1、职培中心职培中心钻井机械钻井机械主讲：周进年江汉油田职工培训中心职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论目目 录录第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统第四章第四章 钻机的循环系统钻机的循环系统第五章第五章 钻机的驱动与传动系统钻机的驱动与传动系统第六章第六章 钻机气控制系统钻机气控制系统第九章第九章 液压、液力传动液压、液力传动第七章第七章 离心泵离心泵第八章第八章 海洋石油钻井设备海洋石油钻井设备第十章第十章 钻井辅助设备钻井辅助设备职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统 旋转系统包括转盘和水龙头两大部分，其主旋转系统
2、包括转盘和水龙头两大部分，其主要作用是在通过钻具不断向井底传送钻井液的同要作用是在通过钻具不断向井底传送钻井液的同时，保证钻具的旋转。时，保证钻具的旋转。新型钻机配备顶驱系统。新型钻机配备顶驱系统。游车下部的大钩正游车下部的大钩正在锁住水龙头提环在锁住水龙头提环钻工正安放卡瓦钻工正安放卡瓦三、旋转系统三、旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统转盘转盘 转盘主要由水平轴、转台、主轴承、壳体、转盘主要由水平轴、转台、主轴承、壳体、方瓦及方补心等方瓦及方补心等组成。组成。主要作用是：主要作用是：带动钻具旋转钻进和在
3、起下钻带动钻具旋转钻进和在起下钻过程中悬持钻具、卸开钻具螺纹以及在井下动力过程中悬持钻具、卸开钻具螺纹以及在井下动力钻井时承受螺杆钻具的反向扭矩。转盘的动力经钻井时承受螺杆钻具的反向扭矩。转盘的动力经水平轴上法兰或链轮输入，通过锥齿轮转动转台，水平轴上法兰或链轮输入，通过锥齿轮转动转台，借助转台通孔中的方瓦和方补心带动方钻杆、钻借助转台通孔中的方瓦和方补心带动方钻杆、钻柱和钻头转动；同时，方补心允许方钻杆轴向自柱和钻头转动；同时，方补心允许方钻杆轴向自由滑动，实现边旋转边送进。由滑动，实现边旋转边送进。第一节：第一节：转盘转盘职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职
4、培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统一、概述一、概述1 1、钻井工艺对转盘的要求：、钻井工艺对转盘的要求：（1 1）具有足够大的扭矩和一定的转速，以转动钻）具有足够大的扭矩和一定的转速，以转动钻 柱带动钻头破碎岩石，并能满足打捞、对扣、柱带动钻头破碎岩石，并能满足打捞、对扣、倒扣、造扣或磨铣等特殊作业的要求。倒扣、造扣或磨铣等特殊作业的要求。（2 2）具有抗震、抗冲击和抗腐蚀的能力，主轴承）具有抗震、抗冲击和抗腐蚀的能力，主轴承 应有足够的强度和寿命，并要求其承载能力应有足够的强度和寿命，并要求其承载能力 不小于钻机的最大不小于钻机的最大钩钩载。载。（3 3）能正反转，具有可靠的制
5、动机构。）能正反转，具有可靠的制动机构。（4 4）具有良好的密封、润滑性能。）具有良好的密封、润滑性能。常用转盘的主要有：常用转盘的主要有：ZP520ZP520、ZP271ZP2712 2、ZP445ZP445、ZP371ZP3712 2等型号。等型号。（技术参数表（技术参数表3131）2 2、转盘的代号、转盘的代号职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统更新设计标号更新设计标号:用阿拉伯数字表示用阿拉伯数字表示型号级别：转盘通孔直径，型号级别：转盘通孔直径，inin1010转盘代号转盘代号ZP ZP 驱动形式：机械驱动省略，驱动形式：机械驱动省略，Y Y液液 压驱动，压驱动
6、，D D电驱动电驱动职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统二、转盘的结构二、转盘的结构1 1、水平轴总成、水平轴总成传递动力传递动力 水平轴；小伞齿轮；轴承；输入链轮；制动水平轴；小伞齿轮；轴承；输入链轮；制动装置装置(制动棘轮制动棘轮)2 2、转台总成转台总成驱动方钻杆驱动方钻杆 转台；大伞齿轮；主轴承；防跳轴承；方瓦；转台；大伞齿轮；主轴承；防跳轴承；方瓦；方补心；泥浆密宫密封装置。方补心；泥浆密宫密封装置。3 3、壳体、壳体连接，储油润滑（靠小锥轮旋转带油）连接，储油润滑（靠小锥轮旋转带油）职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（3分钟）视频视频转
