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摘 要：针对现有技术旧式直流JC70D电动绞车增加自动送钻系统时，需要重新设计制作绞车中间轴，克服绞车附墙板漏油问题，绞车本体改造工作量大、难度高及原绞车设计的捞砂滚筒轴无法使用的缺陷。设计了在原绞车后台动力机组增加自动送钻装置，并对绞车动力机组进行了简单改造。现场使用表明：该装置结构合理、性能可靠、节约了改造成本；有效提高了钻井时效，满足了现代钻井工艺要求。
关键词：钻井绞车 直流驱动 自动送钻装置
中图分类号：TE922 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（b）-0072-02
目前，国内交流变频钻机使用的绞车自动送钻装置通过推盘离合器与主减速箱上增加的自动送钻轴相连，JC70D绞车是直流电机驱动绞车设计有内变速机构，实现小电机自动送钻功能，在绞车设计时，将小电机自动送钻装置整体安装于绞车顶部中间位置，用链条与绞车中间轴链轮连接，或将小电机自动送钻装置直接与绞车中间轴连接，向绞车提供自动送钻动力。为了克服现有技术中旧式直流电动绞车增加自动送钻系统，绞车本体改造工作量大、难度高及原绞车设计的捞砂滚筒轴无法使用等缺陷，我们设计了一种新型直流电动绞车自动送钻系统，满足了要求，为原有的直流电动绞车改造走出了一条新路。
1 结构原理
JC70D绞车自动送钻系统是在原JC70D绞车基础上，原绞车主体不变，对原动力机组机架进行改造加宽，对原2台800 kW（1 088 hp）主电机并车输入轴进行改造，在原输入轴的两只齿数Z=26，链节距P=38.1 mm（1 1/2″）六排链轮中间增加了一只齿数Z=26，链节距P=50.8 mm（2″）三排链轮.在输入轴后部（即改造后的动力机组机架位置）安装带有一只齿数Z=26，链节距P=50.8 mm（2″）三排链轮的自动送钻输入轴。自动送钻装置安装在自动送钻输入轴左端，通过摩擦毂与LT600/250T气胎离合器与自动送钻输入轴连接并传递扭矩。
1.1 传动原理
传动原理如图1所示。
1.2 结构
JC70D绞车自动送钻系统由自动送钻装置、自动送钻输入轴、机架、机油润滑系统等组成。与动力机组有机结合在一起，自动送钻系统由一台45 kW（61.2 hp）交流变频电机提供动力，经一台卧式齿轮减速机减速后驱动自动送钻输入轴实现自动送钻功能。
1.3 自动送钻装置
自动送钻装置由45 kW（61.2 hp）交流变频电机、速比45.04减速机、连接盘、摩擦毂组成。
1.4 自动送钻输入轴总成
自动送钻输入轴总成由LT600/250T气胎离合器、轮盘、轴、轴承、轴承座、旋转导气接头等组成（见图2）。当需要自动送钻，气胎离合器充气与自动送钻装置的摩擦毂偶合，实现自动送钻时所需扭矩的传递。
1.5 机油润滑系统
当绞车用小电机进行自动送钻时，与绞车输入轴相连的机械传动式滑润油泵转速极低，无法实现对绞车各润滑点的润滑，在原绞车机油润滑系统的基础上增加了WBZ2-100型电动齿轮油泵装置，与原绞车输入轴用链条带动的油泵的进出油口并联，两个油泵可单独或同时向绞车润滑点供油，并在司控台面板设置油压低报警灯。用以检测油泵工作情况。
1.6 主要技术参数.
使用自动送钻时按绞车Ⅰ档低速传动鏈，依此条件计算6×7绳系、电机功率W=45 kW，自动送钻的提升能力如下表1所示。
若再提高转速，提升负荷下降。
2 自动送钻系统的使用与控制
自动送钻装置用四通道电子司钻系统进行操作，自动送钻通过绞车I档低速链传动传递动力，自动送钻电机驱动与主电机驱动时互锁，包括机械、控制回路、电子程序等互锁并用，并能方便地进行自动送钻电机与主电机驱动快速切换，当主电机系统发生故障时，可进行应急操作，能活动钻具且提升最大钻柱重量，避免井下事故的发生。互锁功能满足“在主电机运转时，惯性刹车解除，自动送钻离合器解除，自动送钻电机停机并锁死；在主电机停机时，惯性刹车刹死，延迟挂合自动送钻电机及送钻离合器，同时解除惯性刹车；在自动送钻运转时，解除惯性刹车，锁死主电机；在自动送钻停机时，解除送钻离合器，惯性刹车刹车，可以启动主电机，同时解除惯性刹车，锁死自动送钻电机”的要求；以实现启动自动送钻时不需要进行绞车档位转换，减少绞车档位挂合时间及机械磨损。
3 应用情况
该公司将原队使用的JC70D绞车增设了小电机自动送钻系统，在沙特施工和科威特施工，自2015年1月，已陆续投入使用，改进后的绞车提高了钻井时效，降低了司钻劳动强度， 取得了满意效果。
4 结论
（1）改造方案节约了改造成本，并且原JC70D绞车的动力机组改造后不仅增设了小电机自动送钻装置，还保持了原绞车的功能。（2）满足了钻井队已用多年的JC70D绞车经改造后，实现用小电机可靠精确地自动送钻，降低了司钻劳动强度， 提高了钻井时效。（3）通用性强，可广泛地应用于各型号直流电动绞车改造时增设自动送钻的需要，应用前景广阔。
参考文献
[1] 韩冰.探讨石油钻机中自动送钻技术的发展现状及其应用[J].装备制造技术，2013（7）：122-124.
