CN103130121A - 适用于钻井绞车的液压排绳***及其液压排绳方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于钻井绞车的液压排绳***,主要由活塞杆(1)、套装在活塞杆(1)上的液压缸(2)、以及安装在液压缸(2)上的排绳支架(3)构成,所述活塞杆(1)的两端还设置有限位开关(4)。本发明还公开了一种基于上述液压排绳***的液压排绳方法。本发明按照液压比例来控制排绳速度,同机械调速相比,可实现无级调速,控制精度高,适用和应用范围大,传动平稳且能保证排绳质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于钻井绞车的液压排绳***及其液压排绳方法。
背景技术
尽管各型绞车结构上各式各样,但究其实质一般都由以下几部分组成:
(1)滚筒、滚筒轴总成,这是绞车的核心工作部件。滚筒应有足够的容绳量,保证缠绳状态良好以延长钢丝绳寿命;
(2)绞车具有灵敏可靠的主刹车机构及性能良好的辅助刹车,使其能准确地调节钻压,均匀送进钻具,在下钻过程中随意控制下钻速度和省力地将最重钻柱载荷刹住;
(3)猫头和猫头轴总成,用以满足用大钳上卸扣和其它辅助起重的需要。有的猫头轴上还装有捞砂滚筒,用以提取岩心筒;
(4)传动变速***,引入并分配动力和传递运动,提供足够的档速;
(5)控制***,包括牙嵌、齿式、气动离合器。它们一般部属于钻机控制***的组成部分;
(6)润滑***,包括黄油润滑、滴油润滑和密封、飞溅或强制润滑;
(7)支撑***,有焊接的框架式支架或密闭箱壳式座架。中型绞车整体运输,其重量约在10吨以内;重型和超重型绞车要拆散成单元运输,运输的单元应在15吨以内,以便移运。
在石油钻井过程当中,绞车的主要功能表现在:
(1)将钻井工具(包括方钻杆、钻杆、钻挺、钻头等)下入几百米至几千米,甚至超过万米的井底。
(2)将钻井工具从几百米至几千米,甚至上万米的井底起出。
(3)在钻井中,要悬吊部分钻具重量,以控制压在钻头上的压力。
(4)钻井中,如出现井下事故,需在井筒内下入或起出处理井下故障的各种井下工具。
(5)在钻机安装、拆卸时,需将井架整体起立或下放。
(6)在固井作业中,需要向井内下入套管等。
根据绞车的功用和特点,一般来说,钻井工作对绞车有以下要求:
(1)为了保证起升最重的钻具,要求绞车各零部件在强度、刚度满足其使用性能的前提下,绞车要有足够的功率。
(2)为了适应起重量的变化及提高功效,绞车应有足够的起升档数或变速调解范围。
(3)绞车滚筒应有足够的尺寸和容绳量。
(4)绞车应有灵敏可靠的刹车***,以便刹住最大载荷,准确调节钻压,均匀送进钻具。
(5)绞车控制部分应便于操作,安全可靠。
绞车的传动方案决定了它的结构类型,按绞车轴数可分为单轴、双轴、三轴、多轴及主辅绞车。前二种绞车一般皆需外带变速箱
1.单滚筒轴绞车
这类绞车的特点是猫头直接装在滚筒轴两端,滚筒装在滚筒轴上。为了提供不同的起升速度,在绞车外面设置变速箱分别传动绞车和转盘。这种绞车结构简单,功率小,重量轻,移运方便,如C-1500型钻机绞车就是这种类型。其缺点是猫头转速偏高,位置过低,操作不便,且滚筒档速不能独立安排,影响起下钻速度。
2.双滚筒轴绞车
双轴绞车由猫头轴和滚筒轴组成,由于猫头和滚筒分轴,使猫头的速度和位置都得到改善,解决了猫头的操作不便问题。其仍然采取外变速方案。如ZJ15D和ZJ20-2吨型钻机采用此方案,以使绞车结构简单,重量轻,便于移运。
3.三滚筒轴绞车
这类绞车的特点是在双轴绞车的基础上增加了引入动力的传动轴,且猫头轴亦参加变速传动。大庆130钻机和ZJ130-1采用的JC1-14.5绞车即属此类,它能实现相互独立的三个低速档和一个高速档。由于三轴之间空间较大,不能设置倒档,该型钻机在机房设置有倒档齿轮箱。由于变速机构也兼顾转盘,取消了外变速箱,但绞车本身却复杂了。重达20吨,移运时折成三轴一架四个单元运输,移运和安装都不方便。