7、盘结构图转盘结构图水平轴水平轴锁销锁销大伞齿轮大伞齿轮小伞齿轮小伞齿轮大方瓦大方瓦方补心方补心职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统 转盘是用来承托管柱重量，提供扭矩和转转盘是用来承托管柱重量，提供扭矩和转速。转盘实质上相当于一个特殊结构的角传动速。转盘实质上相当于一个特殊结构的角传动减速器，主要由箱体、转台、主轴承、副轴承、减速器，主要由箱体、转台、主轴承、副轴承、齿圈、齿圈、输入轴总成、锁紧装置、方瓦、箱盖等输入轴总成、锁紧装置、方瓦、箱盖等部分组成。部分组成。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统主轴承主轴承防跳轴承防跳轴承职培中心职培中心第三章第
8、三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统转盘结构图转盘结构图职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统ZP-520ZP-520转盘转盘职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统ZP-520ZP-520转盘转盘职培中心职培中心 三、三、转盘的安装转盘的安装1 1、准备工作准备工作1 1）准备好各种手工具。）准备好各种手工具。2 2）准备好千斤顶。）准备好千斤顶。3 3）准备好花篮螺丝及直径）准备好花篮螺丝及直径19.5mm19.5mm的钢丝绳套，花的钢丝绳套，花 篮螺丝要清洗、除锈、涂抹润滑脂。篮螺丝要清洗、除锈、涂抹润滑脂。4 4）准备好挡铁及顶杠。）准备好挡铁及顶杠
9、。5 5）准备一根直径）准备一根直径28mm28mm的钢丝绳套。的钢丝绳套。6 6）检查转盘内润滑油的质量和数量。若变成或不）检查转盘内润滑油的质量和数量。若变成或不 足时、要进行更换或加足。足时、要进行更换或加足。第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心2 2、工作程序工作程序1 1）将转盘下面和大梁为面上的泥土、杂物清理干净。）将转盘下面和大梁为面上的泥土、杂物清理干净。2 2）校平：以钻台面为基准用水平尺恻量；水平误差）校平：以钻台面为基准用水平尺恻量；水平误差 不得大于不得大于2mm2mm。3 3）校正；）校正；F320F320和和ZJ-45ZJ-45钻机转盘用钻机转
10、盘用8 8只只M48M48的调节丝的调节丝 杠，在杠，在4 4个方向上对称找正和顶紧；个方向上对称找正和顶紧；4 4）为防止因链条拉力转盘与绞车发生相对位移在靠）为防止因链条拉力转盘与绞车发生相对位移在靠 近链轮的一边用顶杠一头顶在转盘外壳上另一近链轮的一边用顶杠一头顶在转盘外壳上另一 头顶在绞车的底座上，然后用直径头顶在绞车的底座上，然后用直径28mm28mm的钢丝绳的钢丝绳 套把转盘和转盘大梁牢牢捆在一起。套把转盘和转盘大梁牢牢捆在一起。第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心3 3、注意事项及安全要求注意事项及安全要求1 1）转盘固定时所用螺丝要涂抹好润滑脂。）转盘固定
11、时所用螺丝要涂抹好润滑脂。2 2）安装转盘时钻台下面不得有人。）安装转盘时钻台下面不得有人。3 3）转盘安装质且必须达到平，正、稳、牢的标准。）转盘安装质且必须达到平，正、稳、牢的标准。第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统四、四、转盘的使用及维护保养转盘的使用及维护保养 1 1、使用转盘前，应按规定检查机油的油质、使用转盘前，应按规定检查机油的油质、油量，并使其符合要求。油量，并使其符合要求。2 2、转盘启动前，对转盘启动前，对锁紧装置上的销轴注入润锁紧装置上的销轴注入润滑脂。滑脂。其锁紧装置上的操纵杆或手柄应不在锁紧其锁紧装置上
