【正文】 ② 輔助軸承離大齒輪遠(yuǎn)，在齒輪徑向力作用下，因輔助軸承有間隙而使轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)生傾斜的程度減小，不致使主軸承產(chǎn)生過(guò)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(guò)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(zhǎng)期承受振動(dòng)沖擊載荷的作用，大螺母可能松動(dòng)滑扣，或因鉆井液污水長(zhǎng)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(hào)的一對(duì)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(pán)。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(jìn)行裝配，如國(guó)產(chǎn)ZP275轉(zhuǎn)盤(pán)，這種方案獲得普遍應(yīng)用。(3) 轉(zhuǎn)盤(pán)制動(dòng)方式也有兩種：① 水平軸上裝有棘輪，如ZP520，這種方案制動(dòng)時(shí)，對(duì)圓錐齒輪有損害。② 用銷(xiāo)子或棘爪直接去制動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，制動(dòng)時(shí)齒輪副不參加傳力，如ZP700及羅馬尼亞的MR205S轉(zhuǎn)盤(pán)。5．轉(zhuǎn)盤(pán)的特性參數(shù)(1) 通孔直徑 轉(zhuǎn)盤(pán)通孔直徑是轉(zhuǎn)盤(pán)主要幾何參數(shù)，它應(yīng)比第一次開(kāi)鉆時(shí)用的最大號(hào)鉆頭直徑至少大10 mm。(2) 最大靜負(fù)荷 轉(zhuǎn)盤(pán)上能承受的最大重量，應(yīng)與鉆機(jī)的最大鉤載相匹配。該載荷經(jīng)轉(zhuǎn)臺(tái)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(pán)在最低工作轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)達(dá)到的最大工作扭矩，它決定著轉(zhuǎn)盤(pán)的輸入功率及傳動(dòng)零件的尺寸。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以150 r / min轉(zhuǎn)速在最大扭矩下運(yùn)轉(zhuǎn)2h，齒輪齒面不得有損傷現(xiàn)象。(4) 最高轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)盤(pán)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(tái)中心至水平軸鏈輪第一排輪齒中心的距離。表征石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)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(diǎn)。三、導(dǎo)入新課鉆井水龍頭是鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備，它只能用于石油鉆井。國(guó)外稱(chēng)為“旋轉(zhuǎn)體”及連接兩個(gè)部件的一種裝置，其中的一個(gè)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)的，它本身不能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。正常鉆進(jìn)時(shí)可與游動(dòng)系統(tǒng)一起在井架空間內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在鉆井液循環(huán)時(shí)壓力可高達(dá)幾百大氣壓，并以每小時(shí)幾立方米的流量通過(guò)水龍頭上的鵝頸管、沖管、中心管、方鉆桿、鉆具、鉆頭達(dá)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(dòng)，使方鉆桿上部接頭不倒扣；向轉(zhuǎn)動(dòng)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(qiáng)度和壽命；高壓鉆井液密封系統(tǒng)（或稱(chēng)沖管總稱(chēng)）必須工作可靠、有抗高壓、耐磨、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)、更換快速、方便；低壓機(jī)油密封系統(tǒng)密封良好，能自動(dòng)補(bǔ)償工作過(guò)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(qiáng)度和剛性；外形應(yīng)圓滑無(wú)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(lèi)型較多，現(xiàn)以國(guó)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(jì)方案變更序號(hào) 水龍頭的漢語(yǔ)拼音字頭大寫(xiě)2. 水龍頭結(jié)構(gòu)組成根據(jù)水龍頭在鉆井過(guò)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(diǎn)(1) 輔助軸承分置于主軸承兩邊 (2) 浮動(dòng)式快卸沖管總成 特點(diǎn)是：① 沖管浮立在鵝頸管過(guò)渡接頭和中心管之間，工作時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)，但允許略有軸向竄動(dòng)，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(guò)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(kāi)唇部而很好密封。③ 密封圈數(shù)目少，僅有3 ~ 4個(gè)。可通過(guò)密封盒上黃油嘴注入黃油，潤(rùn)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(zhǎng)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(duì)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(jī)的最大鉤載。水龍頭常以最大靜載荷標(biāo)定型號(hào)，如SL450，最大靜載荷為450 tf。(2) 中心管通孔直徑 目前國(guó)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(pán)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(hào)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(diǎn)。