石油钻机绞车档位的优化配置(最新版)
钻井绞车齿式挂合机构“挂挡难”的原因分析及对策
钻井绞车齿式挂合机构“挂挡难”的原因分析及对策蒋合艳^2，黄治湖4李洪波'吴卫周\王娜3(1.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721002;2.国家油气钻井装备工程研究中心，陕西宝鸡721002;3.中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000)摘要：文中分析了某直流电驱动一体绞车齿式挂合机构挂挡困难的原因。
通过在绞车输入轴惯刹离合器上增加辅助挂挡 的微摆机构，可实现成功挂挡。
关键字:直流电驱动绞车;挂挡机构;微摆机构中图分类号:T E924 文献标志码：B文章编号：1〇〇2-2333( 2〇17 )〇4-〇〇73-〇4 Solution a n d C a u s e Analysis o n the difficulty ofPutting into G e a r for Tooth Shift Engaging M e c h a n i s m o f D r a w w o r k sJ I A N G H e y a n'H U A N G Z h i h u12，L I H o n g b o1，2，W U W e i z h o u1，2，W A N G N a3(l.Baoji Oilfeild Machinery Co.,Ltd.,Baoji721002, China;2. NationalEngineering Research Centre for Oil & Gas Drilling Equipment,Baoji721002, China;3.Exploration and Development Research Institute of PetroChinaTarim Oilfield Company,Korla841000, China)Abstract：The tooth shift engaging mechanismin D C drawworks i s difficult to change gears,this paper analyzes i t sreason. By increasing amicro-pendulum deviceonthe inertia brake clutch of the input shaft,successful shift i s realized.K e y words:D C draw works;tooth shift engaging mechanism;micro pendulumfacility〇引言目前直流电驱动一体绞车采用内变速链传动方式，通常设四个机械挡位，其传动原理如图1所示，绞车通常 由两台电动机经输人轴并车后，通过两挂链条输出到传 动轴形成两个挡位，传动轴与滚筒轴之间的两挂链条又 形成两个挡位，共四个挡位。
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%。
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。
浅析JC70D绞车换挡机构的设计
０ 引 言
随着技 术 的革 新 、 工 艺 的发 展 ， 新 类 型 石 油钻 机
将 连 杆 的运动 通过 支撑 装 置变换 为拨 叉 的运 动 ， 由拨
不断涌现， 绞车作为钻机心脏 ， 也是 随着 钻机不断 的 变化和改进中。绞车作 为钻机的传动系统之一 ， 它不
但 担负 着 为钻机 起 下 钻具 、 下套 管及 上 卸 扣 ， 钻 头 钻 进 过程 中控 制钻 压 、 处 理 事故 ， 及提 取岩 芯筒 ， 试 油等
１ 绞车换挡机构简介
钻机 工 作 时 ， 需要 绞 车 在 钻 进 、 提 升 中提 供 不 同 的速 度 以获得 更好 的工 作效 率 ， 现代 绞车 常用 的换 挡
图 １ 换挡 机构 示意图
方式基本 以气缸换 挡结合气胎离合 器换挡为 主 １ ｊ 。
一
２ 换挡机构设计及计算
２ ． １ 设 计
ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｄ ｒ ａ ｗ ｗｏ ｒ ｋ ；ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ；ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
钻机绞车
8