4.多滚筒轴绞车
将四轴以上的绞车称为多轴绞车,其特点是猫头轴不参加变速传动,猫头中间空出来的位置可加装辅助捞砂滚筒,而另设中间轴解决变速和传动的要求。一般可实现6正2倒的滚筒速度,ZJ32J、ZJ45、ZJ45J、ZJ60D等国产钻机都采用这一方案。
5.主辅绞车
多轴绞车在结构方案上较好地解决了变速操作,装运等多方面的矛盾。但是较长的绞车爬坡,链条成了钻机传动中最薄弱的环节。现代深井、超深井钻机钻台起来越高(如ZJ60L钻台高9m),一方面重达20吨左右的绞车吊升成为困难,另一方面长链爬上钻台要增没1~2个中间轴和中间底座,使其传动复杂,效率低。于是出现了独立猫头轴-主绞车结构方案。
主绞车所需功率大,装在机房底座上,猫头轴和转盘传动装置构成独立单元置于钻台上。由于转盘功率较小而大大改善了爬坡链条(或万向轴)的工作条件,便利了安装和移运。
纵观钻机的发展历史,钻机经历了一个由简单到复杂,由自动化水平低到自动化水平高的发展变化过程,钻井纹车的发展过程也同样如此。随着电子技术、液压技术等新技术的日新月异,石油钻井绞车将会朝着以下几个方面发展。
(1)进一步向电驱动方向发展。原因是直流SCR控制和交流变频控制钻机及绞车,有其它许多钻井设备无法比拟的优越性。目前除美国等极少数国家外,其它国家在发展电动钻机方面仍比较落后,仍是未来钻机研究发展的大趋势,大方向。
(2)进一步向自动化、智能化方向努力。为了安全、高效、科学、合理的钻井,国外已开发了液压钻机、全自动钻机等,这对我国今后发展自动化、智能化水平较高的产品会产生重大的影响。
(3)继续向大型化方向发展。当前国外已开发出了上万米的钻井设备,美国大陆一爱姆斯科公司于1997年开发出世界第一台5000马力绞车,被誉为第5代电动提升装置,所以,为进一步提高国内钻井技术,发展大功率绞车的趋势是必然的。
(4)向分体式、单轴式方向发展。目前,许多钻机的主绞车与猫头绞车采用了分体结构,分别置于钻机钻台面和后台底座上,由独立的动力机构驱动。单轴式绞车近年来在西方比较流行,这两种绞车的共同特点是结构简单,体积小,重量轻,便于运输安装等。
(5)向系列化、标准化、模块化方向努力。随着国际市场的逐步规范化,钻井设备向系列化、标准化、通用化等方向发展的趋势是必然的,这有利于增加设备的互换性及产品性能的稳定性,并能节约大量的生产成本。
(6)向高适应性方向发展。由于受沙漠、海洋、极地等钻井条件的限制,要想拓展石油开采市场领域,就必须有适应这些恶劣环境和气候的钻井设备,因此,开发高适应性的钻井设备是今后和未来的必然要求。
石油钻机绞车的快绳缠绕在滚筒上的端部时,快绳与铅垂线之间存在夹角,快绳倾斜角必须控制在一定的范围内,如果倾斜角过大,钢丝绳缠入滚筒的偏角将增大,从而导致快绳与相邻绳圈间沿滚筒轴向力加大,必然对钢丝绳在滚筒的正常缠绕造成影响。另外,随着倾斜角的增大,钢丝绳与天车轮的轮槽便有可能发生磨损,并且随着倾斜角的增大,磨损会变得越发严重,这对钢丝绳的使用寿命造成极大的影响。
钻机绞车是石油钻机的核心部件之一。现用的钻井绞车***一般没有排绳装置,致使不少钻机滚筒钢丝绳发生排序紊乱、造成乱绳、钢绳互相挤压,使钢丝绳产生严重变形、扭曲、折弯、打结,不得不提前报废,不但造成极大浪费,更严重的是可能由此埋下严重的安全隐患,尤其在深井、超深井绞车的使用上,这种现象更是非常普遍。目前,尽管在绞车上具有导向小轮,但这种导向小轮也只是起到防止钢丝绳摆动的效果,难以从根本上解决问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种适用于钻井绞车的液压排绳***,该适用于钻井绞车的液压排绳***按照液压比例来控制排绳速度,同机械调速相比,可实现无级调速,控制精度高,适用和应用范围大,传动平稳且能保证排绳质量。