三、導(dǎo)入新課頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)(Top Drive Drilling System)或簡(jiǎn)稱(chēng)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(chē)懸持的頂部驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)（一）（一）概述頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)是80年代以來(lái)鉆井設(shè)備發(fā)展的四大新技術(shù)(頂驅(qū)、盤(pán)式剎車(chē)、液壓鉆井泵和AC變頻驅(qū)動(dòng))之一。鉆井實(shí)踐表明，頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)突出的優(yōu)點(diǎn)是：可節(jié)省鉆井時(shí)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(shí)，其綜合經(jīng)濟(jì)效益尤為顯著。20多年來(lái)，具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)，在全世界油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中發(fā)展迅速，不僅遍及海洋鉆機(jī)，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(diǎn)(1)直接采用立根(28m)鉆進(jìn)，節(jié)省2／3鉆柱連接時(shí)間。(2)起下鉆時(shí)，頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)可在任意高度立即循環(huán)鉆井液，實(shí)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(jìn)或起鉆中如有井涌跡象，可即時(shí)實(shí)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(shí)，不僅減少了鉆柱連接時(shí)間，還減少了測(cè)量次數(shù)，容易控制井底馬達(dá)的造斜方位，節(jié)省了定向鉆井時(shí)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(shí)現(xiàn)了鉆桿上卸扣操作機(jī)械化，快速便捷、安全可靠。不用轉(zhuǎn)盤(pán)、方鉆桿，避免了接單根鉆進(jìn)的頻繁常規(guī)操作，不僅節(jié)省了時(shí)間，且大大減輕了鉆井工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，降低發(fā)生人身事故的機(jī)率。(6)系統(tǒng)以28m立根進(jìn)行取芯鉆進(jìn)，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(dòng)鉆井裝置主要由動(dòng)力水龍頭、管子處理裝置、電氣傳動(dòng)與控制系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)、司鉆操作臺(tái)、單導(dǎo)軌與滑車(chē)、以及運(yùn)移架等輔助裝置幾大部分組成。頂驅(qū)主體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖71。 見(jiàn)圖72。1）主電機(jī)與風(fēng)冷電機(jī)兩臺(tái)主電機(jī)并排安裝在齒輪箱上，電機(jī)為雙軸伸，下端聯(lián)結(jié)主傳動(dòng)小齒輪，上端聯(lián)接剎車(chē)裝置。在主電機(jī)上端的風(fēng)機(jī)外殼的上端裝有風(fēng)壓開(kāi)關(guān)及兩個(gè)溫度傳感器，一個(gè)用于監(jiān)測(cè)主電機(jī)溫度，另一個(gè)檢測(cè)控制溫度。 2）剎車(chē)裝置剎車(chē)裝置有以下三個(gè)功能：① 承受井底鉆具的反扭矩；② 當(dāng)井下遇卡時(shí)，如果電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆具將迅速反彈，此時(shí)需要?jiǎng)x住鉆具，以防倒轉(zhuǎn)脫扣；③ 當(dāng)電機(jī)飛車(chē)時(shí)起制動(dòng)作用。剎車(chē)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(jí)齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比大，：1。兩對(duì)齒輪均為斜齒輪，傳遞扭矩大，噪音低，以適應(yīng)電機(jī)崩扣時(shí)大扭矩的要求。所有軸承均采用SKF 軸承，抗震動(dòng)沖擊。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(duì)沖管盤(pán)根總成進(jìn)行保養(yǎng)，以延長(zhǎng)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(fù)擔(dān)。提環(huán)通過(guò)提環(huán)銷(xiāo)與減速箱相連，上面吊在游車(chē)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(kāi)后可以進(jìn)行打撈和測(cè)井等工作。鵝頸管鵝嘴端通過(guò)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(jī)構(gòu)、傾斜機(jī)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(duì)鉆柱進(jìn)行操作，可抓放鉆桿、上卸扣，井噴時(shí)遙控內(nèi)防噴器關(guān)閉鉆柱內(nèi)通道?？梢栽谌我飧叨扔秒姍C(jī)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(dú)立于主軸運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖所示。2）內(nèi)防噴器內(nèi)防噴器（Internal Blowout Prevent ,即IBOP）的作用是：當(dāng)井內(nèi)壓力高于鉆柱內(nèi)壓力時(shí)，可以通過(guò)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(dòng)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(shí)如果有低壓液體通過(guò)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(huì)漏失。