鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)

1、A現(xiàn)代石油鉆機(jī)具有絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵三大工作 機(jī)組，為適應(yīng)石油鉆井工藝過程的要求，工作機(jī) 組具有不同的負(fù)載特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)特性。驅(qū)動(dòng)設(shè)備和傳動(dòng)系統(tǒng)是為三大工作機(jī)組服務(wù)的。驅(qū)動(dòng)設(shè)備，或稱動(dòng)力機(jī)組，提供工作機(jī)需要的動(dòng) 力和運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)，將動(dòng)力機(jī)和各工作機(jī)聯(lián)系起來，將動(dòng) 力和運(yùn)動(dòng)傳遞并分配給各工作機(jī)。A鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備類型的選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必 須滿足鉆井過程中各工作機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)特性及運(yùn)動(dòng)關(guān) 系的要求，并具有良好的經(jīng)濟(jì)性。§ 5-1 概述一、絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵負(fù)載特點(diǎn)及對(duì)驅(qū)動(dòng)特性的要求二、鉆機(jī)的典型驅(qū)動(dòng)方案三、驅(qū)動(dòng)設(shè)備的特性指標(biāo)四、鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)類型及典型驅(qū)動(dòng)設(shè)備的外特性、絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵負(fù)載特點(diǎn) 及

2、對(duì)驅(qū)動(dòng)特性的要求絞車的特點(diǎn)：若大鉤提升速度能隨載荷的 變化按理想功率曲線 相應(yīng)地改變，Q¥ = c圖卜1大鉤提升載他與連度aa0a即沿右圖中曲線1工作，這 是最理想的情況，功率利用 最充分。絞車的特點(diǎn)：若大鉤提升速度V能隨立根 數(shù)的每一次減少而相應(yīng)增加即沿曲線2工作，則功率利 用雖不是最理想的，也已很 充分。但在機(jī)械變速有限檔的情況 下，這是不可能做到的。絞車的特點(diǎn)：曲線3是分級(jí)變速時(shí)的曲線陰影三角面積是未被利用的 功率，圖41大鉤提升載仙與速度可見功率利用不充分。A絞車的工作特點(diǎn)，對(duì)動(dòng)力機(jī)組的要求:能無級(jí)變速，以充分利用功率，速度調(diào)節(jié)范圍尺=血=510%具有短期過載能力，以克服啟動(dòng)

3、動(dòng)載、振動(dòng)沖擊 和輕度卡鉆。絞車工作時(shí)起停交替，要求動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)有良好 的啟動(dòng)性能和靈敏可靠的離合控制裝置。A絞車驅(qū)動(dòng)需要的是：具有恒功率調(diào)節(jié)、能無級(jí)變 速并具有良好啟動(dòng)性能的柔性驅(qū)動(dòng)。鉆井工作對(duì)轉(zhuǎn)盤的要求：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍R=510。能倒轉(zhuǎn)、能微調(diào)轉(zhuǎn)速以處理事故。有限制扭矩裝置，防止過載扭斷鉆桿。A轉(zhuǎn)盤配備的功率是一定的，具有恒功率調(diào)節(jié)、能 無級(jí)變速的柔性驅(qū)動(dòng)、能充分利用功率，但鉆井 工藝有時(shí)要求恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。A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、轉(zhuǎn) 盤都簡(jiǎn)單。鉆井工作對(duì)鉆井泵的主要要求：速度調(diào)節(jié)范圍R=1.3-1.5,以充分利用功率；允許短期過載，

4、以克服可能出現(xiàn)的蹩泵。§ 5-1 概述一、絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵負(fù)載特點(diǎn)及對(duì)驅(qū)動(dòng)特性的要求二、鉆機(jī)的典型驅(qū)動(dòng)方案三、驅(qū)動(dòng)設(shè)備的特性指標(biāo)四、鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)類型及典型驅(qū)動(dòng)設(shè)備的外特性二、鉆機(jī)的典型驅(qū)動(dòng)方案 單獨(dú)驅(qū)動(dòng)方案統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)方案分組驅(qū)動(dòng)方案A單獨(dú)驅(qū)動(dòng)方案轉(zhuǎn)盤、絞車、鉆井泵三大工作機(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)大都采用下圖所示的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)方案；4-2單曲駱動(dòng)示宜圖A統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)方棊:傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、效率高;工作機(jī)之間沒有機(jī)械形式的聯(lián)系，便于鉆機(jī)在井場(chǎng)的平面布置。動(dòng)力機(jī)不能互濟(jì)，裝機(jī)功率利用率低。轉(zhuǎn)盤、絞車、鉆井泵三工作機(jī)由24臺(tái)動(dòng)力機(jī)并 車統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)；左圖，三臺(tái)柴油機(jī)由膠帶并車

