第四章 旋转系统设备

三、转盘的结构组成 （图3—1）
⒈ 组成： 转盘实际上是一个大功率圆锥齿轮也称八字齿轮(结构特殊 的角形传动)减速器。 ⑴底座 ⑵快速轴（水平轴总成） 主要由动力输入链轮（链轮驱动）或连 接法兰（万向轴驱动——传递负荷，改变运动方式）、水平轴、小锥齿轮、 轴承套和底座上的小油池组成。 ⑶转台总成 如同又短有粗的空心立轴外装斜齿或螺旋齿大圆锥齿 轮，借主轴承装在壳体上。主轴承起承载和承转作用；辅轴承起径向扶正 和轴向防跳的作用。 ⑷转盘的制动机构 在转盘的上部装有制动转台两个方向转动的制 动装置，它由两个操纵杆、左右掣子和转台外缘上的26个燕尾槽组成。 （ 5）壳体 铸钢件或铸—焊组件 ⒉ 转盘的工作原理 由以上几部分组成的现代钻井转盘，动力经水平轴上的法兰或链论传 入，通过圆锥齿轮传动到转台，借助转台通孔中的方补心和大方瓦带动方 钻杆、钻杆柱和钻头转动，同时，大方瓦允许钻杆轴向自由滑动，实现钻 杆柱的边旋转边送进。起下钻和下套管时，钻杆柱或套管柱可用卡瓦或吊 卡座落在转台上。
转盘主补心
转盘主补心及内衬适用 于ZP175-ZP375转盘， 材料为优质合金钢铸 件,尺寸符合 SY/T5080-2004《石 油钻机和修井机用转 盘》及API Spec.7K 标准要求。主补心分 为四销驱动和四方驱 动两种型式，有整体 式和分体式两种结构， 可以放入内衬、卡瓦、 滚子方补心等。
是从顿钻钻井演变向来的，转盘钻井是旋转钻井方法之一。它比顿钻优点 多，所以，应用最广泛。转盘钻井是通过一套地面设备，即钻机、井架以及一 套提升系统，通过提升系统将井下钻具提起、下放，靠转盘转动。钻具转动带 动下边钻头转动，钻头转动时就可破碎岩石，破碎了的岩屑被泥浆泵泵入钻柱， 将井内的泥浆循环带到地面。钻头磨损了，再将钻具起出来换上新钻头，再下 钻钻进，这样井不断加深直到将井钻到预计井深。 井架、天车、游车、大钩及绞车组成起升系统，以悬持、提升、下放钻柱。 接在水龙头下的方钻杆卡在钻盘中，下部承接钻柱（包括钻杆和钻铤）、钻头。 钻柱是中空的，可通过循环洗井液对井底进行清洗。工作时动力机驱动转盘通 过方钻杆带动井中钻柱，从而带动钻头旋转。通过控制绞车刹把，可调节由钻 柱重量施加到钻头上的压力（即钻压），使钻头以适当的压力压在岩石面上， 连续旋转破碎岩石。与此同时，动力机也驱动泥浆泵工作，使洗井液经由泥浆 池-地面管汇-水龙头-钻柱内孔-钻头-井底-钻柱与井壁的环形空间-泥浆槽-泥 浆池，形成循环流动，以连续地携带出被破碎的岩屑，清洗井底。 钻杆代替了顿钻中的钢丝绳，它不仅能够完成起下钻具的任务，还能够传 递扭矩和施加钻压到钻头，同时又提供了洗井液的入井通道，从而保证了钻头 在一定的钻压作用下旋转破岩，提高了破岩效率，并且在破岩的同时，井底岩 屑被清除出来，因此提高了钻井速度和效益。目前这种方法在世界各国被广泛 使用。
水龙头的主要受力件是主轴承、提环等，所能承受的最大载荷应等于或大 于钻机的最大载荷。
水龙头的寿命和工作质量主要取决于 ① 主轴承的结构类型，② 轴承布置 方案 ③ 钻井液密封系统的结构形式
⒉
动力水龙头
这种水龙头大都是液压驱动的，配套在液压钻机中，可以 省去转盘和方钻杆以及方钻杆旋扣器。在修井设备中由于液压 水龙头比较轻，所以应用的更广泛一些。如图4—5 三、水龙头的使用维护和保养 (必须掌握) 1、水龙头使用前的检查 2、水龙头在使用中的维护检查 3、水龙头常见故障和排除方法 见表4——4 四、更换盘根装置 盘根盒作用是用来密封，一般用于低温、低压的水泵和油 泵上。 1. 拆卸 2. 安装
二、 转盘的技术规范
转盘代号 ZP □—□—□
见表4-1
更新设计标号：用阿拉伯数字表示 驱动形式：机械略，Y液压驱动， D电驱动 型号级别：转盘通孔直径，in×10 转盘代号
如P72表4—1中ZP—275，其中275是27.5in， 1in=25.42mm
万向轴——传递负荷，改变运动方式。
转盘旋转钻井简介
套管补心及内衬
套管补心及内 衬,用于卡持 2 3/8"-20" 的套管.套管 补心分为整 体式和分体 式,可满足用 户的不同需 求.
