鉆機(jī)設(shè)計(jì)第二章

二、鉆機(jī)起升系統(tǒng)工作理論柴油機(jī)功率Ne

輸出形式扭矩Me，轉(zhuǎn)速ne絞車功率Nd

轉(zhuǎn)化為大鉤起升功率Nh

，大鉤載荷Qh，鉤速V轉(zhuǎn)盤功率Nr，轉(zhuǎn)速nr鉆井泵功率Np泵壓p，液體排量Q鉆機(jī)的能量傳遞游動(dòng)系統(tǒng)起重量和大鉤載荷

游動(dòng)系統(tǒng)起重量Q游G游——游動(dòng)系統(tǒng)重量Q鉤——大鉤載荷

q——鉆柱平均單位長度重量

Li——任意井深

？1、靜止工況若γ液=1.2，γ鋼=7.8，則2、起升工況取K阻=0.15，則3、下放工況依上取K阻=0.15，則小結(jié)：靜止：起升：下放：若：Li=L（最大井深），則Q鉤=Q柱大鉤靜載荷定義：在起升鉆具過程中，大鉤在均速提升井中全部鉆桿柱時(shí)所承受的載荷。它取決于鉆桿柱結(jié)構(gòu)、一定相對密度的泥漿對鉆桿柱形成的浮力，以及鉆柱與井壁間的摩擦阻力。1、靜止工況

起下鉆時(shí)，滑輪軸承摩擦阻力和鋼繩通過滑輪時(shí)的彎曲阻力，使各繩拉力發(fā)生變化。2、起升工況∴η——單滑輪效率（軸承，彎繩）3、下放工況∴

小結(jié)

靜止：起升：下放：η游——游動(dòng)系統(tǒng)效率游動(dòng)系統(tǒng)效率簡化起升下放取η=0.97（單滑輪效率）

Z681012141618

起升0.9000.8740.8490.8250.8020.7800.758

下放0.8980.8700.8430.8160.7900.7640.739近似∴（1）滑輪組鋼絲繩速度V——大鉤速度V’——快繩速度ω——滾筒轉(zhuǎn)速ωi——第i滑輪轉(zhuǎn)速R——滑輪纏繩半徑z——有效繩數(shù)鋼絲繩速度

天車游車總結(jié)：

各繩速度快繩速度：結(jié)論：鋼絲繩各段速度不同意義：①設(shè)計(jì)時(shí)以快繩輪為依據(jù)②維修時(shí)快繩輪和死繩輪等調(diào)換位置③鋼絲繩快繩側(cè)疲勞損壞嚴(yán)重（繩過各輪時(shí)的彎曲產(chǎn)生疲勞載荷）④鋼絲繩疲勞壽命的計(jì)算依據(jù)—kN（噸）公里法⑤鋼絲繩整盤使用，逐段報(bào)廢，目前檢測依據(jù)，每節(jié)距的斷絲數(shù)。ne—提升柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)速

ni—絞車滾筒轉(zhuǎn)速ii—絞車第i擋提升時(shí)從柴油機(jī)到滾筒軸的總傳動(dòng)比

（2）滾筒上鋼絲繩速度

Di—提升時(shí)滾筒纏至第i層鋼絲繩時(shí)的工作直徑（2）滾筒上鋼絲繩速度

無槽滾筒與帶槽滾筒光滾筒——早期的滾筒一般為光滾筒光滾筒第一層不工作，充當(dāng)繩槽帶槽滾筒（Lebus繩槽）雙螺旋-平行繩槽在起鉆之前由于大鉤與吊環(huán)之間、吊環(huán)與吊卡之間存有間隙，起升鋼繩全處于松弛狀態(tài)，所以掛合絞車滾筒離合器后滾筒開始纏繩、起升運(yùn)動(dòng)之處的一瞬間，大鉤承受沖擊載荷。又由于起升之初處于加速狀態(tài)，所以大鉤又承受慣性載荷。又由于游動(dòng)鋼繩是一彈性體，井架和天車臺(tái)架也是彈性體，且?guī)в凶冃蝺?nèi)阻尼，所以動(dòng)載—時(shí)間歷程呈一個(gè)類正弦衰減波，在十幾個(gè)波動(dòng)后動(dòng)載波逐漸消失，載荷成為靜載Qst。（1）鉤載—時(shí)間歷程曲線圖

起升鉆桿柱時(shí)在大鉤下或吊環(huán)上用拉力傳感器實(shí)測的鉤載—時(shí)間歷程曲線。24知識(shí)準(zhǔn)備——a、離合器氣胎離合器25滾筒結(jié)構(gòu)JC4526盤式離合器由《機(jī)械原理》得知，設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)與工作機(jī)軸直接聯(lián)接，如圖3-8，啟動(dòng)時(shí)無間隙，M1為從發(fā)動(dòng)機(jī)來的主動(dòng)力矩，M2為工作機(jī)負(fù)載形成的阻力矩，并設(shè)此系統(tǒng)的折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，則此系統(tǒng)的力矩型運(yùn)動(dòng)方程：28起升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型柴油軸鏈軸29運(yùn)動(dòng)微分方程轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折合原則：動(dòng)能守恒30運(yùn)動(dòng)、功率分析完全打滑段OAAI半打滑段ABAII同步加速段BKC

加速功AIII+AIV

起升功AV摩擦功A摩=AI+AII

起升曲線當(dāng)起升系統(tǒng)采取無極調(diào)速時(shí)，在起鉆過程中，隨著鉤載不斷降低，起升速度無級的自動(dòng)加快，從而隨時(shí)隨刻充分利用系統(tǒng)配備功率，達(dá)到起升速度最快，總機(jī)起升時(shí)間最少的目的。33起升功率利用率φNm——平均使用功率N——絞車配備功率Tmin——起升最小時(shí)間，無級調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí)100%利用功率下才能達(dá)到Th——實(shí)際起升時(shí)間。34最大起升功率利用率φmax

e=3φmax=0.75e=4φmax=0.8e=5φmax=0.827e=6φmax=0.856檔數(shù)e要適中鉆井曲線定義：起鉆行程次數(shù)與起鉆立根數(shù)（或井深）的相對關(guān)系曲線。來源：理論鉆機(jī)曲線是根據(jù)實(shí)際鉆井統(tǒng)計(jì)資料擬合而來的。作用：1、根據(jù)它可計(jì)算出一口井起鉆立根總數(shù)及各起升檔所起立根總數(shù)；2、計(jì)算一口井的機(jī)動(dòng)起升時(shí)間；3、核算起升部件的強(qiáng)度，諸如滾動(dòng)軸的疲勞強(qiáng)度，絞車、天車、游車的軸承及鋼絲的疲勞壽命。如：起鉆次數(shù)X1234Σ所起立根數(shù)Y40607080250鉆井曲線“直接最小二乘法”擬合，迭代試算：如：起鉆次數(shù)1234實(shí)際值40607080理論值42.3558.3270.3380.3137起鉆立根總數(shù)求解理論值

“間接參數(shù)代換法”擬合，縱坐標(biāo)為z，橫坐標(biāo)為y：y40607080z40100170250鉆井曲線如：起鉆次數(shù)1234實(shí)際y值406070