绞车石油钻机

石油钻机绞车三种刹车系统的优缺点分析
邓筱宁
【期刊名称】《石油石化物资采购》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】石油钻机绞车的刹车系统对于安全和效率至关重要,常见的包括:机械、液压和电磁刹车系统。

机械刹车系统稳定可靠,适应恶劣环境,但制动力受限,响应速度较慢;液压刹车系统具有高制动力、快速响应,但维护成本较高,在极端温度下可能出现问题;电磁刹车系统则具有独特优势和劣势。

综合对三种刹车系统的优缺点进行比较分析后,可以为石油工业提供在选择和改进刹车系统时的参考依据。

【总页数】3页(P43-45)
【作者】邓筱宁
【作者单位】四川宏华石油设备有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
【相关文献】
1.石油钻机绞车三种刹车系统的优缺点研究
2.石油钻机绞车刹车实验台的钩载模拟系统设计
3.石油钻机绞车刹车系统优缺点分析
4.石油钻机绞车3种刹车系统优缺点研究
5.石油钻机绞车3种刹车系统分析
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《石油钻机型式与基本参数》修订标准技术分析1标准制修订回顾70年代我国石油工业蓬勃发展，但装备落后。

在这种形势下，1975年原石油工业部与机械工业部联合组织成立了“钻机系列化及链条钻机调查小组”，1978年又成立了“三化小组”，在分析各国钻机标准及美国钻机和API规范的基础上，起草了我国《石油钻机型式与基本参数》标准。

1979报国家标准总局，经批准定为中华人民共和国国家标准，标准号为GB1806—79，于1981-01实施。

此标准在技术上的显著特点是，在最大钩载参数上突破了以往沿袭原苏联、罗马尼亚标准的作法，这两国标准基本上是根据综合井身结构下套管负荷需要来确定最大钩载；我国这次标准是在有关规范和设计准则要求下，最大限度地发挥钻机绞车本身能力可提供的负荷来确定最大钩载。

因此，该标准制订的这一参数比苏、罗标准均要大(见表1)，它较大地提高了钻机对地层和钻井工艺的适应能力。

表1GB1806—79与苏76*和罗75*标准的最大钩载对比注：*指1976年或1975年标准。

首次标准发布以来，至今已进行了2次修订，它们在规范和促进我国石油钻机发展上起到了重要作用。

前后标准对比见表2。

表2历次钻机标准主要参数对比2美国石油钻机技术基本作法美国在世界石油钻机技术和销售量上均属首位，与国际技术接轨实质上是与以美国为代表的技术作法及采用API规范接轨。

我国石油钻机标准采纳了这一趋向。

就普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在60年代已达成熟阶段，从那时至70年代其石油机械制造业得到迅速发展。

钻机制造公司主要有8大家，统计1973年美国286个陆地和40个海洋钻井公司使用的1 891台钻机，这8家所占比例达90%，其中尤以National、Emsco、Ideco公司为甚，它们所占比例分别为，National30.8%，Emscoo 13.9%,Ideco10.7%，Oil Well8.25%，Mid-Continent8.25%，Wilson7.15%，Cardner-Denver5.15%，Brewster4.85%。

石油钻机绞车3种刹车系统优缺点研究马志会(中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河钻采装备分公司,辽宁盘锦124010)摘要：分析石油开采过程中使用的3种主动刹车方式及3种辅助刹车方式的优缺点,提升作业的安全性以及石油开采效率。

关键词：石油钻井；主动刹车；辅助刹车；系统；优缺点中图分类号：TE922文献标识码：B DOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2019.07D.1210引言石油能源是推动社会发展的重要助力，是国家发展的重要资源。

