石油钻井绞车刹车系统的现状与发展

收稿日期:2004210212

作者简介:锁超民(19652),男,河南洛阳,工程师,1987年毕业于华东石油学院,目前在中原石油勘探局钻井三公司工作。

文章编号:100123482(2005)0120105202

石油钻井绞车刹车系统的现状与发展

锁超民

(中原油田钻井三公司,河南濮阳457001)

摘要:文章简要叙述了目前石油钻井绞车所使用的各种钻井刹车形式,分析了带式刹车(刹把控制)、

液压盘式刹车、气控刹车3种钻井绞车主刹车控制形式和水刹车、电磁流刹车、伊顿刹车3种辅助刹车控制形式的优缺点,指出了今后石油钻井绞车刹车形式的发展方向,对今后钻机的发展提供了参考和帮助。

关键词:绞车;刹车;现状;发展中图分类号:TE923101 文献标识码:B 石油钻井绞车的刹车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、停止及控制大钩载荷下放速度的重任。刹车系统性能的好坏决定着石油钻机的安全问题,若刹车系统出现故障,轻者会引起停钻,造成经济损失,重者会造成墩钻、溜钻现象,甚至造成设备砸转盘现象和重大设备事故或人身事故。因此,研究钻井绞车的刹车系统,保证石油钻机能够正常、安全地工作,是非常重要的。

1　石油钻井绞车主刹车形式

a)　带式刹车(刹把控制)　此种刹车形式是在

石油钻机的发展初期普遍采用的刹车形式,这种刹车形式的优点是结构简单、性能可靠、操作有手感,司钻便于掌握井下钻头的工作情况。其缺点是司钻劳动强度大、工作环境艰苦、危险,目前,正逐步被淘汰。

b)　液压盘式刹车　为了改善司钻的工作环

境,研制了液压盘式刹车控制石油钻井绞车的刹车。液压盘式刹车是利用液压能对刹车盘施加压力,从而达到刹车的目的,司钻操作调压手柄可控制刹车力的大小,实现了远程控制钻机钻井绞车的刹车。液压盘式刹车改善了司钻的工作环境,减轻了司钻的劳动强度,而且刹车力矩大,提高了刹车的安全性。其缺点是设备投资费用和使用费用高,需要使用专门的液压站和专用液压油,并且漏油后会污染环境;操作时没有手感,司钻不能利用手感掌握井下钻头的工作情况;在工作过程中,由于液压失压或阀

件质量等问题,易出现刹车失灵故障,造成钻井事故;液压盘式刹车的摩擦片间隙范围窄,由于液压盘式刹车使用的弹簧是碟形弹簧,刹车力受摩擦片间隙的影响较大,由于摩擦片间隙不合适造成刹车力矩减小,造成重大事故;没有配备摩擦片间隙指示器或声音报警器,事前无法预料;由于采用了碟形弹簧,且刹车性能与操作手柄的运动方向有关,司钻操作难度大;液压油在低温下流动性差,造成刹车性能下降。

c)　气控刹车　气控刹车是近几年发展起来的

一种新的形式,该产品已获国家专利,专利号为Z L 01246872X 和Z L 0226295.8。宝鸡中发石油机

械有限责任公司生产的气控刹车系统,配套在吐哈油田玉门分公司75011钻井队在用的我国7000m 钻机上,效果良好,用户满意,被司钻称为最好的刹车系统。与其他刹车形式相比,操作方便、刹车安全、维修简单。在使用过程中,没有出现过任何墩钻、溜钻现象,实现了无故障工作。

