钻机驱动与传动方案

时间：2022-09-25

现代石油钻机具有绞车、转盘（**驱）、钻井泵三*作机组，为适应石油钻井工艺过程的要求，工作机组具有不同的负载特点和运动特性。动力与驱动系统是钻机八大系统设备中的两大部分，它们是为三*作机组服务的。

钻机的动力与驱动系统关系到钻机的总体布置和主要性能的发挥。所谓动力传动性好，就是指要满足钻机工艺的要求，配备有足够的功率，并且能充分发挥功率的效能；要满足起下钻操作快和快速钻进的要求；要能提供合适的钻井泵的排量和高泵压，满足洗井以及喷射钻井的要求。

复杂的钻井条件经常要求工作机组变速度、变扭矩，所以足够大的功率、较高的效率、能够变速和变扭矩是对动力和传动系统的基本要求。此外，钻机驱动与传动系统还必须使用可靠、维修简单、操作灵敏、重量轻、运移方便并具有良好的经济性。

1.绞车对驱动与传动的要求

钻机绞车的工作特点是载荷大，而且载荷变化也大。在同一挡中载荷随立根变化而变化，每起一个立根，载荷变化一次。因而要求驱动传动系统随大钩载荷的不断变化，能够灵活调节大钩的提升速度：重载时提升速度慢一些，轻载时提升速度快一些。若大钩提升速度能够随载荷的变化而作出相应的改变，此时功率利用较充分，这是较理想的情况。

按绞车的工作特点，动力机组应满足以下要求：

（1）较好是能无级变速，以充分利用功率；

（2）具有短期过载能力，以便克服启动动载、振动冲击和轻度卡钻的影响；

（3）绞车启、停操作频繁，这就要求动力传动系统有良好的启动性能和灵敏可靠的控制离合装置。

2.转盘对驱动与传动的要求

在钻井过程中，随着钻井深度的变化和岩层的变化，转盘载荷也在不断地变化，这就需要及时地改变钻压和转速。

因此，钻井工作要求转盘：

（1）转速能在一定范围内调节；

（2）能倒转、微调转速，满足处理事故的要求；

（3）有限制功率的装置，防止过载而扭断钻杆。

3.钻井泵对驱动与传动的要求

钻井泵的泵压随钻井深度的增加而增加。在一定的缸套直径下，达到允许的较大泵压后，若继续加深钻井，必须采用降低速度（冲数）的方法调节排量，以保持泵压不**过极限。

钻井泵一般都在额定冲次附近工作，负载的波动幅度也不大，因此对驱动系统的要求比绞车、转盘低。

1.单独驱动方案

转盘、绞车、钻井泵三*作机组，各由不同的动力机一对一或二对一地进行驱动，电驱动钻机大都采用如图5-1所示的单独驱动方案，如国产ZJ60D。该钻机采用单独驱动，传动系统简单、效率高，工作机间无机械形式的联系，便于钻机在井场进行平面布置，但装机功率利用率低，动力机不能互济。

2.统一驱动方案

统一驱动方案是转盘、绞车、钻井泵三*作机由2～4台动力机并车统一驱动。统一驱动装机功率利用率高，可并车调剂各工作机不同的功率需要，动力机有故障时动力可互济。但驱动系统复杂，传动效率低，安装调整困难。

柴油机直接驱动和柴油机一变矩器驱动广泛采用统一驱动方案。

图5-2（a）所示为三台柴油机由胶带并车统一驱动，国产胶带钻机如ZJ32J-2，ZJ45J均属于此类型。

图5-2（b）所示为三台柴油机一变矩器由链条并车统一驱动，如国产幻45链条钻机、罗F320-3DH均属于此类型。

此外，2台柴油机并车统一驱动转盘、绞车和一台泵，另外一台柴油机单独驱动一台泵，如国产ZJ20胶带钻机；4台柴油机一变矩器驱动机组，由链条并车统一驱动三*作机组，如国产ZL60L链条钻机等也都属于统一驱动类型。

3.分组驱动方案

典型的分组驱动，将三台工作机分成两组，绞车、转盘为一组，钻井泵为另一组，由动力机（柴油机或电动机）分别驱动，也称为二分组驱动。

分组驱动的主要目的是∶

（1）兼有统一驱动利用率高和单独驱动传动简单、安装方便的优点；

（2）现代深井、**深井钻机采用7～9m高钻台，分组驱动可实现转盘、辅助绞车（猫头轴）在高钻台上，而主绞车不上高钻台的方案；

（3）满足丛式井钻机对工作机平面布置的要求∶转盘、绞车在钻台上并可随钻台一起作纵横方向的移动，而钻井泵组不必移动。因此转盘、绞车同钻井泵组不能有任何机械传动方面的联系，必须进行两分组驱动。

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