鉆機驅動與傳動方案

現代石油鉆機具有絞車、轉盤（**驅）、鉆井泵三*作機組，為適應石油鉆井工藝過程的要求，工作機組具有不同的負載特點和運動特性。動力與驅動系統是鉆機八大系統設備中的兩大部分，它們是為三*作機組服務的。
鉆機的動力與驅動系統關系到鉆機的總體布置和主要性能的發揮。所謂動力傳動性好，就是指要滿足鉆機工藝的要求，配備有足夠的功率，并且能充分發揮功率的效能；要滿足起下鉆操作快和快速鉆進的要求；要能提供合適的鉆井泵的排量和高泵壓，滿足洗井以及噴射鉆井的要求。
復雜的鉆井條件經常要求工作機組變速度、變扭矩，所以足夠大的功率、較高的效率、能夠變速和變扭矩是對動力和傳動系統的基本要求。此外，鉆機驅動與傳動系統還必須使用可靠、維修簡單、操作靈敏、重量輕、運移方便并具有良好的經濟性。
一、工作機對驅動與傳動的要求1.絞車對驅動與傳動的要求
鉆機絞車的工作特點是載荷大，而且載荷變化也大。在同一擋中載荷隨立根變化而變化，每起一個立根，載荷變化一次。因而要求驅動傳動系統隨大鉤載荷的不斷變化，能夠靈活調節大鉤的提升速度：重載時提升速度慢一些，輕載時提升速度快一些。若大鉤提升速度能夠隨載荷的變化而作出相應的改變，此時功率利用較充分，這是較理想的情況。
按絞車的工作特點，動力機組應滿足以下要求：
（1）較好是能無級變速，以充分利用功率；
（2）具有短期過載能力，以便克服啟動動載、振動沖擊和輕度卡鉆的影響；
（3）絞車啟、停操作頻繁，這就要求動力傳動系統有良好的啟動性能和靈敏可靠的控制離合裝置。
2.轉盤對驅動與傳動的要求
在鉆井過程中，隨著鉆井深度的變化和巖層的變化，轉盤載荷也在不斷地變化，這就需要及時地改變鉆壓和轉速。
因此，鉆井工作要求轉盤：
（1）轉速能在一定范圍內調節；
（2）能倒轉、微調轉速，滿足處理事故的要求；
（3）有限制功率的裝置，防止過載而扭斷鉆桿。
3.鉆井泵對驅動與傳動的要求
鉆井泵的泵壓隨鉆井深度的增加而增加。在一定的缸套直徑下，達到允許的較大泵壓后，若繼續加深鉆井，必須采用降低速度（沖數）的方法調節排量，以保持泵壓不**過極限。
鉆井泵一般都在額定沖次附近工作，負載的波動幅度也不大，因此對驅動系統的要求比絞車、轉盤低。
二、典型驅動方案1.單獨驅動方案
轉盤、絞車、鉆井泵三*作機組，各由不同的動力機一對一或二對一地進行驅動，電驅動鉆機大都采用如圖5-1所示的單獨驅動方案，如國產zj60d。該鉆機采用單獨驅動，傳動系統簡單、效率高，工作機間無機械形式的聯系，便于鉆機在井場進行平面布置，但裝機功率利用率低，動力機不能互濟。
2.統一驅動方案
統一驅動方案是轉盤、絞車、鉆井泵三*作機由2～4臺動力機并車統一驅動。統一驅動裝機功率利用率高，可并車調劑各工作機不同的功率需要，動力機有故障時動力可互濟。但驅動系統復雜，傳動效率低，安裝調整困難。
柴油機直接驅動和柴油機一變矩器驅動廣泛采用統一驅動方案。
圖5-2（a）所示為三臺柴油機由膠帶并車統一驅動，國產膠帶鉆機如zj32j-2，zj45j均屬于此類型。
圖5-2（b）所示為三臺柴油機一變矩器由鏈條并車統一驅動，如國產幻45鏈條鉆機、羅f320-3dh均屬于此類型。
此外，2臺柴油機并車統一驅動轉盤、絞車和一臺泵，另外一臺柴油機單獨驅動一臺泵，如國產zj20膠帶鉆機；4臺柴油機一變矩器驅動機組，由鏈條并車統一驅動三*作機組，如國產zl60l鏈條鉆機等也都屬于統一驅動類型。
3.分組驅動方案
典型的分組驅動，將三臺工作機分成兩組，絞車、轉盤為一組，鉆井泵為另一組，由動力機（柴油機或電動機）分別驅動，也稱為二分組驅動。
分組驅動的主要目的是∶
（1）兼有統一驅動利用率高和單獨驅動傳動簡單、安裝方便的優點；
（2）現代深井、**深井鉆機采用7～9m高鉆臺，分組驅動可實現轉盤、輔助絞車（貓頭軸）在高鉆臺上，而主絞車不上高鉆臺的方案；
（3）滿足叢式井鉆機對工作機平面布置的要求∶轉盤、絞車在鉆臺上并可隨鉆臺一起作縱橫方向的移動，而鉆井泵組不必移動。因此轉盤、絞車同鉆井泵組不能有任何機械傳動方面的聯系，必須進行兩分組驅動。
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