12、的操纵杆或手柄应不在锁紧位置。启动转盘前，应检查轴上的密封圈密封是位置。启动转盘前，应检查轴上的密封圈密封是否可靠、转盘链条护罩或万向轴护罩是否齐全、否可靠、转盘链条护罩或万向轴护罩是否齐全、牢靠。检查转台与方瓦、牢靠。检查转台与方瓦、方瓦方瓦与补心是否锁紧。与补心是否锁紧。3 3、启动转盘要平稳操作，启动后要检查转台、启动转盘要平稳操作，启动后要检查转台是否跳动，声音是否正常。每班应至少检查一次是否跳动，声音是否正常。每班应至少检查一次转盘的固定情况。转盘的固定情况。4 4、在钻进和起下钻过程中，应避免猛蹩、猛、在钻进和起下钻过程中，应避免猛蹩、猛顿，严禁使用转盘崩扣。顿，严禁使用转盘崩扣。
13、5 5、新转盘使用一个月应更换机油，以后每使、新转盘使用一个月应更换机油，以后每使用三个月换油一次。每班检查油池内的油面是否用三个月换油一次。每班检查油池内的油面是否符合要求，检查油池和轴承温度是否正常。防跳符合要求，检查油池和轴承温度是否正常。防跳轴承和锁紧装置上的销轴每月应至少注入一次润轴承和锁紧装置上的销轴每月应至少注入一次润滑脂。滑脂。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统 6 6、钻台和转盘面要保持清洁，油标尺和黄、钻台和转盘面要保持清洁，油标尺和黄油嘴要上紧。油嘴要上紧。7 7、方补心方补心不能高于大不能
14、高于大方瓦方瓦面面3mm,3mm,大大方瓦与方瓦与转台面要平齐。转台面要平齐。8 8、转盘在承受较大冲击载荷（卡钻、顿钻）、转盘在承受较大冲击载荷（卡钻、顿钻）应检查运转有无异常。应检查运转有无异常。9 9、定期检查下座圈的连接螺栓，看其是否、定期检查下座圈的连接螺栓，看其是否松动。松动。（3分钟）视频视频第二节：第二节：水龙头水龙头职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统 在一部钻机中，水龙头既是旋转系统的设备，在一部钻机中，水龙头既是旋转系统的设备，又是循环系统的一个部件。它悬挂于大钩之下，又是循环系统的一个部件。它悬挂于大钩之下，上接有水龙带，下接方钻杆。在钻进时，悬挂
15、并上接有水龙带，下接方钻杆。在钻进时，悬挂并承受井内钻柱的全部重量，并将钻柱与水龙带连承受井内钻柱的全部重量，并将钻柱与水龙带连接起来，构成钻井液循环通道。接起来，构成钻井液循环通道。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统水龙头水龙头职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统一、概述一、概述1 1、钻井工艺对水龙头的要求、钻井工艺对水龙头的要求1 1）水龙头主轴承应具有足够的强度和寿命，其）水龙头主轴承应具有足够的强度和寿命，其 承载力应不小于钻机的最大钩载。承载力应不小于钻机的最大钩载。2 2）有可靠的高压钻井液密封系统，寿命长，拆）有可靠的高压钻井液密封
16、系统，寿命长，拆 卸迅速、方便。能自动补偿工作中密封件的卸迅速、方便。能自动补偿工作中密封件的 磨损。磨损。3 3）上端与水龙带连接处能适合水龙带在钻进过）上端与水龙带连接处能适合水龙带在钻进过 程中的伸缩弯曲。程中的伸缩弯曲。4 4）各承载件要有足够的强度和刚度，要求连接）各承载件要有足够的强度和刚度，要求连接 可靠，能承受高压。可靠，能承受高压。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统2 2、水龙头的代号及参数、水龙头的代号及参数SL SL 最大静载荷最大静载荷1/101/10，KNKN水龙头代号水龙头代号职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统水龙头的
17、技术参数见表水龙头的技术参数见表3232 常用的水龙头有常用的水龙头有SL450SL450、SL130SL130、SL135SL135等型号。等型号。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统二、水龙头结构及工作原理二、水龙头结构及工作原理 水龙头通过提环挂在大钩上，上部通过鹅颈管水龙头通过提环挂在大钩上，上部通过鹅颈管与水龙带相连，下部接方钻杆，连接下井钻具。与水龙带相连，下部接方钻杆，连接下井钻具。水龙头主要由鹅颈管、冲管总成、中心管、壳水龙头主要由鹅颈管、冲管总成、中心管、壳体、提环和主轴承等体、提环和主轴承等组成
