双主滚筒绞车在水井钻机上的应用

周长旭

摘要：

在钻井时，由于钻井设备的钻进，井眼会不断加深，钻柱的长度也要及时加长，才能保证继续向深处钻进。钻柱主要由钻杆组成，在钻进过程中，每当井眼加深了一根钻杆的长度后，就要向钻柱中接入一根钻杆，这个过程叫做接单根。

目前，国内常规的单游车水井钻机，接单根是钻进一个方钻杆长度，将水龙头及方钻杆放入鼠洞内，然后挂上吊环及钻杆吊卡，增接一根钻杆，然后卸吊环及吊卡，再重新挂上水龙头及方钻杆；游车大钩需要交替吊起方钻杆与待接的钻杆，工作强度大，效率低。并且由于单游车水井钻机井口操作台面积小，无法打鼠洞满足钻井接单根操作中交替对接方钻杆与待接钻杆的要求，因此设计一种可以分别起吊方钻杆和待接钻杆，实现高效接单根操作的装置，就显得十分必要了。设计的双主滚筒绞车即可实现此要求。

关键词：绞车；双主滚筒；水井钻机

随着时代的发展，施工单位对作业机的效率提出了更高的要求。而目前，国内常规的单游车水井钻机，游车大钩需要交替吊起方钻杆与待接的钻杆，工作强度大，效率低。针对用户提出钻井和接单根无缝衔接的要求，设计一种可以分别起吊方钻杆和待接钻杆，实现高效接单根操作的起升系统装置，变得十分必要了。

1双主滚筒绞车的设计理念

双主滚筒绞车，顾名思义，是在水井钻机上设置了两套主滚筒，前后布置，分别通过钢丝绳与井架上的一号快绳轮和二号快绳轮起吊游车，通过分工使用，达到分别起吊方钻杆与钻杆的目的。解决了现有技术需要交替吊起方钻杆和待接钻杆，效率低下，工作强度大，无法适用某些特殊钻机的缺点，具有可分工操作，效率高，工作强度小，适用性广的特点。

该双主滚筒绞车包括第一主滚筒、第二主滚筒、第一主刹车系统、第二主刹车系统、水刹车、绞车架、角传动箱和水箱；主滚筒主要由滚筒轴、刹车鼓、滚筒体、链轮、推盘离合器以及联接盘等组成。滚筒轴选用优质合金钢制造，经特殊热处理，具有较高的强度和良好的韧性。在轴的滚筒离合器端，安装有导气旋转接头，用于控制离合器；在轴的另一端，安装有辅助刹车链轮，通过链条与水刹车装置相连。第一主滚筒、第二主滚筒分别安装在绞车架上，通过螺栓将滚筒上的轴承盒固定在双滚筒绞车架上，两滚筒前后布置，通过滚筒右侧上面的空套链轮和链条传递动力。角传动箱位于绞车架前方，角传动箱是一种将动力由垂直输入转变为平行输出的减速装置，主要由输入轴、主动弧齿锥齿轮、输出轴、被动弧齿锥齿轮、箱体、轴承以及链轮、安装支架等组成。角传动箱不仅改变动力传递方向，而且还进行减速传动、增大输出扭矩。角传动箱主体是一对锥齿轮，将发动机传过来的动力变转方向，再通过输出轴端的小链轮输出动力给第一主滚筒上的空套链轮以及第二主滚筒上的空套链轮，挂合两滚筒上的推盘离合器即可实现两主滚筒的旋转作业；水刹车位于绞车架后方，通过链条与第二主滚筒的空套链轮连接；两滚筒的刹车系统是一种带式刹车机构，主要由刹把连杆、曲柄、刹车轴、刹车钢带等组成，通过杠杆原理将刹把处的力矩传递到刹车钢带上，通过刹车块将主滚筒上的刹车鼓抱死，实现刹车。将第一主滚筒与第一主刹车系统连接，第二主滚筒与第二主刹车系统和水刹车连接；水箱通过水管线与水刹车连接，为水刹车提供水源。挂合第二主滚筒司钻侧的离合器，水刹车即可通过链条与第二主滚筒连接，用来辅助制动第二主滚筒，控制钻杆下放速度，使得钻杆下放操作更利于掌控。。

使用时，第一主滚筒用来吊起待接钻杆，进行接单根操作，第二主滚筒用来吊起方钻杆；第二主滚筒靠近司钻房，第一主滚筒高于第二主滚筒，高低设计方便司钻能从司钻房内清楚地观察到第一主滚筒的工作状态，方便司钻工作。

当需要接单根时，将第一主滚筒的推盘离合器充气挂合，即可驱动第一主滚筒旋转作业，通过一号游车大钩吊起待接钻杆，进行接单根操作。

当设备钻井时，将第二主滚筒上的推盘离合器充气挂合，第二主滚筒即可旋转作业，通过二号游车大钩吊起水龙头和方钻杆工作。

主刹车系统用来刹住主滚筒，水刹车配合主刹车系统使用，起到控制钻杆减速下放的作用，便于操作人员进行控制。

2.双主滚筒绞车的布局

双主滚筒绞车的布局如下：

图1

图2

附图标记为：第一主滚筒1，第一空套链轮11，第一离合器12，第二主滚筒2，第二空套链轮21，第二离合器22，第三离合器23，第一主刹车系统3，第二主刹车系统4，水刹车5，绞车架6，角传动箱7，水箱8。

3现场应用

此双主滚筒绞车已经在1000米水井钻机上得到了应用，效率高，工作强度小，经过用户在现场的使用检验，效果良好。

参考文献

[1]李继志.石油钻采机械概论[M].东营：石油大学出版社，2006.

[2]赵怀文.陈智喜.《钻井机械》第1版. 北京：石油工业出版社，1995

[3]濮良贵.纪名刚.《机械设计》第七版.北京：高等教育出版社，2012

[4]陈如恒.沈家骏.《钻井机械的设计计算》第1版.北京：石油工业出版社，1995

[5] 华东石油学院矿机教研室. 《石油钻采机械（上）》第1版.北京：石油工业出版社，1978

作者简介：周长旭（1988-），男，中石化四机石油机械有限公司工程师，学士，研究方向：石油钻采机械