一、转盘的功用及工艺要求
⒈ 转盘的功用（重点） ⑴ 转动井中钻具，传递足够大的扭矩和必要的转速。 ⑵ 下套管和起下钻时，承托井中全部套管柱或钻柱重量。 ⑶ 完成卸钻头、处理事故时倒扣、进扣等辅助工作；
第四章 钻机的旋转系统
本章主要内容： • ⒈ 转盘 • ⒉水龙头 • ⒊钻具 学习要求： • ⒈明确转盘的功用及其使用维护。 • ⒉了解转盘的结构。 • ⒊了解水龙头的功用及钻井工艺对水龙头的要求。 • ⒋熟悉水龙头的维护和保养。 • ⒌明确钻具的功用和使用方法。
概述
• 钻机旋转系统主要包括转盘、水龙头、方钻 杆、钻杆柱、钻铤及钻头。是钻机的三大工作机 组之一，是钻机的地面旋转设备。 钻机旋转系统 主要功用是通过转盘、方钻杆和钻柱将扭矩和转 速传到井下动力钻具，通过旋转钻柱、钻头，破 碎岩石，形成井眼。同时水龙头应能保证高压钻 井液的通过和密封。 • 钻机旋转系统设备的转速及结构尺寸直接决 定了钻井的机械钻速。 •
钻具系
钻具系指方钻杆、钻杆、钻杆接头、接箍、钻铤和钻头等主要
钻井工具。 钻具有关安装顺序：游车大钩—水龙头（上部与鹅颈管、水龙 带相连，随大钩上提下放）—方钻杆—钻杆—钻铤—钻头。 几个概念： 水龙头——是钻机的旋转系统设备，起着循环钻井液的作用。 方钻杆——位于钻柱最上端，上接水龙头，穿过转盘，承受全部 入井钻具重量，传递扭具、输送泥浆。 钻铤——高级合金钢的厚壁无缝钢管，其作用给钻头加压，输送 泥浆，连接钻杆与钻头。 钻头——用来旋转破碎岩石，主要有刮刀钻头（两翼、三翼、四 翼）、牙轮钻头（钻头体上装几个能灵活转动的牙轮，分单、 双、三、多牙轮）、金刚石钻头（PDC、TSP）和特殊用途的 钻头。
⑷ 输送泥浆。（泥浆飞溅，油水腐蚀，冲击振动严重。）
（5）涡轮钻井时（即在使用井低旋转钻具时，转盘制动上部钻柱，以承受反扭具矩 ⒉ 钻井工艺对转盘的要求（重点）
① 具有足够大的扭矩和一定的转速，以转动钻柱带动钻头破碎岩石，并能满足 打捞、对口、倒扣、造扣或磨铣等特殊作业的要求。
②具有抗震、抗冲击和抗腐蚀的能力，尤其是主轴承应有足够的强度和寿命， 并要求起承载能力不小于钻机的最大钩载。
SL □
最大静载荷1/10，KN 水油田常用的各型水龙头技术规范 见表4—3
三、水龙头的结构组成
⒈普通水龙头 各种水龙头主要都是由固定、旋转、密封这三大部分组成。 首先看图4—4，熟悉各个部件的名称。
⑴普通水龙头结构
三管——鹅颈管、冲管、中心管 四轴承——主轴承、上扶正轴承、下扶正 轴承和防跳轴承。 四密封——上、下钻井液密封，上下机油 密封。
第一节 转盘
