【正文】 ② 輔助軸承離大齒輪遠，在齒輪徑向力作用下，因輔助軸承有間隙而使轉(zhuǎn)臺發(fā)生傾斜的程度減小，不致使主軸承產(chǎn)生過度偏磨。③ 輔助軸承座在下部大螺母支座上。軸承磨損后間隙易調(diào)整，可確保主軸承不過度偏磨和圓錐齒輪副的正常嚙合條件。不足的是，由于軸承長期承受振動沖擊載荷的作用，大螺母可能松動滑扣，或因鉆井液污水長期侵蝕使螺母粘扣，檢修不便。(2) 水平軸兩軸承結(jié)構(gòu)型式 有兩種方案：① 一種是水平軸上用同樣型號的一對調(diào)心軸承，分別從水平軸兩端裝配，這種結(jié)構(gòu)不便于更換靠近小齒輪處的軸承油封，如ZP520轉(zhuǎn)盤。② 水平軸上兩軸承采用不同型式或不同尺寸，且都由軸的一端進行裝配，如國產(chǎn)ZP275轉(zhuǎn)盤，這種方案獲得普遍應(yīng)用。(3) 轉(zhuǎn)盤制動方式也有兩種：① 水平軸上裝有棘輪，如ZP520，這種方案制動時，對圓錐齒輪有損害。② 用銷子或棘爪直接去制動轉(zhuǎn)臺，制動時齒輪副不參加傳力，如ZP700及羅馬尼亞的MR205S轉(zhuǎn)盤。5．轉(zhuǎn)盤的特性參數(shù)(1) 通孔直徑 轉(zhuǎn)盤通孔直徑是轉(zhuǎn)盤主要幾何參數(shù)，它應(yīng)比第一次開鉆時用的最大號鉆頭直徑至少大10 mm。(2) 最大靜負荷 轉(zhuǎn)盤上能承受的最大重量，應(yīng)與鉆機的最大鉤載相匹配。該載荷經(jīng)轉(zhuǎn)臺作用到主軸承上，因此決定著主軸承的規(guī)格。(3) 最大工作扭矩 轉(zhuǎn)盤在最低工作轉(zhuǎn)速時應(yīng)達到的最大工作扭矩，它決定著轉(zhuǎn)盤的輸入功率及傳動零件的尺寸。有關(guān)標準規(guī)定，以150 r / min轉(zhuǎn)速在最大扭矩下運轉(zhuǎn)2h，齒輪齒面不得有損傷現(xiàn)象。(4) 最高轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)盤在輕載荷下允許使用的最高轉(zhuǎn)速，一般規(guī)定為300 r/min。(5) 中心矩 轉(zhuǎn)臺中心至水平軸鏈輪第一排輪齒中心的距離。表征石油鉆機轉(zhuǎn)盤特性的基本參數(shù)都已系列化，列于表325。六、小結(jié)。七、作業(yè)。？一、教學(xué)目的、要求。二、教學(xué)重、難點。三、導(dǎo)入新課鉆井水龍頭是鉆機旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備，它只能用于石油鉆井。國外稱為“旋轉(zhuǎn)體”及連接兩個部件的一種裝置，其中的一個能自由轉(zhuǎn)動。水龍頭上部的提環(huán)與大鉤連接；水龍頭殼體上的鵝頸管與高壓水龍帶連接；水龍頭下部中心管與方鉆桿用反扣連接。中心管是由方鉆桿帶動的，它本身不能自動旋轉(zhuǎn)。正常鉆進時可與游動系統(tǒng)一起在井架空間內(nèi)上下往復(fù)運動。在鉆井液循環(huán)時壓力可高達幾百大氣壓，并以每小時幾立方米的流量通過水龍頭上的鵝頸管、沖管、中心管、方鉆桿、鉆具、鉆頭達到井底。四、復(fù)習(xí)舊課。五、講授新課第二節(jié) 水龍頭（一）水龍頭的功用及要求懸持鉆具，承受井下鉆具全部重量；保證上部鉆具自由轉(zhuǎn)動，使方鉆桿上部接頭不倒扣；向轉(zhuǎn)動著的鉆桿柱內(nèi)輸送高壓鉆井液，且保證不刺、不漏。 