5、統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)；右圖，三臺(tái)柴油機(jī)-變矩器由鏈條并車統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)6OOOooo何圖張3統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)泳意圖00柴湘機(jī)胴動(dòng)般帶井車；（b柴油機(jī)空矩曙卑妙鏈條井芒裝機(jī)功率利用率高，可并車調(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。統(tǒng)一馳功泳意圖00柴訕機(jī)胴動(dòng)農(nóng)帶井車；（b柴油機(jī)炎矩曙卑劭鏈條井罪A分組驅(qū)動(dòng)方案的目的:兼有統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)功率利用率高和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)簡(jiǎn)單、 安裝方便的優(yōu)點(diǎn)；現(xiàn)代深井、超深井鉆井采用79m高鉆臺(tái)，亠分組 驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤、輔助絞車（貓頭軸）在高鉆臺(tái) 上，而主絞車不上高鉆臺(tái)的方案；滿足叢式井鉆機(jī)對(duì)工作機(jī)平面布置的要求:/轉(zhuǎn)盤、絞車在鉆臺(tái)上并可隨鉆臺(tái)一起作縱橫方向

6、 的移動(dòng)，而鉆井泵組不必移動(dòng)。因此轉(zhuǎn)盤、絞車同鉆井泵組不能有任何機(jī)械傳動(dòng)A典型的分組驅(qū)動(dòng)方案：將三工作機(jī)分成兩組，絞車、轉(zhuǎn)盤為一組，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)。»交流電二分組驅(qū)動(dòng)（上圖）：轉(zhuǎn)盤、絞車共用一個(gè)變速箱，由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)；鉆井泵由另一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；I I QOO；-瑩-H 二二二E3Hb圖4Y二分組靈動(dòng)示意圖 Ci套流電因機(jī)Mb） EC流電動(dòng)機(jī)A直流電二分組驅(qū)動(dòng)（下圖）:鉆臺(tái)上，兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絞車，并可通過絞 車去驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤；鉆臺(tái)下，4臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)二對(duì)一驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)鉆井泵。4?Fin-55oooooo圖4-4二分組嘔動(dòng)示

7、意團(tuán) 5交獄電跡Mb）迸流電動(dòng)機(jī)3E3§ 5-1 概述一、絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵負(fù)載特點(diǎn)及對(duì)驅(qū)動(dòng)特性的要求二、鉆機(jī)的典型驅(qū)動(dòng)方案三、驅(qū)動(dòng)設(shè)備的特性指標(biāo)四、鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)類型及典型驅(qū)動(dòng)設(shè)備的外特性三、驅(qū)動(dòng)設(shè)備的特性指標(biāo)各類動(dòng)力機(jī)有一些共同的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo), 可用來評(píng)價(jià)它們的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性：1. 適應(yīng)性系數(shù)K2. 速度范圍R3. 燃料（能源）的經(jīng)濟(jì)性4. 發(fā)動(dòng)機(jī)比質(zhì)量5. 使用經(jīng)濟(jì)性>適應(yīng)性系數(shù)KK = Mmax發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)發(fā)出的最大扭矩Me 發(fā)動(dòng)機(jī)額定（標(biāo)定）功率時(shí)的扭矩；> K值大小表明：動(dòng)力機(jī)適應(yīng)外載變化（增加）的能力。K值大，表明動(dòng)力機(jī)過載能力大。"max速度范

8、圍R nmax動(dòng)力機(jī)最高穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速； nmin 動(dòng)力機(jī)最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速。A R越大，表明動(dòng)力機(jī)速度調(diào)節(jié)范圍越寬。A通常所說的柔性，即指K值大、R值大，即動(dòng)力機(jī)隨外載增加（或減少）而能自動(dòng) 增矩減速（或減矩增速）的范圍寬。4-1適應(yīng)性慕數(shù)K和訓(xùn)速范圍*的參考藪值I宦4復(fù)榮油機(jī)厲述）L1>1.37B柴油機(jī)-變矩腓1. 5-i. 5'I- 5£ 5L百4 01.51 5交瀝電動(dòng)機(jī)1- 5燃料（能源）的經(jīng)濟(jì)性指的是提供同樣功率時(shí)所消耗的燃料費(fèi)用。柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，以耗油率來表征；電動(dòng)機(jī)，則以耗電量、功率因素來表彳正。發(fā)動(dòng)機(jī)比質(zhì)量即每單位功率（KW）的質(zhì)量:kg / kw G

