鑽機起升系統——遊動系統

固定在井架上部的天車,通過柔性連接的鋼絲繩,與運動的遊車連在一起,它們和大鉤、吊環及死繩固定器等組成的遊動系統是鑽機起升系統的重要組成部分。

天車、遊車和大鉤等作為遊動系統的重要組成部分,應滿足以下要求∶

(1)使用可靠性。天車、遊車和大鉤其中任何部分一旦出現問題,都可能導致重大事故。

(2)使用安全。運動件應根據其工作環境配置護罩,並具有流線型外觀,以消除碰到井架遇阻的可能性。

(3)使用方便。零部件儘可能方便、快捷地裝配和拆卸;同一型式機構和元件之間方便互換。

(4)良好的移運性。便於吊裝、移動和運輸。

一 遊動系統型號代碼及基本參數

天車是固定在井架頂部的定滑輪組,遊車是動滑輪組,利用動滑輪省力的原理,在鑽井中鑽機可以提起100多噸甚至幾百噸的重量。

1.遊動系統的型號代碼

遊動系統是根據遊車和天車的滑輪數目命名的,如圖4-19所示。如∶遊動系統6×7,表示天車有7個滑輪,遊車有6個滑輪的遊動系統結構。

鑽機起升系統——遊動系統

2.天車、遊車、大鉤的型號代碼

天車、遊車、大鉤的型號代碼如圖4-20所示。

鑽機起升系統——遊動系統

3.遊動系統設備基本參數

遊動系統設備基本參數見表4-3。

鑽機起升系統——遊動系統

二 天車

天車是鑽機遊動系統的主要設備之一,主要由天車架、滑輪組和輔助滑輪等零部件組成。天車的種類繁多,但主要可分為三種基本結構形式∶滑輪軸共軸線,且各滑輪相互平行;滑輪軸線平行,快繩滑輪在另一根軸上;滑輪軸不共軸線,且快繩滑輪偏斜。

天車架與井架上段頂部用螺栓連接。為了保證天車工作和運轉正常,天車架底面應保持水平,且天車與轉盤、井口三者的中心必須在同一條鉛垂線上,其最大允許偏差不超過20mm,然後用螺栓固定好。螺栓的規格應符合標準,螺母、彈簧墊、平墊及防松部件應齊全。

如圖4-21所示,天車是安裝在井架頂部的定滑輪組,主要部件有天車架、主滑輪組和快繩輪,另外為了完成其他一些輔助工作,一般還有輔助滑輪總成、起重架、防碰緩衝裝置及擋繩架、圍欄等部件。

鑽機起升系統——遊動系統

如圖4-22所示,天車按芯軸數量及其固定方式可分為單軸式和多軸式。在單軸式結構中,所有滑輪裝在一根或幾根活動的同軸放置的芯軸上,軸承安裝在滑輪的輪緣裡;在多軸式結構中,各芯軸不同軸,它與滑輪一起在軸承上旋轉,軸承固定在機架的殼體內。由於單軸式天車結構緊湊,重量輕,因而得到較廣泛的應用。

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三 遊車

遊車按滑輪組芯軸的數量和佈置形式不同,一般有兩種形式∶單滑輪組(單軸)式和多滑輪組(多軸)式。一般遊車結構多為單滑輪組(單軸)式遊車,單滑輪組(單軸)式遊車是將全部滑輪安裝到固定在側板上的同一芯軸上。如圖4-23所示,遊車主要由吊梁、滑輪、滑輪軸、側板組、側護板、下護板、提環銷、提環等組成。

鑽機起升系統——遊動系統

滑輪用雙列圓錐滾子軸承支撐在滑輪軸上,每個軸承都通過安裝在滑輪軸兩端的油杯單獨進行潤滑。側板組上部用螺桿與橫樑連接,下提環被兩個提環銷連接在銷座上。銷座用銷軸與側板組連接,提環銷的一端用開槽螺母及開口銷固定。當摘掛大鉤時,可以拆掉遊車上的任何一個或兩個提環銷。為使兩側板組夾緊滑輪軸,通過兩側板組的中部和上部的調節墊片進行調節。用止動塊(或鍵)將軸固定在側板上,以防止軸轉動。