发展石油钻井技术就可以有效提升国家的经济水平，推动国家的经济发展。

绞车是石油钻井机驱动与传动的重要组成部分，绞车性能的优劣决定了石油钻井的工艺与取油质量。

当前石油绞车机使用的制动方式主要分为带式刹车、液压刹车、电机耗能刹车等方式，这些方式用于主动刹车与辅助刹车2个位置。

1石油钻机主动刹车类型以及优缺点分析1.1单杠杆半包围式刹车单杠杆半包围式刹车装置主要由控制部分、传动部分、制动部分以及辅助制动等部分组成。

刹车时，司机操纵刹车把通过调节刹车把的松紧程度转动杠杆夹紧刹车带，使刹车带紧紧抱死刹车环，抑制刹车环的旋转进而实现刹车过程。

整个刹车过程还利用平衡梁调节左右两侧刹车的松紧程度，保证左右两边所受应力相等，保证整个设备所受的应力均匀，不会出现由于应力过大导致设备损坏的情况。

调节螺钉松紧程度的作用是调节刹车环与刹车带之间的间隙，保证刹车带的灵敏度，解决刹车换灵敏度过高或过低的问题。

及时调节间距还可以保证刹车的安全性，环与刹车带之间的距离贴合得越紧密，贴合力就越大，就可以提升整体安全性，降低溜钻发生的风险。

该刹车方式具有结构简单、容易加工、维护成本少、没有高精度的元器件的特点，操作人员可以通过钻具的刹车把的受力情况了解到钻井下的工作情况。

这种钻井设备本身具有很大的优势，但在实际应用过程中也同样存在缺点。

由于结构设计的原因，钻进设备及钻井操作人员要长时间暴露在外面，给操作人员带来很大消耗，同时恶劣天气也对钻进设备的刹车带与刹车环中的物质造成很大损耗，容易导致贴合出现问题，长时间使用难以保证溜钻情况不发生。

石油钻机绞车档位优化配置1. 引言石油钻机是钻井作业的重要设备之一，钻机绞车是钻机的关键部件之一。

绞车的档位配置对钻机的性能和效率有着重要影响。

本文将探讨石油钻机绞车档位的优化配置方法。

2. 绞车档位选择的重要性绞车档位的选择直接影响钻机的钻进速度和效率。

合理的绞车档位配置可以提高作业效率，减少能源消耗，并确保钻机作业的安全性。

3. 绞车档位优化配置原则在进行绞车档位配置时，应考虑以下原则：3.1 载荷和速度的平衡绞车的载荷和速度之间存在一定的平衡关系。

如果绞车档位过低，可能会导致绞车速度过慢，影响钻机的钻进效率；如果绞车档位过高，可能会导致绞车速度过快，对绞车和钻井设备造成过大的负载，增加故障风险。

3.2 适应不同作业条件钻机在不同的作业条件下，对绞车档位的要求也不同。

在岩层较硬的情况下，需要选择较高的绞车档位以提高钻进速度；而在岩层较软的情况下，可以选择较低的绞车档位以减少绞车和钻井设备的负载。

3.3 安全性考虑档位配置还应考虑到钻机作业的安全性。

选择过高的绞车档位可能会导致设备超载，增加故障和事故的风险。

因此，在进行档位配置时，要确保绞车档位不超过设备的额定负载，以确保钻机作业的安全。

4. 绞车档位优化配置方法在进行绞车档位优化配置时，可以采取以下方法：4.1 考虑钻井参数钻井参数包括钻头直径、钻杆长度、岩心类型等。

根据不同的钻井参数，选择合适的绞车档位。

一般来说，钻头直径较大、钻杆长度较长、岩心类型较硬的情况下，应选择较高的绞车档位；钻头直径较小、钻杆长度较短、岩心类型较软的情况下，可以选择较低的绞车档位。

4.2 考虑井深和作业条件井深和作业条件也是确定绞车档位的重要因素之一。

一般来说，井深较浅、作业条件较好的情况下，可以选择较低的绞车档位；井深较深、作业条件较差的情况下，应选择较高的绞车档位。

4.3 根据实际经验总结钻井作业是一个具有一定复杂性的过程，档位配置也需要根据实际经验进行总结。

《装备维修技术》2020年第4期— 209 —石油钻井直流电动钻机绞车的故障和处理罗军（西部钻探吐哈钻井公司 新疆 鄯善 8382000）摘 要：随着油气能源开采力度加大，油气勘探开发向深海等难动用储量延伸，大功率直流电机具有调速性能优良的优点，被广泛应用于钻井平台拖动机械设备，电机调速系统是强弱电控制结合的系统，系统弱电部分检测工作转速，电机温度等信号，强电部分根据控制信号调节电机转速。