18、组成。主要主要功用功用悬持旋转着的钻杆柱，承受大部分以悬持旋转着的钻杆柱，承受大部分以至全部钻具重量；向转动着的钻具内输送高压钻至全部钻具重量；向转动着的钻具内输送高压钻井液。井液。（3分钟）视频视频职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统1-1-鹅颈管，鹅颈管，2-2-上盖，上盖，3-3-浮动充管总成，浮动充管总成，4-4-泥浆伞，泥浆伞，5-5-上辅助上辅助轴承，轴承，6-6-中心管，中心管，7-7-壳体，壳体，8-8-主轴承，主轴承，9-9-密封垫圈，密封
19、垫圈，10-10-下下辅助轴承，辅助轴承，11-11-下下盖，盖，12-12-压盖，压盖，13-13-方钻杆方钻杆接头，接头，14-14-护丝，护丝，15-15-提环销，提环销，16-16-缓冲器，缓冲器，17-17-提环提环 现场使用的现场使用的两用水龙头两用水龙头，是在一般水龙头的基础上，是在一般水龙头的基础上，增加了旋扣装置。增加了旋扣装置。旋扣装置由气马达、伸旋扣装置由气马达、伸缩机构及气路系统组成，接缩机构及气路系统组成，接单根时，由气马达通过齿轮单根时，由气马达通过齿轮带动中心管旋转。带动中心管旋转。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第
20、三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统 1 1、新水龙头使用前必须按高于钻进中最大、新水龙头使用前必须按高于钻进中最大工作压力工作压力1 12MPa2MPa的泵压试压的泵压试压15min15min，以不滋、，以不滋、不漏不漏 为合格。为合格。2 2、水龙头在搬运过程中，中心管必须带护水龙头在搬运过程中，中心管必须带护丝。使用前，应按油池的油尺标记加足机油，并丝。使用前，应按油池的油尺标记加足机油，并对冲管盘根盒和上、下机油盘根盒、提环销加注对冲管盘根盒和上、下机油盘根盒、提环销加注润滑脂，并检查上、下盘根盒压盖、冲管盘根盒润滑脂，并检查上、下盘根盒压盖、冲管盘根盒是否上紧，用链钳转动中心管，确认无
21、阻卡后方是否上紧，用链钳转动中心管，确认无阻卡后方可使用。可使用。三、水龙头的使用、维护和保养三、水龙头的使用、维护和保养职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统 3 3、使用新水龙头或长期停用的水龙头时，、使用新水龙头或长期停用的水龙头时，必须先慢后快，用必须先慢后快，用档启动转盘，待转动灵活后档启动转盘，待转动灵活后再提高转速。对新的水龙头或修理后第一次使用再提高转速。对新的水龙头或修理后第一次使用的水龙头，在使用满的水龙头，在使用满200h200h后应更换润滑油。工作后应更换润滑油。工作中，每班应检查一次油位，并使之不得低于油标中，每班应检查一次油位，并使之不得低于油标
22、尺的最低刻度线。每两个月应更换一次润滑油。尺的最低刻度线。每两个月应更换一次润滑油。工作中，应在没有泵压的情况下，每班加注一次工作中，应在没有泵压的情况下，每班加注一次黄油。黄油。4 4、在水龙头运转过程中，要随时检查冲管、在水龙头运转过程中，要随时检查冲管密封盘根盒处是否刺漏钻井液、机油盘根处是否密封盘根盒处是否刺漏钻井液、机油盘根处是否溢漏机油、水龙头壳体是否温度过高溢漏机油、水龙头壳体是否温度过高(油温不得油温不得超过超过70)70)、冲管螺纹压帽是否上紧、鹅颈管与、冲管螺纹压帽是否上紧、鹅颈管与水龙带连接油壬是否刺漏。水龙带连接油壬是否刺漏。5 5、接单根或起钻前，应检查冲管盘根磨损、
23、接单根或起钻前，应检查冲管盘根磨损情况及盘根压帽的松紧程度。快速钻进或严重跳情况及盘根压帽的松紧程度。快速钻进或严重跳钻时，应检查鹅颈管法兰连接螺栓的固定情况。钻时，应检查鹅颈管法兰连接螺栓的固定情况。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（4分钟）视频视频职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统第三节：第三节：顶部驱动钻井系统顶部驱动钻井系统 现在，石油钻井已部分使用顶部驱动钻井系现在，石油钻井已部分使用顶部驱动钻井系统。顶部驱动钻井系统是集转盘、水龙头为一体，统。顶部驱动钻井系统是集转盘、水龙头为一体，用电动钻机作旋转钻井动力，并能随提升系统而用电动钻