水龍頭的主要部件（主軸承）必須具有足夠的強度和壽命；高壓鉆井液密封系統(tǒng)（或稱沖管總稱）必須工作可靠、有抗高壓、耐磨、耐腐蝕、壽命長、更換快速、方便；低壓機油密封系統(tǒng)密封良好，能自動補償工作過程中密封元件的磨損；各承載零件，如提環(huán)、殼體、中心管等，應(yīng)有足夠的強度和剛性；外形應(yīng)圓滑無棱角，注油、放油方便。（二）水龍頭結(jié)構(gòu)組成目前水龍頭的類型較多，現(xiàn)以國產(chǎn)SL450水龍頭為例，剖析現(xiàn)代水龍頭的結(jié)構(gòu)組成。SL□ □ 最大靜載荷 噸 設(shè)計方案變更序號 水龍頭的漢語拼音字頭大寫2. 水龍頭結(jié)構(gòu)組成根據(jù)水龍頭在鉆井過程中所起的作用，其結(jié)構(gòu)一般都可分為三部分，如圖392所示3. 水龍頭結(jié)構(gòu)特點(1) 輔助軸承分置于主軸承兩邊 (2) 浮動式快卸沖管總成 特點是：① 沖管浮立在鵝頸管過渡接頭和中心管之間，工作時不轉(zhuǎn)動，但允許略有軸向竄動，沖管磨損均勻。② Y形密封圈與鋼制隔環(huán)交迭布置。這種密封圈可借助鉆井液壓力自行封緊。它的唇部在鉆井液液壓力作用下可始終貼住管外壁，工作過程中，即使在密封圈不斷磨損情況下，仍能靠鉆井液液壓力漲開唇部而很好密封。③ 密封圈數(shù)目少，僅有3 ~ 4個。可通過密封盒上黃油嘴注入黃油，潤滑條件好，減少了摩擦能量損失和磨損。④ 沖管和中心管同心性好。密封盒有定位止口，圓柱配合面定心，可提高加工及配合精度，保證沖管和中心管有很好的同心性，不易發(fā)生偏磨，延長了沖管和密封圈的壽命。⑤ 能快速拆裝，更換方便。只需將上、下密封盒壓帽旋出，就可取出沖管總成，快速更換密封圈或沖管，這對安全、快速打井有非常重要的意義。4．特性參數(shù)(1) 最大靜載荷 水龍頭的主要受力件是主軸承、提環(huán)等，所能承受的最大載荷應(yīng)等于或大于鉆機的最大鉤載。水龍頭常以最大靜載荷標定型號，如SL450，最大靜載荷為450 tf。(2) 中心管通孔直徑 目前國產(chǎn)水龍頭中心管、沖管通孔直徑均為75 mm。(3) 最高轉(zhuǎn)速 水龍頭許用最高轉(zhuǎn)速( r / min )，應(yīng)與轉(zhuǎn)盤的最高轉(zhuǎn)速相一致，一般為300 r / min。(4) 最大工作壓力 水龍頭最大工作壓力應(yīng)與鉆井泵、高壓管匯、水龍帶相匹配，一般為35 MPa。(5) 其他 如：中心管接頭下端螺紋規(guī)格、軸承型號和尺寸等。六、小結(jié)。七、作業(yè)。？一、教學(xué)目的、要求。二、教學(xué)重、難點。三、導(dǎo)入新課頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)(Top Drive Drilling System)或簡稱頂驅(qū)系統(tǒng)(Top Drive System—— TDS)，是一套安裝于井架內(nèi)部空間、由游車懸持的頂部驅(qū)動鉆井裝置。四、復(fù)習(xí)舊課。五、講授新課第三節(jié) 頂部驅(qū)動系統(tǒng)（一）（一）概述頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)是80年代以來鉆井設(shè)備發(fā)展的四大新技術(shù)(頂驅(qū)、盤式剎車、液壓鉆井泵和AC變頻驅(qū)動)之一。鉆井實踐表明，頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)突出的優(yōu)點是：可節(jié)省鉆井時間20％一25％，可大大減少卡鉆事故，可控制井涌，避免井噴，用于深井、超深井、斜井及各種高難度的定向井鉆井時，其綜合經(jīng)濟效益尤為顯著。