鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方案

時(shí)間：2022-09-25作者：陜西鼎晟石油電氣控制技術(shù)有限公司瀏覽：807

現(xiàn)代石油鉆機(jī)具有絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)（**驅(qū)）、鉆井泵三*作機(jī)組，為適應(yīng)石油鉆井工藝過(guò)程的要求，工作機(jī)組具有不同的負(fù)載特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)特性。動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是鉆機(jī)八大系統(tǒng)設(shè)備中的兩大部分，它們是為三*作機(jī)組服務(wù)的。

鉆機(jī)的動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)系到鉆機(jī)的總體布置和主要性能的發(fā)揮。所謂動(dòng)力傳動(dòng)性好，就是指要滿足鉆機(jī)工藝的要求，配備有足夠的功率，并且能充分發(fā)揮功率的效能；要滿足起下鉆操作快和快速鉆進(jìn)的要求；要能提供合適的鉆井泵的排量和高泵壓，滿足洗井以及噴射鉆井的要求。

復(fù)雜的鉆井條件經(jīng)常要求工作機(jī)組變速度、變扭矩，所以足夠大的功率、較高的效率、能夠變速和變扭矩是對(duì)動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求。此外，鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)還必須使用可靠、維修簡(jiǎn)單、操作靈敏、重量輕、運(yùn)移方便并具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

一、工作機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的要求

1.絞車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的要求

鉆機(jī)絞車(chē)的工作特點(diǎn)是載荷大，而且載荷變化也大。在同一擋中載荷隨立根變化而變化，每起一個(gè)立根，載荷變化一次。因而要求驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)隨大鉤載荷的不斷變化，能夠靈活調(diào)節(jié)大鉤的提升速度：重載時(shí)提升速度慢一些，輕載時(shí)提升速度快一些。若大鉤提升速度能夠隨載荷的變化而作出相應(yīng)的改變，此時(shí)功率利用較充分，這是較理想的情況。

按絞車(chē)的工作特點(diǎn)，動(dòng)力機(jī)組應(yīng)滿足以下要求：

（1）較好是能無(wú)級(jí)變速，以充分利用功率；

（2）具有短期過(guò)載能力，以便克服啟動(dòng)動(dòng)載、振動(dòng)沖擊和輕度卡鉆的影響；

（3）絞車(chē)啟、停操作頻繁，這就要求動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)有良好的啟動(dòng)性能和靈敏可靠的控制離合裝置。

2.轉(zhuǎn)盤(pán)對(duì)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的要求

在鉆井過(guò)程中，隨著鉆井深度的變化和巖層的變化，轉(zhuǎn)盤(pán)載荷也在不斷地變化，這就需要及時(shí)地改變鉆壓和轉(zhuǎn)速。

因此，鉆井工作要求轉(zhuǎn)盤(pán)：

（1）轉(zhuǎn)速能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；

（2）能倒轉(zhuǎn)、微調(diào)轉(zhuǎn)速，滿足處理事故的要求；

（3）有限制功率的裝置，防止過(guò)載而扭斷鉆桿。

3.鉆井泵對(duì)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的要求

鉆井泵的泵壓隨鉆井深度的增加而增加。在一定的缸套直徑下，達(dá)到允許的較大泵壓后，若繼續(xù)加深鉆井，必須采用降低速度（沖數(shù)）的方法調(diào)節(jié)排量，以保持泵壓不**過(guò)極限。

鉆井泵一般都在額定沖次附近工作，負(fù)載的波動(dòng)幅度也不大，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求比絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)低。

二、典型驅(qū)動(dòng)方案

1.單獨(dú)驅(qū)動(dòng)方案

轉(zhuǎn)盤(pán)、絞車(chē)、鉆井泵三*作機(jī)組，各由不同的動(dòng)力機(jī)一對(duì)一或二對(duì)一地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)大都采用如圖5-1所示的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)方案，如國(guó)產(chǎn)ZJ60D。該鉆機(jī)采用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、效率高，工作機(jī)間無(wú)機(jī)械形式的聯(lián)系，便于鉆機(jī)在井場(chǎng)進(jìn)行平面布置，但裝機(jī)功率利用率低，動(dòng)力機(jī)不能互濟(jì)。




2.統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)方案

統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)方案是轉(zhuǎn)盤(pán)、絞車(chē)、鉆井泵三*作機(jī)由2～4臺(tái)動(dòng)力機(jī)并車(chē)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)。統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)裝機(jī)功率利用率高，可并車(chē)調(diào)劑各工作機(jī)不同的功率需要，動(dòng)力機(jī)有故障時(shí)動(dòng)力可互濟(jì)。但驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，傳動(dòng)效率低，安裝調(diào)整困難。

柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和柴油機(jī)一變矩器驅(qū)動(dòng)廣泛采用統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)方案。




圖5-2（a）所示為三臺(tái)柴油機(jī)由膠帶并車(chē)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)，國(guó)產(chǎn)膠帶鉆機(jī)如ZJ32J-2，ZJ45J均屬于此類(lèi)型。

圖5-2（b）所示為三臺(tái)柴油機(jī)一變矩器由鏈條并車(chē)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)，如國(guó)產(chǎn)幻45鏈條鉆機(jī)、羅F320-3DH均屬于此類(lèi)型。

此外，2臺(tái)柴油機(jī)并車(chē)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)、絞車(chē)和一臺(tái)泵，另外一臺(tái)柴油機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)泵，如國(guó)產(chǎn)ZJ20膠帶鉆機(jī)；4臺(tái)柴油機(jī)一變矩器驅(qū)動(dòng)機(jī)組，由鏈條并車(chē)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)三*作機(jī)組，如國(guó)產(chǎn)ZL60L鏈條鉆機(jī)等也都屬于統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)類(lèi)型。

3.分組驅(qū)動(dòng)方案

典型的分組驅(qū)動(dòng)，將三臺(tái)工作機(jī)分成兩組，絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)為一組，鉆井泵為另一組，由動(dòng)力機(jī)（柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)）分別驅(qū)動(dòng)，也稱為二分組驅(qū)動(dòng)。

分組驅(qū)動(dòng)的主要目的是∶

（1）兼有統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)利用率高和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)簡(jiǎn)單、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)；

（2）現(xiàn)代深井、**深井鉆機(jī)采用7～9m高鉆臺(tái)，分組驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)、輔助絞車(chē)（貓頭軸）在高鉆臺(tái)上，而主絞車(chē)不上高鉆臺(tái)的方案；

（3）滿足叢式井鉆機(jī)對(duì)工作機(jī)平面布置的要求∶轉(zhuǎn)盤(pán)、絞車(chē)在鉆臺(tái)上并可隨鉆臺(tái)一起作縱橫方向的移動(dòng)，而鉆井泵組不必移動(dòng)。因此轉(zhuǎn)盤(pán)、絞車(chē)同鉆井泵組不能有任何機(jī)械傳動(dòng)方面的聯(lián)系，必須進(jìn)行兩分組驅(qū)動(dòng)。


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• 按驅(qū)動(dòng)設(shè)備類(lèi)型分類(lèi)

  (1)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)：以柴油機(jī)為動(dòng)力通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)(柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)—機(jī)械傳動(dòng))或液力傳動(dòng)(柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)—液力傳動(dòng))的鉆機(jī)。(2)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) ：電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)又可分為直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)和交流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)是指工作機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。用柴油機(jī)或燃汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)供電，或從電力網(wǎng)供電。這種型式的鉆機(jī)適用于海上鉆井。交流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)包括：交流發(fā)電機(jī)(或工業(yè)電網(wǎng))—交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)和正在發(fā)展中的交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