随着中国经济高速发展，我国已成为世界最大石油消费国。

我国海域油气资源丰富，需要加大海洋石油勘探开发力度。

随着石油钻探行业新工艺技术发展，电动钻机具有诸多优势得以广泛应用，电气传动系统是钻机核心控制部分，本文围绕西部钻探克拉玛依钻机公司某队采用直流调速器钻机电气传动系统研究，阐述故障处理工作，为相关工作开展提供借鉴。

关键词：石油钻井；直流电机；故障处理电机调速发展与电子技术发展相关，电机调速与电子技术相互促进，以弱电检测发出控制信息，现代电气控制技术是强弱电结合的技术。

石油钻井由多种机器设备组成的联合工作机组，主要功能是打通地下油气层井筒，整套钻机必须具备起升设备，旋转设备，传动系统等。

绞车是钻机工作机组之一，是钻井中的核心设备，用于起下钻具，钻井中控制专家等。

绞车是石油钻井等石油钻采机械核心部件，其可靠性直接影响系统安全性能。

随着油气能源开采力度加大，油气勘探向深地层等难动用储量延伸，致使钻机发展向大型化方向推进，引了发国内开发适合深井钻采设备热潮。

对直流电机绞车故障问题分析，对保证石油钻井电机正常工作，提高石油开采生产效率具有重要意义。

1 石油钻井直流电动钻机绞车结构简介石油钻机是由机电液气等设备组成的联合工作组，是油气田开发的专业设备，随着钻井作业要求发展不断进步。

石油钻机主体机械设备驱动形式包括液压驱动等，通过传动系统完成并车，换向等功能。

是由主体机械包括提升设备，旋转设备与循环设备。

电气控制系统完成对主体机械驱动钻机为电动钻机，随着科技的发展，大型钻机进入全面电气传动时代。

钻机绞车属于石油钻机中的起升系统，它的性能直接决定了起升系统的工作效率和钻井作业效率。

因此，绞车在钻机设计过程中应进行充分合理的计算和分析。

一、绞车的设计计算1.4000米钻机的基本参数根据GB/T23505-2009《石油机和修井机》，得4000米钻机的基本参数如下：最大钩载：Pmax＝2250kN名义钻深范围：2500～4000m(4-1/2”钻杆)2000～3200m(5”钻杆)钻井绳数：Z=8最大绳数： Zmax=10钢丝绳公称直径：d=32钻柱重量：Q柱==1200kN2.绞车的基本参数计算（1）快绳拉力。

绞车快绳拉力分正常工况和事故工况两种，分别用P和Pmax表示，主要用于疲劳强度计算和静强度计算。

正常工况下绞车的快绳拉力为：其中：游η为游动系统的总效率；η为单滑轮的效率，其值为0.97。

事故工况下的绞车快绳拉力为：其中：游η′为绞车事故工况下游车的总效率。

（2）滚筒尺寸。

绞车滚筒基本尺寸主要包括滚筒直径D筒，和滚筒长度L筒。

合理选择这两个尺寸，既能得到合理的缠绳容量，又能够满足滚筒的强度要求。

根据实践经验，滚筒的直径D筒=（18～24）d绳，滚筒长度约为L 筒=（2.2～1.8）D筒，钢丝绳直径为32mm，取D筒=20d绳，L筒=2D筒，得滚筒直径和滚筒长度分别为：D筒=20d绳=20x32=640mm　L筒=2D筒=2x640=1280mm（3）滚筒每层缠绳圈数。

