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1、(10)申请公布号 CN 103130119 A (43)申请公布日 2013.06.05 CN 103130119 A *CN103130119A* (21)申请号 201110405042.X (22)申请日 2011.11.28 B66D 1/36(2006.01) (71)申请人 晋兆建 地址 610000 四川省成都市武侯区新南路 44 号 (72)发明人 晋兆建 (54) 发明名称 应用于钻井绞车的光杠排绳方法 (57) 摘要 本发明公开了一种应用于钻井绞车的光杠排 绳方法， 包括 ： (a) 首先， 启动电机， 电机带动光杠 旋转 ； (b) 光杠旋转的转速传给与之接触的滚动 轴。
2、承环 ； (c) 滚动轴承环借助与光杠间的摩擦力， 从而水平运动， 并带动排绳机构排绳 ； (d) 滚动轴 承环运动到极限位置与限位块碰撞， 其改变倾斜 方向， 从而改变运动方向， 向相反方向运动， 完成 往复排绳过程。本发明只要调节角 的大小， 就 可以连续调节排绳速度， 且造价较低， 同时排绳是 通过摩擦来实现， 不容易出现打滑， 避免了排绳不 均匀的现象。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103130119 A CN 103。
3、130119 A *CN103130119A* 1/1 页 2 1. 应用于钻井绞车的光杠排绳方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： (a) 首先， 启动电机 (5)， 电机 (5) 带动光杠 (1) 旋转 ； (b) 光杠 (1) 旋转的转速传给与之接触的滚动轴承环 (3) ； (c) 滚动轴承环 (3) 借助与光杠 (1) 间的摩擦力， 从而水平运动， 并带动排绳机构排 绳 ； (d) 滚动轴承环 (3) 运动到极限位置与限位块 (4) 碰撞， 其改变倾斜方向， 从而改变运 动方向， 向相反方向运动， 完成往复排绳过程。 2. 根据权利要求 1 所述的应用于钻井绞车的光杠排绳方法， 其特征。
4、在于， 所述滚动轴 承环 (3) 的数目为三对。 3. 根据权利要求 1 所述的应用于钻井绞车的光杠排绳方法， 其特征在于， 所述排绳速 度的变化通过调节滚动轴承环 (3) 与光杠 (1) 的夹角 来实现。 权 利 要 求 书 CN 103130119 A 2 1/4 页 3 应用于钻井绞车的光杠排绳方法 技术领域 0001 本发明涉及一种应用于钻井绞车的光杠排绳方法。 背景技术 0002 在石油钻井过程当中， 绞车的主要功能表现在 ： 0003 (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。 0004 (2) 将钻井工具从几百米。
5、至几千米， 甚至上万米的井底起出。 0005 (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。 0006 (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。 0007 (5) 在钻机安装、 拆卸时， 需将井架整体起立或下放。 0008 (6) 在固井作业中， 需要向井内下入套管等。 0009 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 ： 0010 (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 ； 0011 (2) 绞车具有灵敏可靠的主刹车机构及性能良好。
6、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 ； 0012 (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 ； 0013 (4) 传动变速系统， 引入并分配动力和传递运动， 提供足够的档速 ； 0014 (5)控制系统， 包括牙嵌、 齿式、 气动离合器。 它们一般部属于钻机控制系统的组成 部分 ； 0015 (6) 润滑系统， 包括黄油润滑、 滴油润滑和密封、 飞溅或强制润滑 ； 0016 (7) 支撑系统， 有焊接的框架式支架或密闭箱壳式座架。中型绞车整体运。
7、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。 0017 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 ： 0018 (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。 0019 (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。 0020 (3) 绞车滚筒应有足够的尺寸和容绳量。 0021 (4) 绞车应有灵敏可靠的刹车系统， 以便刹住最大载荷， 准确调节钻压， 均匀送进 钻具。 0022 (5) 绞车控制部分应。
8、便于操作， 安全可靠。 说 明 书 CN 103130119 A 3 2/4 页 4 0023 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 0024 1. 单滚筒轴绞车 0025 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。 0026 2. 双滚筒轴。
9、绞车 0027 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。 0028 3. 三滚筒轴绞车 0029 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。
