CN103130116A

CN103130116A - 基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法

Info

Publication number: CN103130116A
Application number: CN 201110404658
Authority: CN
Inventors: 林峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明公开了一种基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法，包括：(a)首先，通过动力装置驱动滚筒轴(9)，从而带动套装在其上滚筒(8)旋转；(b)然后，滚筒(8)带动与其相连接的轴承(10)转动；(c)轴承(10)带动与其相连接的弹性柱销联轴器(6)；(d)扭矩传感器(4)通过弹性柱销联轴器(6)测试到滚筒轴(9)上在各个工况下的扭矩。本发明通过在滚筒两端增加了扭矩传感器，以便测试滚筒轴上在各个工况下的扭矩；选购的盘式刹车放置在滚筒轴总成最后的位置，是为了实验测试的方便，但滚筒轮毂上也为以后自制盘式刹车预留了位置；滚筒支撑轴承选用调心滚子轴承，承受能力大，额定动、静负荷比为大。

Description

基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法

技术领域

本发明涉及一种基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法。

背景技术

石油钻机随着钻井方法、钻井工艺的出现而产生，又随着钻井技术的发展而发生相应变化。进入21世纪以来，石油钻机自动化、数字化、智能化、信息化水平快速发展。钻机整体向着交流变频调速电驱动石油钻机(AC-GTO-AC)方向发展。随着交流变频技术的迅速发展，交流变频电驱动钻机会取代可控硅直流电驱动钻机，该型钻机具有现代机械驱动钻机和直流电驱动钻机无可比拟的优越性能，将成为陆地和石油钻机的换代产品。

石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备。一般说来，整套钻机由下述八大系统设备组成：

1.旋转系统设备

为了转动井中钻具，带动钻头破碎岩石，钻机配备了旋转系统。它主要由转盘、水龙头、钻杆柱及钻头组成。另外，水龙头、钻杆柱和钻头也起着循环高压钻井液的作用。转盘是旋转系统的核心，是钻机的三大工作机组之一。顶部驱动钻机配备了顶部驱动钻井装置，代替转盘驱动钻杆柱和钻头旋转。

2.循环系统设备

为了及时清洗井底、携带岩屑、保护井壁，钻机配备了钻井液循环系统。主要有钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化设备和钻井液调配装置(固控设备)等。当采用井下动力钻具钻进时，循环系统还担负着提供高压钻井液，驱动井下涡轮钻具或螺杆钻具带动钻头破碎岩石的任务。钻井泵是循环系统的核心，是钻机的三大工作机组之一。

3.起升系统设备

为了起下钻具、下套管、控制钻压及钻头送进等，钻机配备了起升系统，以辅助完成钻井作业。这套设备主要由钻井绞车、辅助刹车、游动系统(如钢丝绳、天车、游动滑车)、大钩和井架组成。另外，还有用于起下操作的井口工具及机械化设备(如吊环、吊卡、卡瓦、动力大钳、立根移运机构等)。绞车是起升系统的核心，是钻机的三大工作机之一。

上述三大系统设备是直接服务于钻井生产的，是钻机的三大工作系统。绞车、转盘、钻井泵称为钻机的三大工作机组。

4.动力驱动系统设备

动力驱动系统设备是指为整套机组(三大工作机组及其他辅助机组)提供能量的设备，可以是柴油机及其供油设备，或是交流、直流电动机及其供电、保护、控制设备等。

5.传动系统设备

传动系统设备是指连接动力机与工作机，实现从驱动设备到工作机组的能量传递、分配及运动方式转换的设备。它包括减速、并车、倒车及变速机构等。钻机中常用的机械传动副主要是链条、三角胶带、齿轮和万向轴。此外，不少钻机还采用了液力传动、液压传动、电传动等传动形式。

6.控制系统和监测显示仪表

为了指挥、控制各机组协调地进行工作，整套钻机配备有各种控制装置，常用的有机械控制、气控制、电控制、液控制和电、气、液混合控制。机械驱动钻机，普遍采用集中统一气控制。现代钻机还配备各种钻井仪表及随钻测量系统，监测显示地面有关系统设备的工作状况，测量井下参数，实现井眼轨迹控制。

7.钻机底座

底座包括钻台底座和机房底座，用于安装钻井设备，方便钻井设备的移运。钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及必要的井口工具和司钻控制台，多数还要安装绞车。钻台底座应能容纳必要的井口装置，因此，必须有足够的高度、面积和刚性。机房底座主要用于安装动力机组及传动系统设备，因此，也要有足够的面积和刚性，以保证机房设备能够迅速安装找正、平稳工作且移运方便。

8.辅助设备

成套钻机还必须具有供气设备、辅助发电设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备及辅助起重设备，在寒冷地带钻井时还必须配备保温设备。