每层缠绳圈数关系到钢丝绳缠绳的层数，由于钢丝绳直径和滚筒长度已经确定，所以每层的缠绳数也是一定的, 根据公式，得滚筒每层的缠绳圈数为：其中：n为每层缠绳圈数；∆为缠绳间歇，一般取1～2mm。

3.绞车滚筒的设计计算（1）缠绳层数。

绞车的缠绳层数是指绞车在正常工作条件下，大钩起升到最高点时缠绕在绞车滚筒上总的缠绳层数，可根据标准选择相应的多层缠绕系数A。

在4000m钻机中，绞车大多使用带槽滚筒。

出于安全起见和实际生产需要，滚筒在工作过程中必须留8～10圈的缠绳余量。

3.8 绞车应检查的项目3.8.1绞车滚筒检测项目：1)检验滚筒表面磨损情况，当发现滚筒表面磨损量达原壁厚20％时应报废（ZJ70DB开槽滚筒直径φ770mm）。

当发现滚筒表面有影响使用性能的缺陷时，如有裂纹时应报废。

2）滚筒体缠钢丝绳的要求。

起井架前，在快绳绷紧的情况下，滚筒预缠绳一层半。

井架起升后，将游车下放至钻台面时(方便平时的保养和维护、及特殊作业)，调整快绳，使绞车滚筒上第一层应留有10圈以上的钢丝绳。

或者当大钩在最低位置时（吊卡坐在转盘上），无槽滚筒应有1.5层钢丝绳，有槽滚筒应有不少于12圈钢丝绳。

3）滚筒侧板磨损严重时（经验数据是：磨的槽深度达1/4钢丝绳直径）应修复后使用。

4）滚筒钢丝绳头固定装置应符合设计要求。

在可能的情况下滚筒钢丝绳头固定装置应进行无损探伤。

5）钢丝绳排绳器应完好且能保证排绳整齐不乱绳。

6）过卷阀防碰装置的触杆应调整到合适长度，保证其防碰天车的功能。

7）绞车滚筒轴端的水气龙头是否完好。

没有水气串通、渗漏现象。

8）绞车滚筒轴的轴承及润滑状况应良好。

9）绞车滚筒轴在可能的情况下应进行超声波和磁粉探伤。

3.8.2绞车盘刹应检查的项目：1）刹盘的中心面与盘刹架的中心面的共面度应≤1mm。

2）刹车盘最大的磨损量，单面应＜5mm。

（ZJ70 /4500D刹车盘的总厚度76mm，若水冷式的水道宽度约为25mm）3）刹车盘表面允许有龟裂，但不许有贯穿性和开放性裂纹，更不准有漏水现象，刹车盘表面不允许有油污。

刹车盘可以按照规定的工艺要求修复，经验收合格后可以继续使用。

4）刹车块的剩余厚度应＞12mm( 型号不同，厚度不同)。

5）安全钳的刹块与刹盘的间隙应隙应在≤1mm。

刹块不应有偏磨、裂纹现象、表面不许有油污。

6）所有转动部位应灵活、无卡阻、润滑良好。

图 2- 1 盘刹摩擦片偏磨损坏间隙过大7）绞车盘刹所有控制系统的手柄、按钮、应灵活、可靠，标识清楚正确。

8）绞车盘刹所有功能如：工作钳制动、安全钳制动、紧急制动、驻车制动、失电保护、误操作保护等都应运行正常、可靠。

石油钻机绞车刹车系统优缺点分析本文着重分析了带式刹车（刹把控制）、液压盘式刹车、气控刹车三种绞车主刹车控制形式及优缺点以及与之配合使用的水刹车、电磁涡流刹车、伊顿刹车三种辅助刹车控制形式的优缺点，旨在引导石油钻井现场钻机的操作者司钻对钻机主刹车和辅助刹车的认识，在使用过程中提供支持和帮助。