20多年來，具有獨特優(yōu)點的頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)，在全世界油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域中發(fā)展迅速，不僅遍及海洋鉆機，而且在陸地深井、超深井、叢式井及各種定向鉆井中也獲得了廣泛應(yīng)用。（二）頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)的特點(1)直接采用立根(28m)鉆進，節(jié)省2／3鉆柱連接時間。(2)起下鉆時，頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)可在任意高度立即循環(huán)鉆井液，實行倒劃眼起鉆和劃眼下鉆，大大減少了卡鉆事故。(3)系統(tǒng)具有遙控內(nèi)部防噴器(1BOP)，鉆進或起鉆中如有井涌跡象，可即時實施井控，大大提高了在復(fù)雜地層、鉆井事故地區(qū)鉆井的安全性。 (4)頂驅(qū)系統(tǒng)以28m立根鉆水平井、叢式井、斜井時，不僅減少了鉆柱連接時間，還減少了測量次數(shù)，容易控制井底馬達的造斜方位，節(jié)省了定向鉆井時間，提高了鉆井效率。 (5)頂驅(qū)系統(tǒng)配備了鉆桿上卸扣裝置，實現(xiàn)了鉆桿上卸扣操作機械化，快速便捷、安全可靠。不用轉(zhuǎn)盤、方鉆桿，避免了接單根鉆進的頻繁常規(guī)操作，不僅節(jié)省了時間，且大大減輕了鉆井工人的體力勞動強度，降低發(fā)生人身事故的機率。(6)系統(tǒng)以28m立根進行取芯鉆進，改善了取芯條件，并提高巖心質(zhì)量。（三）頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)組成 DQ70BS 頂部驅(qū)動鉆井裝置主要由動力水龍頭、管子處理裝置、電氣傳動與控制系統(tǒng)、液壓傳動與控制系統(tǒng)、司鉆操作臺、單導(dǎo)軌與滑車、以及運移架等輔助裝置幾大部分組成。頂驅(qū)主體結(jié)構(gòu)見下圖71。 見圖72。1）主電機與風(fēng)冷電機兩臺主電機并排安裝在齒輪箱上，電機為雙軸伸，下端聯(lián)結(jié)主傳動小齒輪，上端聯(lián)接剎車裝置。在主電機上端的風(fēng)機外殼的上端裝有風(fēng)壓開關(guān)及兩個溫度傳感器，一個用于監(jiān)測主電機溫度，另一個檢測控制溫度。 2）剎車裝置剎車裝置有以下三個功能：① 承受井底鉆具的反扭矩；② 當井下遇卡時，如果電機停止轉(zhuǎn)動，鉆具將迅速反彈，此時需要剎住鉆具，以防倒轉(zhuǎn)脫扣；③ 當電機飛車時起制動作用。剎車裝置的安裝結(jié)構(gòu)如下圖所示。3）減速箱減速箱在頂驅(qū)中是非常重要的部件。該減速箱采用二級齒輪傳動，傳動比大，：1。兩對齒輪均為斜齒輪，傳遞扭矩大，噪音低，以適應(yīng)電機崩扣時大扭矩的要求。所有軸承均采用SKF 軸承，抗震動沖擊。詳細結(jié)構(gòu)見圖所示。4）沖管總成沖管總成安裝在主軸和鵝頸管之間。與通常的水龍頭沖管總成一樣，應(yīng)定期對沖管盤根總成進行保養(yǎng)，以延長其使用壽命。 5） 提環(huán)提環(huán)為整體式水龍頭提環(huán)，在頂驅(qū)中是非常重要的承載零部件。頂驅(qū)的總體重量都由提環(huán)負擔。