多滑輪組(多軸)式遊車是將兩組滑輪分別獨立地安裝到各自的側板上,而在芯軸之間留出一定的空間。多滑輪組(多軸)式遊車一般用於自動起下鑽系統或一些頂驅裝置的懸吊。

四 鑽井大鉤

鑽井大鉤是重要的提升設備,其主要用於鑽井過程中懸吊和起下鑽柱,更換鑽頭,下套管以及在輕度卡鑽或遇阻時排除事故。

鑽井大鉤有兩類∶一類是獨立大鉤,其提環掛在遊車的吊環上,可與遊車分開拆裝,中型、重型和超重型鑽機大多采用此大鉤;另一類是遊車大鉤,將遊車和大鉤做成整體結構,二者不能分開,輕便鑽機和車載鑽機大多采用此種大鉤。儘管大鉤種類繁多,結構形狀各異,但按減震形式可分為∶單彈簧減震大鉤、單彈簧減震加液壓減震和雙彈簧加液壓減震大鉤。

下面以常用的DG-350、DG-315大鉤為例介紹大鉤的結構。

這兩種大鉤結構相同,均屬於雙彈簧加液壓減震的獨立大鉤。DG-350大鉤主要配備於J45J鑽機和ZJ45 鑽機,DG-315大鉤主要配備於ZJ50/3150L和ZJ50/3150DZ鑽機。其結構如圖4-24所示,主要由鉤身、筒體、吊環座、內外彈簧、鉤杆、吊環、安全鎖緊裝置和轉動鎖緊裝置等組成。

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(1)鉤身∶是鑄鋼件,其上部中空,並加工有左旋螺紋,與下筒體連接,並用止動塊防松,構成大鉤的主鉤部分。在鉤身上部中空部分安裝轉動鎖緊裝置,鉤身的下部安裝安全鎖緊裝置,鉤身的中部有左右對稱的兩個副(側)鉤及閉鎖裝置。

(2)安全鎖緊裝置∶由安全銷體(鉤舌)、安全鎖塊、安全插銷和彈簧等組成。安全銷體通過銷軸連接在鉤身上,並可繞銷軸轉動,相對鉤身的最大開口為220mm,其作用是閉鎖水龍頭提環。安全鎖塊通過銷軸連接在安全鎖體頂部,並可繞銷軸轉動,安全插銷在彈簧作用下始終頂在安全鎖塊上,使安全鎖塊處於鎖緊位置。當用專用工具或鉤子鉤住安全銷塊下拉時,安全銷塊壓迫安全插銷及彈簧,安全銷體即可打開;掛上水龍頭上提時,安全鎖體就能自動閉鎖。

(3)轉動鎖緊裝置∶主要由制動輪、制動輪軸、掣子、掣子軸、掣子彈簧、殼體和鎖環等組成。鎖環外徑上加工有8個均布的凹槽,鎖環內徑加工有內花鍵,與固定不動的鉤杆螺母上的外花鍵配合,鎖環可相對螺母上下移動,但不能轉動,當制動輪進入鎖環的任意一個凹槽時,鉤身被制動。掣子通過錐銷與掣子軸連接,制動輪與制動輪軸也通過錐銷連接。制動輪在其彈簧作用下始終具有轉出圓形輪廓的趨勢(圖4-24所示為逆時針轉動),掣子在其彈簧作用下始終具有順時針轉動趨勢。當用專用扳手將"止"端的手把向下拉時,掣子軸帶動掣子克服彈簧力開始轉動,使掣子端部脫離制動輪臺肩,制動輪在彈簧作用下轉出圓形輪廓,嵌人大鉤鎖環的凹槽內,使鉤身不能轉動。當將"開"端的手把向下拉時,制動輪在其軸帶動下克服彈簧力轉動,當掣子落入制動輪臺肩時,制動輪被掣子卡住,鉤身就可以自由轉動。