[2] 王兵，高明.绞车电控自动送钻装置离合器形式的探讨[J].石油机械，2006，34（9）：108.
[3] 郭世超.浅析绞车盘式刹车与自动送钻系统[J].石油矿场机械，2007，36（4）：19-21.
[4] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002：3-204.
关键词：钻井绞车 直流驱动 自动送钻装置
中图分类号：TE922 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（b）-0072-02
目前，国内交流变频钻机使用的绞车自动送钻装置通过推盘离合器与主减速箱上增加的自动送钻轴相连，JC70D绞车是直流电机驱动绞车设计有内变速机构，实现小电机自动送钻功能，在绞车设计时，将小电机自动送钻装置整体安装于绞车顶部中间位置，用链条与绞车中间轴链轮连接，或将小电机自动送钻装置直接与绞车中间轴连接，向绞车提供自动送钻动力。为了克服现有技术中旧式直流电动绞车增加自动送钻系统，绞车本体改造工作量大、难度高及原绞车设计的捞砂滚筒轴无法使用等缺陷，我们设计了一种新型直流电动绞车自动送钻系统，满足了要求，为原有的直流电动绞车改造走出了一条新路。
1 结构原理
JC70D绞车自动送钻系统是在原JC70D绞车基础上，原绞车主体不变，对原动力机组机架进行改造加宽，对原2台800 kW（1 088 hp）主电机并车输入轴进行改造，在原输入轴的两只齿数Z=26，链节距P=38.1 mm（1 1/2″）六排链轮中间增加了一只齿数Z=26，链节距P=50.8 mm（2″）三排链轮.在输入轴后部（即改造后的动力机组机架位置）安装带有一只齿数Z=26，链节距P=50.8 mm（2″）三排链轮的自动送钻输入轴。自动送钻装置安装在自动送钻输入轴左端，通过摩擦毂与LT600/250T气胎离合器与自动送钻输入轴连接并传递扭矩。
1.1 传动原理
传动原理如图1所示。
1.2 结构
JC70D绞车自动送钻系统由自动送钻装置、自动送钻输入轴、机架、机油润滑系统等组成。与动力机组有机结合在一起，自动送钻系统由一台45 kW（61.2 hp）交流变频电机提供动力，经一台卧式齿轮减速机减速后驱动自动送钻输入轴实现自动送钻功能。
1.3 自动送钻装置
自动送钻装置由45 kW（61.2 hp）交流变频电机、速比45.04减速机、连接盘、摩擦毂组成。
1.4 自动送钻输入轴总成
自动送钻输入轴总成由LT600/250T气胎离合器、轮盘、轴、轴承、轴承座、旋转导气接头等组成（见图2）。当需要自动送钻，气胎离合器充气与自动送钻装置的摩擦毂偶合，实现自动送钻时所需扭矩的传递。
1.5 机油润滑系统
当绞车用小电机进行自动送钻时，与绞车输入轴相连的机械传动式滑润油泵转速极低，无法实现对绞车各润滑点的润滑，在原绞车机油润滑系统的基础上增加了WBZ2-100型电动齿轮油泵装置，与原绞车输入轴用链条带动的油泵的进出油口并联，两个油泵可单独或同时向绞车润滑点供油，并在司控台面板设置油压低报警灯。用以检测油泵工作情况。
1.6 主要技术参数.
使用自动送钻时按绞车Ⅰ档低速传动鏈，依此条件计算6×7绳系、电机功率W=45 kW，自动送钻的提升能力如下表1所示。
若再提高转速，提升负荷下降。
2 自动送钻系统的使用与控制
自动送钻装置用四通道电子司钻系统进行操作，自动送钻通过绞车I档低速链传动传递动力，自动送钻电机驱动与主电机驱动时互锁，包括机械、控制回路、电子程序等互锁并用，并能方便地进行自动送钻电机与主电机驱动快速切换，当主电机系统发生故障时，可进行应急操作，能活动钻具且提升最大钻柱重量，避免井下事故的发生。互锁功能满足“在主电机运转时，惯性刹车解除，自动送钻离合器解除，自动送钻电机停机并锁死；在主电机停机时，惯性刹车刹死，延迟挂合自动送钻电机及送钻离合器，同时解除惯性刹车；在自动送钻运转时，解除惯性刹车，锁死主电机；在自动送钻停机时，解除送钻离合器，惯性刹车刹车，可以启动主电机，同时解除惯性刹车，锁死自动送钻电机”的要求；以实现启动自动送钻时不需要进行绞车档位转换，减少绞车档位挂合时间及机械磨损。
3 应用情况
该公司将原队使用的JC70D绞车增设了小电机自动送钻系统，在沙特施工和科威特施工，自2015年1月，已陆续投入使用，改进后的绞车提高了钻井时效，降低了司钻劳动强度， 取得了满意效果。
4 结论
（1）改造方案节约了改造成本，并且原JC70D绞车的动力机组改造后不仅增设了小电机自动送钻装置，还保持了原绞车的功能。（2）满足了钻井队已用多年的JC70D绞车经改造后，实现用小电机可靠精确地自动送钻，降低了司钻劳动强度， 提高了钻井时效。（3）通用性强，可广泛地应用于各型号直流电动绞车改造时增设自动送钻的需要，应用前景广阔。
参考文献
[1] 韩冰.探讨石油钻机中自动送钻技术的发展现状及其应用[J].装备制造技术，2013（7）：122-124.
[2] 王兵，高明.绞车电控自动送钻装置离合器形式的探讨[J].石油机械，2006，34（9）：108.
[3] 郭世超.浅析绞车盘式刹车与自动送钻系统[J].石油矿场机械，2007，36（4）：19-21.
[4] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002：3-204.