本发明的另一目的在于提供了一种基于上述液压排绳***的液压排绳方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现:适用于钻井绞车的液压排绳***,主要由活塞杆、套装在活塞杆上的液压缸、以及安装在液压缸上的排绳支架构成,所述活塞杆的两端还设置有限位开关。
所述限位开关连接有换向阀。
所述换向阀为3位4通换向阀。
本发明还包括与液压缸相连的供油***。
基于上述液压排绳***的液压排绳方法,包括以下步骤:
(a)首先,驱动液压缸,液压缸在活塞杆的推动下运动;
(b)排绳支架在液压缸的带动下一起运动,从而产生排绳的直线运动;
(c)液压缸运动到极限位置与限位开关碰撞后,改变其的运动方向;
(d)液压缸向相反方向运动,从而带动排绳支架运动,进而完成往复排绳过程。
所述液压缸运动方向改变过程通过限位开关通断换向阀来实现。
综上所述,本发明的有益效果是:按照液压比例来控制排绳速度,同机械调速相比,可实现无级调速,控制精度高,适用和应用范围大,传动平稳且能保证排绳质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例:
本发明涉及的适用于钻井绞车的液压排绳***如图1所示,主要由活塞杆1、套装在活塞杆1上的液压缸2、以及安装在液压缸2上的排绳支架3构成,所述活塞杆1的两端还设置有限位开关4。
所述限位开关4连接有换向阀5。
所述换向阀5为3位4通换向阀。
本发明还包括与液压缸2相连的供油***6。
基于上述液压排绳***的液压排绳方法,包括以下步骤:
(a)首先,驱动液压缸2,液压缸2在活塞杆1的推动下运动;
(b)排绳支架3在液压缸2的带动下一起运动,从而产生排绳的直线运动;
(c)液压缸2运动到极限位置与限位开关4碰撞后,改变其的运动方向;
(d)液压缸2向相反方向运动,从而带动排绳支架3运动,进而完成往复排绳过程。
所述液压缸2运动方向改变过程通过限位开关4通断换向阀5来实现。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质,对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.适用于钻井绞车的液压排绳***,其特征在于,主要由活塞杆(1)、套装在活塞杆(1)上的液压缸(2)、以及安装在液压缸(2)上的排绳支架(3)构成,所述活塞杆(1)的两端还设置有限位开关(4)。
2.根据权利要求1所述的适用于钻井绞车的液压排绳***,其特征在于,所述限位开关(4)连接有换向阀(5)。
3.根据权利要求2所述的适用于钻井绞车的液压排绳***,其特征在于,所述换向阀(5)为3位4通换向阀。
4.根据权利要求1所述的适用于钻井绞车的液压排绳***,其特征在于,还包括与液压缸(2)相连的供油***(6)。
5.基于上述液压排绳***的液压排绳方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)首先,驱动液压缸(2),液压缸(2)在活塞杆(1)的推动下运动;
(b)排绳支架(3)在液压缸(2)的带动下一起运动,从而产生排绳的直线运动;
(c)液压缸(2)运动到极限位置与限位开关(4)碰撞后,改变其的运动方向;
(d)液压缸(2)向相反方向运动,从而带动排绳支架(3)运动,进而完成往复排绳过程。
6.根据权利要求5所述的液压排绳方法,其特征在于,所述液压缸(2)运动方向改变过程通过限位开关(4)通断换向阀(5)来实现。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130605 |