气动维护简单,介质清洁,管道不易堵塞,也不存在介质变质,补充,更换等
问题,
6,使用安全,可靠,可便于实现过载自动保护,
此外具有一些液动的优点,如操作控制方便,元件便于标准化,易于集中控制,
程序控制和实现工作自动化等,
但由于空气的可压缩性,使工作速度不易稳定,外载变化对速度影响较大,也
难于准确地控制、调节工作速度,又由于工作压力较低,使结构尺寸大,气压装置
的总推力较小,这些过去曾在一定程度限制了气动的迅速发展和广泛应用,近年
来,采用气动液压联合传动系统,这种系统利用气动灵敏,反应迅速的特点,把气
动用于控制部分,而利用液压工作平稳,可产生较大的推力的特点,把液压用于驱
动部分,这样既综合了气动,液动的优点,又避免了两者的某些缺点,气液联动的
广泛应用,也必将促进气动的迅发展.,
气路系统的组成
气路系统也与液压系统一样,又四个基本部分组成,第一部分是原动机供给
的机械能转变为气体的压力能的能量转换装置,也就是打气泵,第二部分为控制
元件,主要有各种控制阀如:调压阀,截止阀,方向控制阀等,第三部分为执行部分,
也就是将系统内的压力能转变为机械能的部件,有气缸,气动马达等,第四部分辅
助部分,有各种管线,接头,油水分滤器,油雾器等, 气路系统在修井机中的作用,
气路系统在修井机中主要起控制作用,在修井机中气路系统可分为两大回路,
一为车上回路,一为车下回路,它们分别和车上,车下动力选择同步,即动力输往
车上时气路同时输往车上,底盘部分则即无动力又无气,动力输往车下时气路同
时输往车下,车上则即无动力又无气,这样一来可保证安全,
车上部分的气路控制主滚筒,捞砂滚筒,转盘离合器及水刹车(盘式刹车),天
车防碰气路(画图讲解),液泵和发动机油门的控制,还有换档阀等,根据车型的不
同,可增加相应的气路,
车下(底盘)气路供车辆行驶使用,控制发动机油门, 脚制动(行车制动),和
手制动(停车制动)
六,修井机的动力
修井机的动力一般根据车型的不同采用相应马力的高速柴油机,目前大都采用
进口的发动机,如卡特彼勒,底特律,康明斯等,而主要还是用卡特彼勒发动机,因
为这种发动机结构紧凑,马力大,维修保养简单,很少出故障,所以做为修井的首
选动力
(一)柴油机机的组成
主要有:机体、缸盖,曲轴连杆机构；燃油系统；进排气系统；冷却系统；
润滑系统；电气系统。

1,机体、缸盖、曲轴连杆机钩包括缸盖、曲轴、曲轴箱、活塞、连杆、油底
壳等,
2,燃油系统:
通常情况下燃油系由以下部分组成: 油箱；进、回油管；粗、细滤清器；
手油泵；供油泵；高压泵；喷油阀(喷油头)等组成，卡特彼勒发动机的高压泵
上有一个燃油空气比例控制器，它是当发动机加速时限制向发动机提供的燃油量,以减少排气冒黑烟，它可使发动机内的积碳减少到最低程度.
3,进排气系统:
主要有正时齿轮、突轮轴、挺杆，进排气门、空气滤、涡轮增压器、中冷器等
因为卡特彼勒发动机每缸有四个气门，所以它又增加了气门过桥,这是因为每缸只有两个挺杆,而气门是四个,所以要通过过桥才能同步
涡轮增压器的作用:增加气缸的进气量,提高发动机的功率,
工作原理:发动机排出的废气推动涡轮叶片旋转, 涡轮叶片又带动压气轮叶片旋转, 压气轮叶片把空气压入气缸,使燃烧进行的更充分,来提高发动机机的功率.
4,冷却系统:
由水泵、散热器〔水箱〕、风扇、节温器进出水管线,
该系统有一防锈剂罐,它的作用是中和防冻液的腐蚀性,减轻防冻液对发动机机体及缸盖的锈蚀,
5,润滑系统:
机油泵,机油冷却器, 机油冷却器旁通阀,机油滤清器, 机油滤清器旁通阀, 机油泵旁通阀,
6,电气系统
卡特彼勒发动机的电气系统和一般柴油机的电气系统一样,主要有蓄电池,发电机,起动马达,电流表,搭铁开关等,
另外它有一套低油压高水温自动熄火保护装置,就是当发动机机油压力于规定压力和发动机水温高于规定时,发动机自动熄火.已免造成机械事故.
(二), 发动机的保养
1每班检查项目:
1),发动机的机油平面及压力(125千帕<18磅/平方英寸>)
2),发动机的冷却液平面
3),从燃油箱中排放沉积物和水,
4),检查燃油压力表读数,( 压力低于20磅/平方英寸,更换燃油细滤清器),
5),检查空气滤清器保养指示器
2,每250小时检查项目:
1),清洗或更换机油滤清器
2),发动机冷却液面,
3),清洁散热器(水箱)外部,
4),检查风扇皮带张度及磨损情况,(皮带张度12kg/13～19MM)
5),清洗燃油粗滤清器,
6),检查电瓶电解液,
7),检查电瓶桩头和电路联接情况,
8),检查发电机皮带张度,
3,每1000小时检查项目:
1).更换或清洗空气滤滤芯.如果没有空气滤清器保养指示器,每当250
小时检查一次,或在多尘的环境情况下更经常检查空气滤.如果滤清器保养以后发动机继续冒黒烟,或功率下降,更换新滤芯,滤芯一般可清洗三次
2),.打开防锈剂罐上的两个闸门,让防冻液通过防锈剂罐,循环两个小时,然后关闭防锈剂罐上的两个闸门.