24、机作旋转钻井动力，并能随提升系统而升降的钻井旋转系统，是对转盘钻井的一次重大升降的钻井旋转系统，是对转盘钻井的一次重大改进。具有转盘钻无可比拟的优点。改进。具有转盘钻无可比拟的优点。顶部驱动钻井的优势：顶部驱动钻井的优势：可接立柱钻进，减少可接立柱钻进，减少2 23 3的接单根时间；能的接单根时间；能倒划眼和下钻划眼；起钻时可旋转钻杆和继续循倒划眼和下钻划眼；起钻时可旋转钻杆和继续循环钻井液；钻柱可顺利取出缩径井段；可以不接环钻井液；钻柱可顺利取出缩径井段；可以不接方钻杆即可钻过桥塞点和缩径点；上、卸扣扭矩方钻杆即可钻过桥塞点和缩径点；上、卸扣扭矩得到控制；采用钻井电机接卸钻杆和钻进，操作得到
25、控制；采用钻井电机接卸钻杆和钻进，操作人员只需打背钳；钻台上只有平稳旋转的钻杆；人员只需打背钳；钻台上只有平稳旋转的钻杆；起下钻时在井架内任何高度的位置随时都可以将起下钻时在井架内任何高度的位置随时都可以将主驱动轴同钻柱上扣和关井等。主驱动轴同钻柱上扣和关井等。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（1分钟）视频视频 一、概述一、概述 顶驱钻井系统（顶驱钻井系统（Top Drive Drilling SystemTop Drive Drilling System）简称顶驱系统（简称顶驱系统（Top Drive System-TDSTop Drive System-TDS）。
26、）。1.1.什么是顶部驱动钻井装置什么是顶部驱动钻井装置 顶驱：从井架空间上部直接旋转钻柱，沿井顶驱：从井架空间上部直接旋转钻柱，沿井架内导轨向下送进，完成钻进，循环钻井液，接架内导轨向下送进，完成钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣等多种钻井操作，参见图立根，上卸扣等多种钻井操作，参见图4-14-1。顶驱系统由三大部分组成：顶驱系统由三大部分组成：水龙头一马达总成、导向滑车总成、水龙头一马达总成、导向滑车总成、钻杆钻杆上卸扣总成。上卸扣总成。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统图图4-1 4-1 顶部驱动钻井系统顶部驱动钻井系统 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统
27、钻机的旋转系统 2.2.思路思路:转盘水龙头转盘水龙头动力水龙头动力水龙头 3 3.顶驱系统是四大新技术之一（顶驱、盘式顶驱系统是四大新技术之一（顶驱、盘式刹车、液压钻井泵和刹车、液压钻井泵和ACAC变频驱动）变频驱动）4.4.顶驱发展顶驱发展 第一台顶驱由美国第一台顶驱由美国VarcoVarco公司研制（公司研制（8282年）。年）。后来，法国、挪威、加拿大、中国相继研制了后来，法国、挪威、加拿大、中国相继研制了顶驱。顶驱。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统5 5驱动型式有两种驱动型式有两种（1 1）液马达驱动）液马达驱动;（2 2）电动机驱动）电动机驱动:AC-SC
28、R-DCAC-SCR-DC顶驱动顶驱动 ACAC变频变频f f顶驱顶驱 80 80年代，挪威将年代，挪威将AC-SCR-DCAC-SCR-DC改成改成ACAC变频顶驱。变频顶驱。之后，美国（之后，美国（VarcoVarco公司）、挪威（公司）、挪威（MHMH公司）、公司）、加拿大（加拿大（TescoTesco公司和公司和CANRIGCANRIG公司）等研制了公司）等研制了ACAC变频顶驱。变频顶驱。9090年代，年代，ACAC变频顶驱占了主导地位。变频顶驱占了主导地位。中国：有液压、中国：有液压、AC-SCR-DCAC-SCR-DC顶驱，尚无顶驱，尚无ACACACAC变变频顶驱。频顶驱。职培中