滚316 筒轴。绞车整个变速过程完全由主电机 7交8 流变频控制系统操作实现。绞车自动送 7钻8 由一台42.5kW(57hp)的交流变频电机 4驱164 动，经大传动比立式减速机和推盘离合 2器764 后，将动力传入右箱体输入轴端，再经 齿轮箱一级减速后带动滚筒轴完成自动送
• （2）班维护
• ① 停机检查油池油位，如油位太低应及时补充润滑油；
• ② 检查润滑油压力表读数是否正常，如超出许可范围应 及时查找原因或进行调整；
• ③ 检查润滑系统工作是否正常，润滑管线是否漏油,各喷 嘴有无堵塞，如有异常应及时排除；
• ④ 检查绞车与底座的联接螺栓、快绳绳卡U型螺栓、电机、 减速箱地脚螺栓、联轴器固紧螺栓、滚筒轴轴承座与绞车 架主墙板连接螺栓、盘刹装置固定螺栓等是否松动，如松 动，应及时紧固；
游动系统为5X6绳系时绞车钩载、钩速参数
绳系
钩载 连续工况下
最大钩载 短时工况
(1 min)
最大钩速
10绳系 0～2917kN 3750kN 1.53m/s
• （5）绞车结构
• JC70DB绞车按部件划分，主要包括绞车架、 滚筒轴、左右齿轮减速箱、电动机（2台）、 自动送钻装置、液压盘式刹车、电气控制 系统和润滑系统等。
• ⑥ 检查绞车冷却水系统各管线、接头的情况，如有损坏 及时更换；
• ⑦ 放掉油池内的润滑油，彻底清洗清理油池；
• ⑧ 检查输入轴联轴器的同轴度情况并及时调整；
• ⑨ 检查所有油封，如有损坏及时更换；
• ⑩ 检查气控系统全部管线、阀件、压力表执行机构的状 态，并及时更换；
ZJ70DB钻机绞车安装、操作及维护保养规程
ZJ70DB钻机绞车安装、操作及维护保养规程1 范围本标准规定了ZJ70DB钻机绞车的安装、操作及维护保养方法本标准适用于钻井队ZJ70DB钻机（宝石钻机、宏华钻机）绞车的安装、操作及维护保养2 技术参数2.1 型号JC70DB绞车（宝石钻机）最大输入功率1470kW（2000HP）最大快绳拉力485kN主滚筒尺寸(直径×长度) 开槽Φ800×1305mm刹车盘Φ1600×76mm（直径×宽度）适用钢丝绳直径Φ38mm主刹车能耗制动辅助刹车液压盘式刹车（6常开2常闭）液压盘式刹车系统油压7.5MPa工作介质：液压油冬季用低温抗磨液压油L-HM20夏季N46系统单泵额定流量：18L/min防爆电机功率及转速2×2.2kW，1450rpm油箱容积1000L蓄能器容量4×6.3L油箱电加热功率1kW液压站冷却器水流量2m3/h工作钳的设计制动力矩140kNm安全钳的设计制动力矩70kNm2.2 型号JC70DB绞车（宏华钻机）额定输入功率1940kW最大快绳拉力487kN钢丝绳直径φ38mm档数一档无级调速最高输入转速2350r/min（带滚筒）滚筒（直径×长度）Φ770×1439mm刹车系统能耗制动+液压盘式刹车外型尺寸（长×宽×高）6540×3200×2627mm质量42524kg速度表4 安装及要求4.1 先将绞车下方安装面及钻机底座安装位置表面处理干净，不允许有铁屑、螺栓、销子、砂石等状块物存在。
4.2 将绞车整体吊装，要求吊装平整、平稳、安全，吊绳须有足够的强度，吊车等须有足够的起吊能力，在检查无任何不可靠因素存在的情况下将绞车缓慢吊起并放置在水柜上，调节绞车安装位置，并根据钻机出厂前已配焊好的定位块定位后，用螺栓紧固。
5 操作步骤5.1绞车使用前的检查5.1.1 检查绞车的安装质量。
石油钻机绞车的控制策略
石油钻机绞车的控制策略石油钻机绞车的控制策略【摘要】本文在研究绞车驱动电机的特性要求的基础上，分别对绞车的驱动控制策略进行了深入的研究，并采用一种适用于绞车的控制策略—直接转矩控制策略。
【关键词】石油钻机绞车；驱动特性；控制策略绞车不仅是石油钻机的起升系统设备，而且也是整个钻机的核心部件，是钻机三大工作机组之一。
主要有以下功用：用以起下钻具、下套管；钻进过程中控制钻压，送进钻具；借助猫头上、卸钻具丝扣，起吊重物及进行其他辅助工作；充当转盘的变速机构或中间传动机构；整体起放井架。
最近几年发展的交流变频电动机驱动的绞车，电动机通过齿轮减速箱直接驱动滚筒轴，利用变频调速和再生发电制动技术，取消了机械换档和绞车的辅助刹车，使刹车的结构大大简化，并使其工作性能也得到了较大的提高。
1 驱动系统特性要求1.1 绞车负载特点及对驱动特性的要求图1为大钩提升载荷Qh与提升速度V的关系曲线。
若大钩提升速度能随载荷的变化而相应地改变，即沿图中曲线1工作，这是最理想的情况，功率利用最充分。
QhV=C是理想功率曲线。
绞车载荷是随起钻过程中立根的数目的逐一减少而呈阶梯状下降的。
若提升速度V也能随立根数的每一次减少而相应增加，即沿曲线2工作，则功率利用虽不是最理想的，也已很充分。
但在机械变速有限档情况下，这是不可能做到的。