提環(huán)通過提環(huán)銷與減速箱相連，上面吊在游車大鉤上。6）鵝頸管鵝頸管是鉆井液的通道，安裝在沖管支架上。鵝頸管下端與沖管相連，上端打開后可以進行打撈和測井等工作。鵝頸管鵝嘴端通過S 型管與水龍帶相連，是鉆井液的入口。它由背鉗、內(nèi)防噴器及其操縱機構(gòu)、傾斜機構(gòu)、吊環(huán)吊卡等組成。管子處理裝置是為起下鉆作業(yè)服務(wù)的。其作用是對鉆柱進行操作，可抓放鉆桿、上卸扣，井噴時遙控內(nèi)防噴器關(guān)閉鉆柱內(nèi)通道。可以在任意高度用電機上卸扣。1）回轉(zhuǎn)頭回轉(zhuǎn)頭上端與減速箱相接，下端與背鉗套筒連接，獨立于主軸運動，其結(jié)構(gòu)見圖所示。2）內(nèi)防噴器內(nèi)防噴器（Internal Blowout Prevent ,即IBOP）的作用是：當井內(nèi)壓力高于鉆柱內(nèi)壓力時，可以通過關(guān)閉內(nèi)防噴器切斷鉆柱內(nèi)部通道，從而防止井涌或者井噴的發(fā)生。它由上部的遙控內(nèi)防噴器和手動內(nèi)防噴器組成。在低壓狀態(tài)下，有一定預(yù)緊力的彈簧，把上閥座推向閥芯，使它們保持接觸并有一定的接觸力。此時如果有低壓液體通過內(nèi)防噴器，由于閥芯與上閥座緊密接觸并有一定預(yù)緊力，液體不會漏失。當液體壓力逐漸升高，預(yù)緊力不足以密封液體時，液體有泄漏的趨勢。隨著壓力的升高，在密封環(huán)兩端的面積差上產(chǎn)生的軸向力隨之增加，這個軸向力使上、下閥座和閥芯進一步緊密結(jié)合，從而保證了在高壓下對液體的密封。對于高壓低壓密封、高拉伸強度、高扭轉(zhuǎn)強度，內(nèi)防噴器是非常有效的。內(nèi)防噴器和下端轉(zhuǎn)換接頭以及鉆井工具接頭匹配。內(nèi)防噴器被定位在轉(zhuǎn)換接頭之上用來關(guān)閉主鉆井鉆孔，并且承受反沖力。3） 遙控內(nèi)防噴器控制機構(gòu)遙控內(nèi)防噴器靠液壓油缸操作換向，可以在司鉆控制臺上方便的開關(guān)內(nèi)防噴裝置。遙控內(nèi)防噴器的操作機構(gòu)由一對懸掛于回轉(zhuǎn)頭下的油缸、套筒、扳手等組成。4）傾斜機構(gòu)由傾斜油缸推動吊環(huán)吊卡作兩個方向的運動，可實現(xiàn)前傾、后傾，并具有自動復(fù)位功能使吊環(huán)吊卡自動復(fù)位到中位。前傾可伸向鼠洞或二層臺抓放鉆桿；后傾的作用是使吊卡回位，最大后傾時使吊卡離鉆臺面更遠，可充分利用鉆柱進行鉆進。前傾角度為30，后傾角度為50。擺動的水平距離與吊環(huán)長度有關(guān)。 5）環(huán)形背鉗環(huán)形背鉗是由托座反扭矩支撐筒環(huán)形油缸鉗體鉗頭5 等組成。其工作原理是當給環(huán)形油缸上腔通高壓油時，活塞下行帶動連桿推動鉗頭5 向中心前進，從而夾緊鉆桿，這時操作主電機即可實現(xiàn)對鉆柱的緊扣或卸扣作業(yè)；回位時，油缸下腔進油，帶動鉗頭后退，背鉗松開。環(huán)形背鉗的主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)自動定心、 三點同步卡緊、杠桿增力機構(gòu)。6）鉆拄絲扣放松機構(gòu)為防止頂驅(qū)卸扣時主軸與IBOP 接頭及保護接頭之間絲扣松開，特在這些接頭之間安裝了防松裝置。其結(jié)構(gòu)見圖717所示。六、小結(jié)。七、作業(yè)？。一、教學(xué)目的、要求。二、教學(xué)重、難點。