10、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。 0030 4. 多滚筒轴绞车 0031 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。 0032 5. 主辅绞车 0033 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。
11、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。 0034 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。 0035 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。
12、井绞车将会朝着以下几个方面发展。 0036 (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。 0037 (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。 说 明 书 CN 103130119 A 4 3/4 页 5 0038 (3)继续向大型化方向发展。 当前国外已开发出了上万。
13、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。 0039 (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。 0040 (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。
14、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。 0041 (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。 0042 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。
15、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。 0043 钻机绞车是石油钻机的核心部件之一。现用的钻井绞车系统一般没有排绳装置， 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 0044 本发明的目的在于克服。
16、上述现有技术的缺点和不足， 提供一种应用于钻井绞车的 光杠排绳方法， 该应用于钻井绞车的光杠排绳方法只要调节角 的大小， 就可以连续调节 排绳速度， 且造价较低， 同时排绳是通过摩擦来实现， 不容易出现打滑， 避免了排绳不均匀 的现象。 0045 本发明的目的通过下述技术方案实现 ： 应用于钻井绞车的光杠排绳方法， 包括以 下步骤 ： 0046 (a) 首先， 启动电机， 电机带动光杠旋转 ； 0047 (b) 光杠旋转的转速传给与之接触的滚动轴承环 ； 0048 (c) 滚动轴承环借助与光杠间的摩擦力， 从而水平运动， 并带动排绳机构排绳 ； 0049 (d) 滚动轴承环运动到极限位置与限位。
17、块碰撞， 其改变倾斜方向， 从而改变运动方 向， 向相反方向运动， 完成往复排绳过程。 0050 所述滚动轴承环的数目为三对。 0051 所述排绳速度的变化通过调节滚动轴承环与光杠的夹角 来实现。 0052 本发明所用的光杠排绳系统， 主要由光杠、 与光杠相连的电机、 以及套装在光杠上 说 明 书 CN 103130119 A 5 4/4 页 6 的排绳支架构成， 所述排绳支架上安装有至少一对滚动轴承环。 0053 所述滚动轴承环的数目为三对。 0054 所述光杠的两端分别设置有限位块。 0055 所述滚动轴承环倾斜设置在光杠上， 且与光杠的轴线呈 的角度设置。 0056 综上所述， 本发明的。
18、有益效果是 ： 只要调节角 的大小， 就可以连续调节排绳速 度， 且造价较低， 同时排绳是通过摩擦来实现， 不容易出现打滑， 避免了排绳不均匀的现象。 附图说明 0057 图 1 为本发明所用装置的结构示意图。 具体实施方式 0058 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。 0059 实施例 ： 0060 本发明涉及的应用于钻井绞车的光杠排绳方法， 包括以下步骤 ： 0061 (a) 首先， 启动电机， 电机带动光杠旋转 ； 0062 (b) 光杠旋转的转速传给与之接触的滚动轴承环 ； 0063 (c) 滚动轴承环借助与光杠间的摩擦力， 从而水平运动，。
19、 并带动排绳机构排绳 ； 0064 (d) 滚动轴承环运动到极限位置与限位块碰撞， 其改变倾斜方向， 从而改变运动方 向， 向相反方向运动， 完成往复排绳过程。 0065 所述滚动轴承环的数目为三对。 0066 所述排绳速度的变化通过调节滚动轴承环与光杠的夹角 来实现。 0067 本发明所用的光杠排绳系统如图 1 所示， 主要由光杠 1、 与光杠 1 相连的电机 5、 以 及套装在光杠 1 上的排绳支架 2 构成， 所述排绳支架 2 上安装有至少一对滚动轴承环 3。 0068 所述滚动轴承环 3 的数目为三对。 0069 所述光杠 1 的两端分别设置有限位块 4。 0070 所述滚动轴承环 3 倾斜设置在光杠 1 上， 且与光杠 1 的轴线呈 的角度设置。 0071 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。 说 明 书 CN 103130119 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103130119 A 7 。