29、心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统二、顶驱系统组成二、顶驱系统组成1.1.钻井马达钻井马达-水龙头总成水龙头总成顶驱的主体。（图顶驱的主体。（图4-2 4-2）它是它是VarcoVarco公司额定载荷公司额定载荷6500kN6500kN的的TDS-3STDS-3S型顶驱钻井马型顶驱钻井马达达-水龙头总成。水龙头总成。顶驱不同仅动力有别：顶驱不同仅动力有别：液马达顶驱液马达顶驱液马达；液马达；AC-SCR-DCAC-SCR-DC顶驱顶驱DCDC电机；电机；ACAC变频顶驱变频顶驱ACAC电机。电机。水龙头水龙头钻井马达总成钻井马达总成 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系
30、统钻机的旋转系统 由水龙头、马达和一级齿轮减速箱组成。由水龙头、马达和一级齿轮减速箱组成。（1 1）马达：用并激）马达：用并激DCDC马达，立式驱动主轴。马达，立式驱动主轴。（2 2）水龙头：额定载荷）水龙头：额定载荷6500kN6500kN；盘根盒为快速装卸式，；盘根盒为快速装卸式，与普通水龙头的一致。与普通水龙头的一致。（3 3）气动刹车：在马达轴上端，快速制动。）气动刹车：在马达轴上端，快速制动。（4 4）减速箱：马达轴下有小齿轮（）减速箱：马达轴下有小齿轮（Z=18Z=18），与主轴上的），与主轴上的大齿轮（大齿轮（Z=96Z=96）相啮合，主轴下方接钻柱。）相啮合，主轴下方接钻柱。T
31、DS-3S TDS-3S变速箱是一个单速齿轮减速装置，减速比变速箱是一个单速齿轮减速装置，减速比5.3315.331。（5 5）主轴：即水龙头的中心管。）主轴：即水龙头的中心管。（6 6）润滑系统）润滑系统TDS-3STDS-3S顶驱的油润滑系统（图顶驱的油润滑系统（图4-34-3），油泵强制润滑。），油泵强制润滑。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统图图4-34-3顶驱水龙头顶驱水龙头马达总成油润滑图马达总成油润滑图 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（7）钻井马达）钻井马达冷却系统冷却系
32、统 马达冷却系统为风冷。马达冷却系统为风冷。图图4-4为冷却系统的总体为冷却系统的总体安排。安排。用离心式鼓风机对用离心式鼓风机对电机进行强制冷却。电机进行强制冷却。图图4-4钻井马达钻井马达 冷却系统冷却系统 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统近距离安装鼓风机近距离安装鼓风机基本的马达冷却系统基本的马达冷却系统（右图）向钻井马达（右图）向钻井马达提供近距离的冷却风提供近距离的冷却风加高进气口近距离加高进气口近距离安装鼓风机（右图）安装鼓风机（右图）加高进气口的加高进气口的近距离冷却系统近距离冷却系统 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统远距离鼓风
33、机冷远距离鼓风机冷却系统（图却系统（图4-6）安装在井架上的远安装在井架上的远距离鼓风机，通过距离鼓风机，通过软管输送冷却风。软管输送冷却风。图图4-6 远距离远距离鼓风机冷却系统鼓风机冷却系统 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统2.2.导轨导轨导向滑车总成导向滑车总成导向滑车和支撑装置总导向滑车和支撑装置总成如图成如图4-74-7所示。所示。导轨：装在井架内导轨：装在井架内导向滑车：由马达底导向滑车：由马达底座和框架组成。座和框架组成。作用：对游车和顶驱作用：对游车和顶驱起导向及承受反扭矩作用。起导向及承受反扭矩作用。8080年代为双导轨，年代为双导轨，9090年年代
34、改为单导轨。代改为单导轨。图图4-7职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统3.上扣卸扣装置上扣卸扣装置（Pipehander）(I-8)主要：由旋转头、主要：由旋转头、吊环联接器、吊环倾斜吊环联接器、吊环倾斜机构和扭矩扳手组成。机构和扭矩扳手组成。（可参见（可参见Varco公司公司的的TDS-8S交流变频顶驱交流变频顶驱系统结构图。）系统结构图。）图图4-8 4-8 650650吨钻杆上卸扣装置总成吨钻杆上卸扣装置总成 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统TDS-8S(AC)职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（1 1）液控扭矩扳