三、導(dǎo)入新課頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)(Top Drive Drilling System)或簡稱頂驅(qū)系統(tǒng)(Top Drive System——TDS)，是一套安裝于井架內(nèi)部空間、由游車懸持的頂部驅(qū)動鉆井裝置。四、復(fù)習(xí)舊課。五、講授新課第三節(jié) 頂部驅(qū)動系統(tǒng)（二）（一） 導(dǎo)軌與滑動小車導(dǎo)軌的主要作用是承受頂驅(qū)工作時的反扭矩。其結(jié)構(gòu)見下圖718所示。 （二）電氣傳動與控制系統(tǒng)DQ70BS 頂驅(qū)的主驅(qū)動是由交流變頻傳動與控制的。由2 臺整流柜、2 臺逆變柜、PLC/MCC 控制柜、操作控制臺、電纜、控制電纜等幾大部分組成。采用矢量控制方式，對轉(zhuǎn)速、扭矩的控制精度高，反應(yīng)速度快。系統(tǒng)選擇全范圍工作時，可實現(xiàn)恒扭矩和恒功率自動切換，在通常鉆井工況下設(shè)置在恒扭工作模式。此外，該電氣系統(tǒng)可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制與速度控制的自動切換功能，這對于復(fù)雜鉆井過程中在憋鉆解除后主軸轉(zhuǎn)速激增的抑止非常有用的。PLC 對整個系統(tǒng)進行邏輯控制，并監(jiān)測各部分動作、故障診斷報警及程序互鎖防止誤操作。PLC 與驅(qū)動之間通過PROFIBUS 現(xiàn)場總線控制，高可靠性，抗干擾能力強。本體子站的控制采用光纖傳輸，信號傳輸速度快，抗干擾能力強。PLC 具有自診斷功能，配合WINCC 監(jiān)控軟件系統(tǒng)可快速查找故障。實時反映頂驅(qū)運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，采樣周期快?？蓪崿F(xiàn)報警和數(shù)據(jù)歸檔功能，自動生成工作曲線，并可查找歷史數(shù)據(jù)。整套電控系統(tǒng)操控靈活，并具有很強的連鎖保護功能，防止各種誤操作。如：操作模式的切換、正常鉆井中剎車、背鉗的動作等。電氣系統(tǒng)的組成：頂驅(qū)電氣系統(tǒng)由驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。驅(qū)動系統(tǒng)：包括兩臺逆變器及其整流器。PLC/MCC 系統(tǒng): 包括各功能單元的直流和交流配電系統(tǒng)。PLC 與各控制站和驅(qū)動系統(tǒng)通過PROFIBUS 總線相連；PLC 與本體子站通過光纖相連，與其它子站通過屏蔽雙絞線相連。系統(tǒng)主控PLC 為西門子S7300 系列可編程控制器；CPU 為3152DP；所有遠程輸入/輸出控制站為ET200X。電控房外的控制站包括本體子站、液壓控制站和司鉆操作臺。司鉆臺的面板各按鈕和指示燈說明如下表71：主電纜的作用是將主控制柜的變頻輸出連接到頂驅(qū)上部的主電機?？刂齐娎|為多心電纜，采用連接器快速連接，現(xiàn)場作業(yè)十分方便。主控制柜到頂驅(qū)上部的控制電纜為一條完整的電纜，與主電纜并行安裝。（三）液壓傳動與控制系統(tǒng)DQ70BS 頂部驅(qū)動鉆井裝置的液壓系統(tǒng)包括提環(huán)平衡系統(tǒng)、對主電機或主軸制動的剎車系統(tǒng)、管子處理裝置的旋轉(zhuǎn)頭回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、