转盘实质上是一个大功率圆锥齿轮减速器，是旋转钻机 的关键设备，是钻机的三大工作几之一。转盘位于钻柱最上 端，上接水龙头承受全部入井钻具重量。主要作用是把发动 机的动力通过转台中心孔的方瓦传给方钻杆、钻杆、钻铤和 钻头，驱动钻头旋转，钻出井眼。 滚子方补心在钻台上安装时，要对准井眼，下方补心， 慢慢转动转盘，使方补心方体进入转盘大方瓦内。滚子和方 钻杆之间的间隙一般宜在0．25～1．5mm之间，最大不应 超过3mm。在使用过程中，应经常检查滚子的磨损量，确保 其最大磨损量不超过3．2mm。每周应检查一次上盖大螺母 是否松动，并给滚轮轴承加润滑脂。要定期检查轴和滚针轴 承的磨损情况，其移动量应在0．8mm之内。
齿轮图：1平行轴齿轮传动机构（圆 柱齿轮传动机构）
直 齿
斜 齿
曲 齿
人字齿
齿轮齿条
内齿轮
齿轮图：2相交轴齿轮传动机构（圆 锥齿轮传动机构）
直 齿
斜 齿
曲线齿
齿轮图：3交错轴齿轮传动机构
斜 齿
准双曲面齿轮
蜗杆蜗轮
第二节 水龙头
概述
水龙头是钻机旋转系统、起升系统及 循环系统连接的纽带，它一方面承受井中 钻具的全部重量（将这部分重量通过提环 传给大钩），悬挂钻柱并保证钻柱自由旋 转，另一方面它与水龙带相连，将高压钻 井液引入旋转的钻杆柱内，注入井底洗井。 它是钻机的关键设备。
③转盘中心孔的直径应能满足通过最大号的钻头。中心孔过大将造成井口操作 不便并使转盘体积过大，一般在525~600mm之间。
④ 轴承。 具有良好的密封和润滑性能，以防止外界的泥浆、污物进入转盘内部损坏
⑤能正反转，且具有可靠的制动机构。
转盘传动装置
转盘特点： ⑴符合 API 7K 规范，并拥 有API 会标使用权。 ⑵符合行业标 准 SY/T5531 要求。 ⑶转盘传动采用弧齿锥齿轮， 承载能力强，运行平稳，寿 命长。 ⑷转盘外壳为铸焊结构，刚 性好，精度高。 ⑸齿轮和轴承采用飞溅润滑 (6)整体主补心为铸钢件。 (7)销传动型式可放入API标 准方钻杆或六方钻杆的滚子 补心，长、短卡瓦均可使用。
水龙头特 点： （1）符合 API 8C 规范，并拥 有 API 会标使用权。 （2）符合行业标 准 SY/T5530 要求。 （3）可按要求选配双公扣合金 钢短节 （4）冲管和盘根装置为盒式结 构，可在钻台上迅速更换，勿 须拆下水龙带和鹅颈管。 （5）配4"API水龙带接头。
一、水龙头的功用与工艺要求
⒉ 工作中的检查 启动转盘要平稳操作，启动后要检查转台是否跳动，声音是否正常。每班应至少检查一次 转盘的固定情况。在钻进和起下钻过程中，应避免猛蹩、猛顿，严禁使用转盘崩扣。 ⒊ 润滑的检查 新转盘使用一个月应更换机油，以后每使用三个月换油一次。防跳轴承和锁紧装置上的销 轴每月应至少注入一次润滑脂。 4、转盘的故障及消除方法 （重点）见表4——2
方补心
• 滚子方补心有四方驱动和四 销驱动两种型式；适用于 ZP175-ZP375转盘，用于 31/2"-6"等不同规格的四方和 六方钻杆。 性能特点： 1、执行SY/T5080-2004、符 合API Spec.7K等相关技术标 准。 2、主要受力件选用优质合金 钢制造。 3、特殊结构设计保证滚轮更 换调整快捷。