當(dāng)液體壓力逐漸升高，預(yù)緊力不足以密封液體時(shí)，液體有泄漏的趨勢(shì)。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(gè)軸向力使上、下閥座和閥芯進(jìn)一步緊密結(jié)合，從而保證了在高壓下對(duì)液體的密封。對(duì)于高壓低壓密封、高拉伸強(qiáng)度、高扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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(lái)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(jī)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(tái)上方便的開(kāi)關(guān)內(nèi)防噴裝置。遙控內(nèi)防噴器的操作機(jī)構(gòu)由一對(duì)懸掛于回轉(zhuǎn)頭下的油缸、套筒、扳手等組成。4）傾斜機(jī)構(gòu)由傾斜油缸推動(dòng)吊環(huán)吊卡作兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)前傾、后傾，并具有自動(dòng)復(fù)位功能使吊環(huán)吊卡自動(dòng)復(fù)位到中位。前傾可伸向鼠洞或二層臺(tái)抓放鉆桿；后傾的作用是使吊卡回位，最大后傾時(shí)使吊卡離鉆臺(tái)面更遠(yuǎn)，可充分利用鉆柱進(jìn)行鉆進(jìn)。前傾角度為30，后傾角度為50。擺動(dòng)的水平距離與吊環(huán)長(zhǎng)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(dāng)給環(huán)形油缸上腔通高壓油時(shí)，活塞下行帶動(dòng)連桿推動(dòng)鉗頭5 向中心前進(jìn)，從而夾緊鉆桿，這時(shí)操作主電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆柱的緊扣或卸扣作業(yè)；回位時(shí)，油缸下腔進(jìn)油，帶動(dòng)鉗頭后退，背鉗松開(kāi)。環(huán)形背鉗的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)自動(dòng)定心、 三點(diǎn)同步卡緊、杠桿增力機(jī)構(gòu)。6）鉆拄絲扣放松機(jī)構(gòu)為防止頂驅(qū)卸扣時(shí)主軸與IBOP 接頭及保護(hù)接頭之間絲扣松開(kāi)，特在這些接頭之間安裝了防松裝置。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(diǎn)。三、導(dǎo)入新課頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)(Top Drive Drilling System)或簡(jiǎn)稱(chēng)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(chē)懸持的頂部驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)（二）（一） 導(dǎo)軌與滑動(dòng)小車(chē)導(dǎo)軌的主要作用是承受頂驅(qū)工作時(shí)的反扭矩。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖718所示。 （二）電氣傳動(dòng)與控制系統(tǒng)DQ70BS 頂驅(qū)的主驅(qū)動(dòng)是由交流變頻傳動(dòng)與控制的。由2 臺(tái)整流柜、2 臺(tái)逆變柜、PLC/MCC 控制柜、操作控制臺(tái)、電纜、控制電纜等幾大部分組成。采用矢量控制方式，對(duì)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(shí)，可實(shí)現(xiàn)恒扭矩和恒功率自動(dòng)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制與速度控制的自動(dòng)切換功能，這對(duì)于復(fù)雜鉆井過(guò)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制，并監(jiān)測(cè)各部分動(dòng)作、故障診斷報(bào)警及程序互鎖防止誤操作。PLC 與驅(qū)動(dòng)之間通過(guò)PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線控制，高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)。本體子站的控制采用光纖傳輸，信號(hào)傳輸速度快，抗干擾能力強(qiáng)。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(shí)時(shí)反映頂驅(qū)運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，采樣周期快?？蓪?shí)現(xiàn)報(bào)警和數(shù)據(jù)歸檔功能，自動(dòng)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(qiáng)的連鎖保護(hù)功能，防止各種誤操作。如：操作模式的切換、正常鉆井中剎車(chē)、背鉗的動(dòng)作等。電氣系統(tǒng)的組成：頂驅(qū)電氣系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：包括兩臺(tái)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(dòng)系統(tǒng)通過(guò)PROFIBUS 總線相連；PLC 與本體子站通過(guò)光纖相連，與其它子站通過(guò)屏蔽雙絞線相連。系統(tǒng)主控PLC 為西門(mén)子S7300 系列可編程控制器；CPU 為3152DP；所有遠(yuǎn)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(tái)。司鉆臺(tái)的面板各按鈕和指示燈說(shuō)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(jī)?？刂齐娎|為多心電纜，采用連接器快速連接，現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)與控制系統(tǒng)DQ70BS 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的液壓系統(tǒng)包括提環(huán)平衡系統(tǒng)、對(duì)主電機(jī)或主軸制動(dòng)的剎車(chē)系統(tǒng)、管子處理裝置的旋轉(zhuǎn)頭回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、