曲线3是分级变速时的曲线，可见功率利用不充分，阴影三角面积是未被利用的功率。
图1 大钩提升载荷与速度按绞车工作特点，对动力机组的要求是：（1）能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围R=■5～10。
（2）具有短期过载能力，以克服启动动载、振动冲击和轻度卡钻。
（3）绞车工作时起停交替，要求动力传动系统有良好的启动性能和灵敏度可靠的控制离合装置。
综上，绞车驱动需要的是具有恒功率调节、能无级变速并具有良好启动性能的柔性驱动[1]。
基于单片机的石油钻机绞车自动换挡系统
２０ 年 第 ３ ０７ ６卷 第 ５期 第 ５ １页
石 油 矿 场 机 械
０Ｉ Ｆ ＥＬＤ Ｅ Ｌ Ｉ ＱＵＩ Ｍ ＥＮＴ Ｐ
文 章 编 号 ：１ — ４ ２ ２ ０ ） ５ ０ ５ — ４ ０ １３ ８ （ ０ ７ ０ — ０ １０
钻 机 的动力 机转 速高 ， 执行 机构 转速低 ， 了使 为 执 行机 构有 合适 的转 速 ， 般 要 经 过 ３ 一 ～５级 减 速 。 绞 车和 转盘要 求调 速 范围 为 ５ Ｏ级 。为 充分 利用 ～１ 功 率 ， 般应设 ４ ６个 机 械挡＿ 。 一 － ２ ］ 图 ２为 理想 功率 曲线 。实 际上 绞车载 荷是 随起
ｔ ｙ．
Ｋ ｅ ｒ ：ｄｒ ｗｗ ｏｒ ；ａｕ ｏ ｇ ａ ｉ ｇ；ｓ ｎ ｅ ｃ ｉ ｏ ｐｕ ｅ ； ｈ ｏｋ ｌ ａ ｙ ｗｏ ｄｓ ａ ｋｓ ｔ— ｅ ｒｎ ｉ ｇｌ ｈ ｐ ｃ ｍ ｔｒ ｏ ｏ ｄ
绞车 起 升 系统 是石 油钻 机 的 三 大 工 作 机 组 之
一
，
在钻 井工作 中起 着 非 常 重要 的作 用 。石 油 钻 机
基 于 单 片 机 的石 油 钻 机 绞 车 自动 换 挡 系统
杨 慧 ， 明侠 齐
（ 国 石 油 大 学 （ 东 ）机 电工 程 学 院 ， 东 东 营 ２ ７ ６ ） 中 华 山 ５ ０ １
摘 要 ： 油 钻 机 的 绞 车 一 般 设 计 成 多个 挡 位 ， 去 一 直 采 用 手 动 机 械 式 换 挡 ， 作 效 率 低 。 提 出 了 石 过 工
度， 以满 足钻 井工艺 的要求 。
国产钻 机 绝 大多 数 为 机械 传 动 ， 升 系统 一 般 起
大 钩 的起升 速 度 乘 以大 钩 起 升 载 荷 Ｑ， 即为 大钩 的起升 功率 Ｐ， Ｐ＝常数 ， 即在 恒 功率 条 件 下升 高 和下 降 。大钩起 升速 度 与载荷 的关 系如 图 ２ 。
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Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention.
（安全管理）
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石油钻机绞车档位的优化配置
(最新版)
石油钻机绞车档位的优化配置(最新版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。
显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。
通过对石油绞车的档位的优化配置的研究，建立了绞车档位及档速的最优化模型，利用MATLAB语言的优化工具箱对绞车的档位配置进行优化分析。
通过MATLAB语言的优化工具箱对实际约束条件下的最优化模型进行求解；得出了不同档数绞车各档提升的最优化立根数以及各档位对应的提升速度。
在钻井过程中，钻杆的起升过程占据了大量的时间，而钻井绞车承担着提升钻杆的任务，因此，合理安排绞车提升档数并根据不同档数的绞车合理配置各档位的提升立根数，可以减少提升过程的时间，提高提升效率。
现役钻机有很大一部分是旧式钻机，在档位优化配备、档速合理分配以及各档位承担的起升立根数的分配上存在一些不合理的地方，会影响到钻井的工作效率。
因此，对档位合理分配进行理论研究对指导实践工作有重要的意义。
对档位进行优化配置问题也就是非线性最优化问题的求解。
对这类非线性最优化问题常用的求解方法有：罚函数法、可行方向法、逐步二次规划法（SQP法）和信赖域法。
本文利用了逐步二次规划法对档位进行优化配置。
井绞车档位的优化配置的数学模型
本题所追求的目标，是在任意地区条件下绞车起升机动时间最短，也就是要确定用柴油机驱动的绞车最优化的中间档速。
为了对该实际工程技术问题内在关系的进行抽象表达，首先需要建立数学模型，选择目标函数，列数所有的约束条件。
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