(4)安全定位裝置∶該定位裝置位於上筒體頂端,由6個小彈簧和1個定位盤組成。6個小彈簧均布安裝在上筒體頂端,其上支撐定位盤。定位盤上表面和鉤座環形下表面的加工質量很高,通過二者接觸時產生的摩擦力來限制鉤身轉動。當大鉤提升空吊卡時,定位盤與鉤座環形面形成一定的摩擦力,來阻滯鉤身轉動,這樣可避免吊卡轉位,便於井架工在二層臺上操作。當大鉤懸掛有鑽柱時,定位盤與鉤座脫離,鉤身自由轉動。

(5)緩衝減震裝置∶該大鉤採用雙彈簧和減震油雙重減震形式,外彈簧左旋,內彈簧右旋,筒體內裝有減震油。位於軸承上面的彈簧座把鉤身和筒體內腔分為兩部分,減震油可以通過軸承和彈簧座與筒體之間的環隙上下竄動,形成一定的阻尼作用,使大鉤具有較好的液力緩衝性能。

五 鋼絲繩

鑽機遊動系統鋼絲繩起著懸持遊車、大鉤和井中全部鑽具的作用。我國鑽機標準中規定,各級石油鑽機應保證在鑽井繩數和最大鑽柱重量的情況下,鋼絲繩的安全係數n≥3,在最大繩數和最大鉤載情況下,鋼絲繩的安全係數 n≥2。

1. 鋼絲繩的結構及分類

鋼絲繩先由鋼絲圍繞一根中心鋼絲製成繩股,再由繩股圍繞繩芯捻成繩。鋼絲繩的繩芯分為油浸纖維芯、油浸麻繩芯和金屬繩芯。繩芯的作用是支撐繩股、儲油、潤滑鋼絲、減少鋼絲間的磨損、使鋼絲受力均勻。石油鑽機鋼絲繩的繩芯不允許使用黃麻,因為黃麻支撐繩股和儲油性能差。

鋼絲繩按捻搓方向可分為左旋順捻鋼絲繩、左旋逆捻鋼絲繩、右旋順捻鋼絲繩、右旋逆捻鋼絲繩。按其結構型式又可分為普通型、外粗型、填充型和異型鋼絲繩。

2.鋼絲繩的穿法

如圖4-25 所示,天車與遊車間鋼絲繩的纏繞方式有兩種——順穿鋼絲繩和花穿鋼絲繩,相應地,根據穿繩方式的不同,天車可分為順穿式天車和花穿式天車。花穿鋼絲繩方式使遊車的運動比較平穩,但順穿鋼絲繩方式為遊車提供的運動空間更大,相對而言可更有效地利用井架的高度。因此,順穿式天車被更多地採用。

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3.鋼絲繩的合理使用

(1)鋼絲繩在滾筒上要規則排列,不得在鋼絲繩纏亂情況下承受負荷。

(2)鋼絲繩的直徑應與滑輪繩槽相匹配,滑輪繩槽半徑應大於鋼絲繩半徑1mm左右。

(3)滑輪或滾筒直徑與鋼絲繩直徑的比例要合理,二者的比值一般不得小於18。因為鋼絲繩經過滑輪時不但承受彎曲交變應力,而且承受彎曲阻力,所以鋼絲繩所通過的輪徑越小,鋼絲繩受力越大,其壽命越短。

(4)切割鋼絲繩時應先用軟鐵絲纏好兩端,纏繞長度為繩徑的2~3倍,再用氧氣切割或用剁繩器切斷鋼絲繩。

(5)上繩卡時,兩繩卡間距離不應小於繩徑的6倍,上卡子時,要正上,卡子的擰緊程度應在擰緊螺母后,鋼絲繩被壓扁 1/3左右為宜。

(6)每週應檢查一次鋼絲繩潤滑狀態,如無潤滑劑擠出應塗抹潤滑脂。


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