35、手液控扭矩扳手用处用处：卸扣。：卸扣。原理原理：由液缸驱动横向夹紧活塞：由液缸驱动横向夹紧活塞夹紧钻杆母接头，两个转矩液缸驱驱夹紧钻杆母接头，两个转矩液缸驱驱动扭矩筒完成卸扣操作。动扭矩筒完成卸扣操作。（扭矩扳手上卸扣期间，上升扭（扭矩扳手上卸扣期间，上升扭矩管使母花键同上部公花键相啃合，矩管使母花键同上部公花键相啃合，为液缸提供反扭矩。）为液缸提供反扭矩。）转动保护接头及主轴松扣，然后转动保护接头及主轴松扣，然后启动钻井马达旋扣。（扭矩液缸启动钻井马达旋扣。（扭矩液缸84kN-m；可旋转；可旋转25）结合图结合图4-10分析。分析。图图4-9 扭矩扳手总成扭矩扳手总成 职培中心职培中心第三章
36、第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（2）内防喷器及启动器）内防喷器及启动器内防喷器内防喷器（图（图4-10）是球型是球型安全阀，防止泥浆溢流。安全阀，防止泥浆溢流。上部远控内防喷器和下部上部远控内防喷器和下部手动内防喷器，形成内井控防手动内防喷器，形成内井控防喷系统。喷系统。上部远控内防喷器是钻杆上部远控内防喷器是钻杆上卸扣装置的一部分。当上卸上卸扣装置的一部分。当上卸扣时，扭矩扳手同远控上部内扣时，扭矩扳手同远控上部内防喷器的花键啮合形成扭矩。防喷器的花键啮合形成扭矩。下部与上部内防喷器型式下部与上部内防喷器型式相同。两个内防喷器一直接在相同。两个内防喷器一直接在钻柱中，可随时将顶驱装置同
37、钻柱中，可随时将顶驱装置同钻柱连接使用。钻柱连接使用。图图4-10 内防喷器阀及启动器总成内防喷器阀及启动器总成 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（3 3）吊环联接器、吊环和吊环联接器、吊环和钻杆吊卡钻杆吊卡图图4-11为吊环联接器。为吊环联接器。作用作用:可由图可由图4-8看出，它通看出，它通过吊环将下部吊卡与主轴相过吊环将下部吊卡与主轴相连。连。主轴穿过齿轮箱壳体，主轴穿过齿轮箱壳体，又同整体水龙头相接。又同整体水龙头相接。图图4-11 吊环联结及限扭器总成吊环联结及限扭器总成 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统图图4-12、图、图4-8所
38、示所示（4 4）吊环倾斜器吊环倾斜器 作用作用：去卡抱待接立根接：去卡抱待接立根接头。（吊鼠洞中的单根和接头。（吊鼠洞中的单根和接立根）立根）气阀控制气弹簧，使吊环气阀控制气弹簧，使吊环前倾前倾300，后摆，后摆600。吊环倾斜器的倾斜臂位于吊环倾斜器的倾斜臂位于吊环的前部，由空气弹簧启吊环的前部，由空气弹簧启动。动。图图4-12 长行程吊环倾斜装置总成长行程吊环倾斜装置总成 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（5）旋转头总成）旋转头总成当钻杆上卸扣装当钻杆上卸扣装置在起钻中随钻柱置在起钻中随钻柱部件旋转时，旋转部件旋转时，旋转头可自由旋转。头可自由旋转。图图4-13
39、650t旋转头总成旋转头总成职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统4.平衡系统平衡系统平衡系统总成平衡系统总成如图如图4-14所示。所示。主要对上卸扣起伸主要对上卸扣起伸缩作用。缩作用。防止上卸接头扣时防止上卸接头扣时螺纹的损坏；在卸扣螺纹的损坏；在卸扣时可帮助公扣接头从时可帮助公扣接头从母扣接头中弹出，类母扣接头中弹出，类似于大钩的似于大钩的152mm的的减震冲程。减震冲程。图图4-14平衡系统总成平衡系统总成 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统包含：包含：两个相同油缸和两两个相同油缸和两个液压储能器。个液压储能器。缸体端与整体水龙缸体端与整体水龙