4,每2000小时检查项目:
1),如有必要检查或更换燃油喷油头,
2),如有必要检查或调整气门间隙.
(排气门间隙:～0.84MM 进气门间隙:～0.46MM)
3),检查发电机工作情况,
5,每4000小时检查项目:
检查涡轮增压器工作情况,
七,液力机械传动箱
液力机械传动是比较先进的一种传动装置,阿里逊传动箱就是这样一种液力机械传动装置,这种传动装置中包括传动和控制两个部分,而传动部分是由液力元件和机械元件两部分组成,
液力元件是变矩器,变矩器是以液体的动能为媒介,完成机械运动的传动,详细讲,就是液力传动元件首先是一个机械运动装置,因此它的输入端和输出端都具有机械运动的形式,在输入端和输出端之间的能量传递是借助于液体的动能为媒介,即输入端的机械能转变为液体的动能,然后液体的动能再转变为机械能由输出端输出,这就是液力传动的特点,
变矩器是由泵轮,涡轮,导轮构成,泵轮是能量输入元件,由发动机带动, ,涡轮通过花键装在花键轴上,是动力输出元件,导轮是导流元件,导轮装在自由轮滚圈上,滚圈用花键装在支承套上,导轮的这种结构形成一个超越离合器,它允许导轮向一个方向旋转,而不能反向旋转,
变矩器工作原理,
变矩器总成内始终充满油,油流过变矩器对其冷却和润滑,当泵轮被发动机驱动时,泵轮叶片把油甩向涡轮叶片,油对涡轮叶片的冲击,使涡轮旋转,把动力输出,当发动机怠速旋转时,油流对泵轮叶片的冲击力不大.因此涡轮不动,当发动机高速旋转时,油流对泵轮叶片的冲击力就大,使涡轮旋转,这样动力就由涡轮轴输出,导轮改变油流方向,油流入泵轮的方向,对泵轮起助推,能使变矩器的输出扭矩,
变矩器的三种功能,1离合器,2变矩器,3偶合器,
液力机械传动箱的液压系统除了控制换档外,它还有润滑及冷却作用,因为机械运动是需要润滑的,另外变矩器在工作时以及变速箱运转时它的机件都会发热的,所以需要液压油来润滑及冷却.
液力机械传动箱的日常保养
正确使用和维护保养的重要性,
液力机械传动箱具有结构紧凑,工艺先进,性能优良,操纵方便等优点,只有在正确的使用条件和认真的维护保养下,变矩器的使用寿命是可以较长的,但是,如果在油压不当,油温过高,油滤不洁,等条件下操作使用或维护保养不当,造成某些另部件的损坏,在修理上是比较困难的,而在修理时,如果在材料和修理工艺达不到要求,不严格遵守拆装程序和方法,则修理后的性能将下降.因此,正确使用和保养变矩器,对于延长变矩器的使用寿命是很重要的.
1,油压检查:
车发动着后首先检查变矩器的压力,
750系列的压力,空档和前进为1Mpa～,倒档为～,
5000～6000系列的压力为， Mpa～ Mpa.
2检查油面:
液力机械传动箱的油面是检查动油面,也就是说车发动着以后,所有的档都挂一遍,使整个液压系统充满油,这时检查油面,油面的高度因在上下刻线的下线上三分之一到四分之一处,油面不可过高,因为油液在变速箱运转过程中会发热,而因为油液热胀冷缩的原故,油液发热以后油面就会上升,当油面上升过高,接触到旋转件时,油就会被旋转件带起飞溅,这样一来空气就进入油液形成泡沫,影响变矩器工作,同时也影响到油液的润滑及散热效果,从而形成呼吸阀冒油及泡沫,也会使变矩器温度过高.影响变矩器的正常运转.
3,检查油温,
变矩器的正常工作温度为82℃～93℃,
油温达到37℃以上才可正常工作,
变矩器在正常工作中,油温如果超过规定,可将变矩器挂在空档,发动机以1000转左右的转速运转几分钟,油温应当恢复正常,如果不能恢复正常,应立即停车查明原因,排除故障后继续工作.
4,检查油质,
一般情况下部600小时换油,根据实际情况可适当延长或缩短换油时间,高精滤芯200小时清洗一次,换油时同时更换高精滤芯,并彻底清洗油底壳及油泵进油滤网,
5,运转检查
听变矩器运转时有无异常响声
6,外观检查,
检查外部连结件有无松动及漏油的地方.
特别注意,接触过防冻液的容器及漏斗,绝对不允许装液力传动油,
液力机械传动箱的故障判断及排除
1,变矩器温度高
1),油位过高或过低
2),发动机散热系统有故障
3),档位选择错误
4)液力减速器在起作用
2, 变矩器的主压力低
1),油位过低,
2),油泵进油滤堵塞,
3),主油泵磨损,
3,无动力输出
1),离合器片严重磨损
2),行星齿轮组损坏
3),主压力低。