JC70D絞車改造自動送鉆系統的設計及應用

舒銀卿　趙備庫　田中　秦曉峰　李勝忠　雷小紅

摘 要：針對現有技術舊式直流JC70D電動絞車增加自動送鉆系統時，需要重新設計制作絞車中間軸，克服絞車附墻板漏油問題，絞車本體改造工作量大、難度高及原絞車設計的撈砂滾筒軸無法使用的缺陷。設計了在原絞車后臺動力機組增加自動送鉆裝置，并對絞車動力機組進行了簡單改造。現場使用表明：該裝置結構合理、性能可靠、節約了改造成本；有效提高了鉆井時效，滿足了現代鉆井工藝要求。

關鍵詞：鉆井絞車 直流驅動 自動送鉆裝置

中圖分類號：TE922 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（b）-0072-02

目前，國內交流變頻鉆機使用的絞車自動送鉆裝置通過推盤離合器與主減速箱上增加的自動送鉆軸相連，JC70D絞車是直流電機驅動絞車設計有內變速機構，實現小電機自動送鉆功能，在絞車設計時，將小電機自動送鉆裝置整體安裝于絞車頂部中間位置，用鏈條與絞車中間軸鏈輪連接，或將小電機自動送鉆裝置直接與絞車中間軸連接，向絞車提供自動送鉆動力。為了克服現有技術中舊式直流電動絞車增加自動送鉆系統，絞車本體改造工作量大、難度高及原絞車設計的撈砂滾筒軸無法使用等缺陷，我們設計了一種新型直流電動絞車自動送鉆系統，滿足了要求，為原有的直流電動絞車改造走出了一條新路。

1 結構原理

JC70D絞車自動送鉆系統是在原JC70D絞車基礎上，原絞車主體不變，對原動力機組機架進行改造加寬，對原2臺800 kW（1 088 hp）主電機并車輸入軸進行改造，在原輸入軸的兩只齒數Z=26，鏈節距P=38.1 mm（1 1/2″）六排鏈輪中間增加了一只齒數Z=26，鏈節距P=50.8 mm（2″）三排鏈輪.在輸入軸后部（即改造后的動力機組機架位置）安裝帶有一只齒數Z=26，鏈節距P=50.8 mm（2″）三排鏈輪的自動送鉆輸入軸。自動送鉆裝置安裝在自動送鉆輸入軸左端，通過摩擦轂與LT600/250T氣胎離合器與自動送鉆輸入軸連接并傳遞扭矩。

1.1 傳動原理

傳動原理如圖1所示。

1.2 結構

JC70D絞車自動送鉆系統由自動送鉆裝置、自動送鉆輸入軸、機架、機油潤滑系統等組成。與動力機組有機結合在一起，自動送鉆系統由一臺45 kW（61.2 hp）交流變頻電機提供動力，經一臺臥式齒輪減速機減速后驅動自動送鉆輸入軸實現自動送鉆功能。

1.3 自動送鉆裝置

自動送鉆裝置由45 kW（61.2 hp）交流變頻電機、速比45.04減速機、連接盤、摩擦轂組成。

1.4 自動送鉆輸入軸總成

自動送鉆輸入軸總成由LT600/250T氣胎離合器、輪盤、軸、軸承、軸承座、旋轉導氣接頭等組成（見圖2）。當需要自動送鉆，氣胎離合器充氣與自動送鉆裝置的摩擦轂偶合，實現自動送鉆時所需扭矩的傳遞。

1.5 機油潤滑系統

當絞車用小電機進行自動送鉆時，與絞車輸入軸相連的機械傳動式滑潤油泵轉速極低，無法實現對絞車各潤滑點的潤滑，在原絞車機油潤滑系統的基礎上增加了WBZ2-100型電動齒輪油泵裝置，與原絞車輸入軸用鏈條帶動的油泵的進出油口并聯，兩個油泵可單獨或同時向絞車潤滑點供油，并在司控臺面板設置油壓低報警燈。用以檢測油泵工作情況。

1.6 主要技術參數.

使用自動送鉆時按絞車Ⅰ檔低速傳動鏈，依此條件計算6×7繩系、電機功率W=45 kW，自動送鉆的提升能力如下表1所示。

若再提高轉速，提升負荷下降。

2 自動送鉆系統的使用與控制

自動送鉆裝置用四通道電子司鉆系統進行操作，自動送鉆通過絞車I檔低速鏈傳動傳遞動力，自動送鉆電機驅動與主電機驅動時互鎖，包括機械、控制回路、電子程序等互鎖并用，并能方便地進行自動送鉆電機與主電機驅動快速切換，當主電機系統發生故障時，可進行應急操作，能活動鉆具且提升最大鉆柱重量，避免井下事故的發生。互鎖功能滿足“在主電機運轉時，慣性剎車解除，自動送鉆離合器解除，自動送鉆電機停機并鎖死；在主電機停機時，慣性剎車剎死，延遲掛合自動送鉆電機及送鉆離合器，同時解除慣性剎車；在自動送鉆運轉時，解除慣性剎車，鎖死主電機；在自動送鉆停機時，解除送鉆離合器，慣性剎車剎車，可以啟動主電機，同時解除慣性剎車，鎖死自動送鉆電機”的要求；以實現啟動自動送鉆時不需要進行絞車檔位轉換，減少絞車檔位掛合時間及機械磨損。

3 應用情況

該公司將原隊使用的JC70D絞車增設了小電機自動送鉆系統，在沙特施工和科威特施工，自2015年1月，已陸續投入使用，改進后的絞車提高了鉆井時效，降低了司鉆勞動強度， 取得了滿意效果。

4 結論

（1）改造方案節約了改造成本，并且原JC70D絞車的動力機組改造后不僅增設了小電機自動送鉆裝置，還保持了原絞車的功能。（2）滿足了鉆井隊已用多年的JC70D絞車經改造后，實現用小電機可靠精確地自動送鉆，降低了司鉆勞動強度， 提高了鉆井時效。（3）通用性強，可廣泛地應用于各型號直流電動絞車改造時增設自動送鉆的需要，應用前景廣闊。

參考文獻

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