标签：主刹车；辅助刹车；优缺点；分析0 前言石油钻井钻机绞车是钻机的重要组成部分，它的运行涉及到人身安全、设备安全、井下安全。

钻井绞车的主刹车和辅助刹车的配套选型以及操作者了解其性能和结构尤为重要，钻机绞车的刹车按照功能分为主刹车和辅助刹车，钻机绞车的主刹车和辅助刹车相互配合使用缺一不可，工作中的钻机绞车主要担负着钻进、起下钻、下套管、试油和辅助工作任务，作用是与钻机控制系统一起控制绞车滚筒旋转运动，从而控制游动系统起升、下放、停止操作。

主刹车和辅助刹车的安全性和可靠性关系着石油钻机的设备安全、操作者的人身安全和井下安全，若刹车系统安全性和可靠性差易出现出现故障，刹车失效，轻者会导致设备损坏，严重者会造成停钻、顿钻、溜钻、顶天车等事故，甚至造成机毁人亡的重大设备和人身安全事故。

1 石油钻机绞车主刹车形式及优缺点主刹车是钻机游动系统起升、下放过程中通过控制绞车滚筒停止运动的一种机构，也是绞车驻车常用的一种形式。

在游动系统起升、下放过程中用辅助刹车均匀控制其运动速度，用主刹车完成定点驻车制动。

1.1 带式刹车（刹把控制）是一种杠杆式半包围刹车毂刹车装置，也就是通过刹把控制刹带包围贴合制动。

是由刹把、传动杠杆、刹帶、摩擦块、滚筒刹车榖、平衡梁和调整螺栓等机构组成，是一种机械式传动刹车机构。

游动系统起升时司钻抬起刹把，刹带离开滚筒刹车鼓，游动系统无摩擦阻力向上运动，游动系统需要停止刹车时，司钻操纵刹把向下按压，刹把通过传动杠杆使刹带紧密的贴合刹车毅，通过刹车鼓控制绞车滚筒轴的旋转，使游动系统停止运动，从而刹住绞车滚筒或驻车。

ICS75.180.10SY E 09备案号：XXXX-XXXX目 次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 绞车型式和型号的表示方法 (2)5 绞车基本参数 (2)6 技术要求 (3)7 检验方法 (4)8 检验规则 (6)9 标志、包装、运输、贮存 (6)附录A （规范性附录）开槽滚筒绳槽尺寸 (8)参考文献 (9)I前 言本标准是在SY/T 5532-2002《石油钻机用绞车》的基础上进行修订而成的，在绞车的形式和基本参数上，保持同GB/T 23505—2009 《石油钻机和修井机》的一致；充实了新的技术性能和指标等内容，以适应市场的需要。

本标准与SY/T 5532-2002相比，主要变化如下：——替换及新增部分规范性引用标准；——在技术要求中新增了齿轮传动绞车、盘式刹车、应急装置等以普及技术的要求；——在检验方法中扩充了盘式刹车的检验，新增关键焊缝无损检验、强制润滑报警检验等；——标志、包装、运输、贮存中细化了贮存的要求，提高设备非工作状态的防护要求。

本标准的附录A为规范性附录。

本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会提出并归口。

本标准负责起草单位：宝鸡石油机械有限责任公司。

本标准参加起草单位：兰州兰石国民油井石油工程有限公司、四川广汉宏华石油设备有限公司、南阳二机石油装备（集团）有限公司、中国石化集团江汉石油管理局第四机械厂。

本标准起草人：张福、闫永宏、董辉、田弟勇、张勇、文必雄。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——SY/T 5532-2002。

II石油钻机用绞车1 范围本标准规定了石油钻机用绞车（以下简称绞车）的术语和定义、型式和型号的表示方法、基本参数、技术要求、检验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存。

本标准适用于石油钻机用密闭绞车。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。