气控刹车是利用压缩空气的压力通过机械传动对刹车鼓施加压力,从而达到刹车的目的。它不但解决了司钻远程控制钻机绞车刹车,而且改善了司钻的工作环境,彻底将司钻从艰苦的工作环境中解放出来,更重要的是刹车的安全性和操作性有了大的提高:

a)　设备投资和使用费用低。

b)　配备有摩擦片间隙指示器和声音报警装

置,可避免由于摩擦片间隙不合适造成的重大事故。

　2005年第　34　卷石油矿场机械　第1期　第105页 OI L FIE LD EQUIPMENT 2005,34(1):105～106　

c)　刹车能力强,比原钻机的刹车能力提高1倍。

d)　操作维修灵活方便,不需配备专门的动力源,只是利用钻机现有的气源向司钻房供气即可。

e)　当气源因故不供气时,还可以利用储气罐中的气工作,使钻机控制的安全性又有所提高。

f)　无气时依靠弹簧刹车,安全可靠。

g)　摩擦片间隙范围宽,对刹车力的影响小,调节简单。

h)　刹车与手柄的运动无关,易操作。

i)　气控刹车系统解决了防冻问题。

气控刹车和液压盘式刹车同样未解决司钻的操作手感问题,并且气控刹车系统需要对压缩空气进行严格的处理。

2　石油钻机的辅助刹车形式

a)　辅助水刹车　辅助水刹车是钻机最老式的辅助刹车,由于水刹车的低速性能差,已被淘汰。

b)　电磁涡流刹车　电磁涡流刹车有水冷式和风冷式2种形式。水冷式的电磁涡流刹车由于水处理不好,影响了使用性能,目前没有使用。上海生产的风冷式电磁涡流刹车由于低速性能好,调节准确等优点,目前被推广应用。

c)　伊顿气控辅助刹车　最近,伊顿气控辅助刹车在钻机上得到了应用,很受用户欢迎,由于它具有良好的使用性能,将被推广使用。

3　结论

根据以上分析,石油钻井绞车主刹车的发展方向是气控刹车和液压盘式刹车2种形式,辅助刹车的发展方向是伊顿气控制刹车和电磁涡流刹车2种形式。从现场使用来看,气控刹车系统将得到大的发展。

世界最高大桥在法国诞生ENERPAC(恩派克)液压技术建功

近日,世界上最高的大桥在法国诞生,即高达343m的米劳大桥。美国实用动力集团公司EN2 ERPAC(恩派克)欧洲工程中心解决了大桥建造中的技术难题。

2004205,总重36000×103kg的钢结构桥面从南北两侧成功地平移汇合。这标志着米劳大桥主体工程顺利完成,米劳大桥开辟了从巴黎通往地中海的一条捷径。

法国米劳大桥是当今世界上最高的桥梁,高343m,其桥面宽27.35m,长2460m。国内有关专家曾经形象地说:“这几乎就是在比东方明珠矮一点的高空建造了一段长2km的高架道路。”在这个桥梁的下面不是一马平川的大地,而是法国米劳附近一条深深的山谷。在如此高的位置上进行规模如此大的施工建设,对人类本身也是一个极大的挑战。

所幸的是,科技又一次站在了人类的这一边。美国实用动力集团公司EN ERPAC(恩派克)欧洲工程中心提供的先进的液压方案解决了这个难题。它们为这一世界瞩目的工程提供了这样的解决方案:一方面采用计算机控制同步顶升系统辅助桥墩建造,帮助桥墩增高到77～245m不等;另一方面采用特殊设计的计算机控制超高压液压平移系统,解决大桥总重36000×103kg的钢结构桥面平移就位难题。

而对于国人来说,EN ERPAC(恩派克)及其液压技术并不陌生。EN ERPAC是美国实用动力独家拥有的世界最著名的强力液压工具和设备品牌。美国实用动力(中国)已经凭借同样的具有专家级的液压技术成功地为上海音乐厅平移、上海磁悬浮轨道梁精调、长江口综合整治、山东日照港改造、天津狮子林桥整体抬升、南京长江三桥等重大工程项目提供了关键的施工技术,创造了一个又一个佳话。

美国实用动力(上海)有限公司市场部

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?OI L　FIE LD　EQUIPMENT 2005Vol.34№1　