石油钻机的型式多样，可分为：驱动型式、传动型式、移运方式。

按驱动型式分为：柴油机驱动、电驱动、液压驱动。其中电驱动又分为：交流电驱动、直流电驱动、交流变频电驱动。

按传动型式分为：链条传动、V带传动、齿轮传动。

按移运方式分为：块装式、自行式、拖挂式。

40多年来，我国石油钻机经历了仿制、引进消化、吸收的过程，现已进入以自主开发为主的阶段。近10年来，我国石油钻机技术得到最为快速的发展，制造能力得到极大提高。我国钻机制造厂制造的各种钻机已基本满足我国石油勘探开发工作自身的需要，先后开发了适于陆地、沙漠及海洋作业的石油钻机，传动技术已发展到机械传动、直流电传动、交流变频电传动及机、电复合传动并举。我国已形成年制造钻机200台的能力，已成为全球最大钻机制造国。我国石油钻机技术及制造能力的发展为我国石油工业实施低成本战略，参与国际市场竞争及保证我国石油安全奠定了良好的基础。

起升滚筒是钻井绞车中最重要的部件，在起升系统中，滚筒的起升惯性矩占全部从动件惯性矩的50～60％。

滚筒的结构类型按整体结构分，有铸造组装滚筒和焊接滚筒。铸造组装滚筒分三件铸造，加工好再组焊在一起，属于易损件的刹车鼓用螺栓连接。由于受制造工艺的限制，各处断面只能铸造得较厚，所以质量较大。焊接滚筒是把筒体和轮辐用钢板焊成一整体，刹车鼓可局部采用铸件或锻件。

按滚筒表面结构可分为光筒滚筒和开槽滚筒。光筒滚筒排绳不好，钢丝绳寿命短；开槽滚筒有利于排绳，可延长钢丝绳的使用寿命。

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，提供一种基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法，该基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法通过在滚筒两端增加了扭矩传感器，以便测试滚筒轴上在各个工况下的扭矩；选购的盘式刹车放置在滚筒轴总成最后的位置，是为了实验测试的方便，但滚筒轮毂上也为以后自制盘式刹车预留了位置；滚筒支撑轴承选用调心滚子轴承，承受能力大，额定动、静负荷比为大。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法，包括以下步骤：

(a)首先，通过动力装置驱动滚筒轴，从而带动套装在其上滚筒旋转；

(b)然后，滚筒带动与其相连接的轴承转动；

(c)轴承带动与其相连接的弹性柱销联轴器；

(d)扭矩传感器通过弹性柱销联轴器测试到滚筒轴上在各个工况下的扭矩。

所述动力装置为电机。

通过盘式离合器实现对滚筒轴的启停控制。

本发明所用的钻机滚筒轴总成结构，主要由滚筒轴、以及套装在滚筒轴上的滚筒、轴承、盘式离合器构成，所述轴承数目为两个，且分别设置在滚筒的两端；盘式离合器数目为两个，且分别设置在两个轴承的两外侧。

所述盘式离合器和轴承之间设置有扭矩传感器。

所述扭矩传感器和轴承之间设置有弹性柱销联轴器。

所述弹性柱销联轴器与轴承之间设置有轴端挡圈。

本发明还包括滚筒轴底座，所述扭矩传感器通过支承座固定在滚筒轴底座上，轴承通过轴承座和轴承座支架安装在滚筒轴底座上。

综上所述，本发明的有益效果是：通过在滚筒两端增加了扭矩传感器，以便测试滚筒轴上在各个工况下的扭矩；选购的盘式刹车放置在滚筒轴总成最后的位置，是为了实验测试的方便，但滚筒轮毂上也为以后自制盘式刹车预留了位置；滚筒支撑轴承选用调心滚子轴承，承受能力大，额定动、静负荷比为大。

附图说明

图1为本发明所用设备的结构示意图。

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：

本发明涉及的基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法，包括以下步骤：

(a)首先，通过动力装置驱动滚筒轴9，从而带动套装在其上滚筒8旋转；

(b)然后，滚筒8带动与其相连接的轴承10转动；

(c)轴承10带动与其相连接的弹性柱销联轴器6；

(d)扭矩传感器4通过弹性柱销联轴器6测试到滚筒轴9上在各个工况下的扭矩。

所述动力装置为电机。

通过盘式离合器3实现对滚筒轴9的启停控制。

本发明所用的钻机滚筒轴总成结构如图1所示，主要由滚筒轴9、以及套装在滚筒轴9上的滚筒8、轴承10、盘式离合器3构成，所述轴承10数目为两个，且分别设置在滚筒8的两端；盘式离合器3数目为两个，且分别设置在两个轴承10的两外侧。

所述盘式离合器3和轴承10之间设置有扭矩传感器4。

所述扭矩传感器4和轴承10之间设置有弹性柱销联轴器6。

所述弹性柱销联轴器6与轴承10之间设置有轴端挡圈12。

还包括滚筒轴底座1，所述扭矩传感器4通过支承座2固定在滚筒轴底座1上，轴承10通过轴承座7和轴承座支架11安装在滚筒轴底座1上。

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

1.基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)首先，通过动力装置驱动滚筒轴(9)，从而带动套装在其上滚筒(8)旋转；

(b)然后，滚筒(8)带动与其相连接的轴承(10)转动；

(c)轴承(10)带动与其相连接的弹性柱销联轴器(6)；

(d)扭矩传感器(4)通过弹性柱销联轴器(6)测试到滚筒轴(9)上在各个工况下的扭矩。

2.根据权利要求1所述的基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法，其特征在于，所述动力装置为电机。

3.根据权利要求1所述的基于钻机滚筒轴总成结构的工作方法，其特征在于，通过盘式离合器(3)实现对滚筒轴(9)的启停控制。