40、头相连，活塞杆端与大头相连，活塞杆端与大钩连接（如图钩连接（如图4-14），或），或者直接连到游车上。又者直接连到游车上。又称液气弹簧式平衡装置。称液气弹簧式平衡装置。图图4-15平衡系统示意图平衡系统示意图 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（1）前期）前期TDS系统平衡油缸连接方式系统平衡油缸连接方式TDS-3型顶驱平衡油缸下端和水龙头相连，上端和大钩相连。型顶驱平衡油缸下端和水龙头相连，上端和大钩相连。它提供它提供152mm的缓冲行程。的缓冲行程。（2）整体式）整体式IDS系统平衡油缸连接方式系统平衡油缸连接方式如如IDS-1型顶驱，平衡油缸的下端与钻井马达壳体相
41、连，上型顶驱，平衡油缸的下端与钻井马达壳体相连，上端和游车相连接。取消了大钩，提供端和游车相连接。取消了大钩，提供203mm的缓冲行程。的缓冲行程。（3）新型）新型IDS系统平衡油缸的连接方式系统平衡油缸的连接方式如如TDS-3S、TDS-9S型，平衡油缸的上端与游车（当不用大型，平衡油缸的上端与游车（当不用大钩时）连接，下端直接固定在水龙头提环上（参见图钩时）连接，下端直接固定在水龙头提环上（参见图4-14）。）。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统（4）平衡液压回路工作原理）平衡液压回路工作原理 该液压回路消耗的该液压回路消耗的液压能很少，可用其它液压能很少，可用其它
42、液压系统来补油保压，液压系统来补油保压，不必单独加油泵。不必单独加油泵。图图4-16 平衡系统液压原理图平衡系统液压原理图 职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统连接：连接：平衡系统的活塞杆上端平衡系统的活塞杆上端与游车连接，油缸下端与水与游车连接，油缸下端与水龙头连接。油缸上腔始终通龙头连接。油缸上腔始终通高压油，油缸产生向上拉力高压油，油缸产生向上拉力作用在水龙头上，一直提着作用在水龙头上，一直提着水龙头。水龙头。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统工作过程：工作过程：两个油缸向上的合拉力大
43、于顶驱和立根重量，两个油缸向上的合拉力大于顶驱和立根重量，油缸带动顶驱和立根上移。此时蓄能器（参见图油缸带动顶驱和立根上移。此时蓄能器（参见图4-16）放出压力油供给油缸工作。随着蓄能器内油液放出，放出压力油供给油缸工作。随着蓄能器内油液放出，油压降低，油缸的拉力减小。油压降低，油缸的拉力减小。当油缸向上的拉力小当油缸向上的拉力小于顶驱和立根重量时，上跳于顶驱和立根重量时，上跳过程由加速变为减速，最后过程由加速变为减速，最后停止上移。停止上移。当向上提起整个钻柱当向上提起整个钻柱时钻柱和顶驱的重量大于油时钻柱和顶驱的重量大于油缸向上的拉力，油缸被拉下缸向上的拉力，油缸被拉下来，缸内排液，油液返
44、回蓄来，缸内排液，油液返回蓄能器。能器。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统 四、国产顶驱（四、国产顶驱（DQ）第一台国产顶驱第一台国产顶驱DQ-60D，由勘探院机械所和宝石厂合，由勘探院机械所和宝石厂合研，研，97年年2月部级鉴定，中国成为第五位顶驱的生产国家。月部级鉴定，中国成为第五位顶驱的生产国家。1DQ-60D顶驱顶驱（结构如图（结构如图3-21所示）所示）主要特点：采用主要特点：采用AC-SCR-DC驱动，驱动，PLC监测控制。监测控制。2DQ-60P顶驱顶驱(Portable 轻便轻便)勘探院机械所与宝石鸡厂合研的勘探院机械所与宝石鸡厂合研的DQ-60P轻便顶
45、驱轻便顶驱（AC-SCR-DC驱动）。驱动）。3DQ-20H顶驱顶驱(Hydraulic)勘探院机械所研制勘探院机械所研制DQ-20H液马达顶驱，钻深液马达顶驱，钻深2000m。职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统 国产顶驱钻井系统代号的标示方法国产顶驱钻井系统代号的标示方法如下图所示。如下图所示。DQ更新设计标号：用阿拉伯数字表示驱动形式：DZ-直流电，D-交流变频，Y-液马达以100m计的名义钻井深度m顶驱代号职培中心职培中心第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统井下动力钻具：螺杆钻具简介（8分钟）视频视频再见！再见！