9、發(fā)動(dòng)機(jī)（包括必備的附件）的質(zhì)量，kg; Ne額定功率，kwo使用經(jīng)濟(jì)性 除已特殊指明的燃料經(jīng)濟(jì)性之外，使用經(jīng)濟(jì)性尚包括：對(duì)工作地區(qū)的適應(yīng)性、啟動(dòng)性能、控制操作的靈敏程度、 工作的可靠性、安全性、持久性及維護(hù)保養(yǎng)難易性等。§ 5-1 概述一、絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵負(fù)載特點(diǎn)及對(duì)驅(qū)動(dòng)特性的要求二、鉆機(jī)的典型驅(qū)動(dòng)方案三、驅(qū)動(dòng)設(shè)備的特性指標(biāo)四、鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)類型及典型驅(qū)動(dòng)設(shè)備的外特性鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)類型:A按照采用的動(dòng)力設(shè)備的不同，鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)類型分為 機(jī)械驅(qū)動(dòng)與電驅(qū)動(dòng)兩大類：機(jī)械驅(qū)動(dòng)以柴油機(jī)為動(dòng)力機(jī)；電驅(qū)動(dòng)以直流或交流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力機(jī)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)：A依驅(qū)動(dòng)機(jī)組驅(qū)動(dòng)特性的不同，機(jī)械驅(qū)動(dòng)可進(jìn)一步 分為：柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)（或

10、簡(jiǎn)稱柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)）；柴油機(jī)-液力驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)。A柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng):以柴油機(jī)為動(dòng)力，24臺(tái)柴油機(jī)，經(jīng)齒輪、膠帶、 鏈條、"萬向軸等機(jī)械傳動(dòng)元件的多種形式的組合, 實(shí)現(xiàn)并車、減速增矩、換向、倒車，以驅(qū)動(dòng)傳動(dòng) 絞車、轉(zhuǎn)盤和鉆井泵。驅(qū)動(dòng)特性就是柴油機(jī)本身的特性，工作機(jī)只能得 到有限檔的有級(jí)調(diào)速。A柴油機(jī)-液力驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng):以柴油機(jī)為動(dòng)力，但柴油機(jī)首先與液力變矩器 （或偶合器）結(jié)合，組成柴油機(jī)-液力驅(qū)動(dòng)機(jī)組, 再經(jīng)鏈條、膠帶、齒輪、萬向軸等機(jī)械傳動(dòng)元件 的多種形式的組合，實(shí)現(xiàn)并車、減速、換向、倒 車，以驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤和鉆井泵。驅(qū)動(dòng)特性是柴油機(jī)-液力變矩器聯(lián)合輸出特性， 能自動(dòng)變速變矩，屬柔

11、性驅(qū)動(dòng)。電驅(qū)動(dòng)：交流AC-AC驅(qū)動(dòng)：柴油機(jī)交流發(fā)電機(jī)組或電網(wǎng)，向交流電動(dòng)機(jī)供電, 經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)去驅(qū)動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤和鉆井泵。A直流DC-DC驅(qū)動(dòng)：柴油機(jī)直流發(fā)電機(jī)組，向直流電動(dòng)機(jī)供電，經(jīng)機(jī) 械傳動(dòng)去驅(qū)動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤和鉆井泵。電驅(qū)動(dòng):交直流AC-SCR-DC驅(qū)動(dòng):柴油機(jī)交流發(fā)電機(jī)組發(fā)出交流電，匯聚匯流母線，經(jīng)可控硅整流，再向直流電動(dòng)機(jī)供電，經(jīng)一對(duì)一 或二對(duì)一安裝，去驅(qū)動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤與鉆井泵。交流變頻驅(qū)動(dòng):柴油機(jī)交流發(fā)電機(jī)組發(fā)出交流電，經(jīng)變頻器成為 頻率可調(diào)交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)去帶動(dòng)絞車、 轉(zhuǎn)盤和鉆井泵。典型驅(qū)動(dòng)設(shè)備的外特性：A所謂動(dòng)力機(jī)的外特性，指的是扭矩M隨轉(zhuǎn)速n而變 化的規(guī)律性，即M=f ( n ),常用曲線描述，稱為 外特性曲線。囹4-5幾種駙動(dòng)設(shè)備的外性曲線 巾直運(yùn)柴韻杭汐一柴油喬變