新型钻井钢丝绳排绳器的设计及应用.pdf

201 1年 第 8期 第 4 O卷 第 7 2页 石油 矿 0I L FI ELD 场 机械 E QUI P MENT 2 0 1 1 ， 4 0 8 7 2 ～ 7 4 文 章 编 号 1 0 0 1 ～ 3 4 8 2 2 0 1 1 0 8 0 0 7 2 ～ 0 3 新型钻井钢丝绳排绳器的设计及应用 秦胜 利 ， 张玉甫 ， 赵备库 ， 范军 ， 雷小红 ，王娜t ， 胡 军 1 中原石油勘探 局 钻井 三公 司， 河南 兰考 4 7 5 3 0 0 ； 2 ．塔里木油 田 第一勘探公司 ， 新疆 库尔勒 8 4 1 f 】 O 摘 要 在 新 井位钻 井前 ， 目前使 用的钻 井钢 丝绳排 绳 器 需要 高空安 装 和 拆 卸 ，费工、 费时、 费力。有 低 位 安装 的排 绳器 ， 但 滑轮 磨损 快 。研 制 了在 绞 车上安装 的排 绳 器 ，滑轮 内部设计有滚动轴承及滑 动轴套。现场使用表明 该排绳器结构合理、 性能可靠、 安装拆卸方便 、通 用 性 强 ， 满 足 了现 代 钻 井 工 艺要 求 。 关 键词 钻 井 ； 排 绳 器； 滑动轴 套 ； HS E 中 图分类 号 TE 9 2 3 文 献标识 码 B App l i c a t i o n a nd De s i g n o n Ne w Ro p e a r r a n g i n g De v i c e f o r Ri g QI N S h e n g l i ， Z HANG Yu f u ， Z HAO B e i k u ， FAN J u n ， I El Xi a o h o n g ，W ANG Na l ， HU J u n 2 1 No ．3 Dr i l l i n g Co mpany， Zho ngyua n Pe t r 。 l e u m E pl or al i 0 ”B“ r “ ，Lan “o 4 75 30 0， Ct ￡ ”“ 2 ． No ． 1 Dr i l l i n gCo mp a n y， T a r i m Oi l fi e l d， K0 r l d 8 4 1 0 0 0 ， C h i “ “ Abs t r a c t Be f o r e d r i l l i ng a n e w we l l ， t he r o pe a r r a n gi n g de v i c e b e i n g us e d a t p r e s e nt r e q ui r e b e i n g i ns t a l l e d a n d di s m a nt l e d hi gh a bo v e t he gr ou nd， whi c h i s l a b ou r i ou s ，t i me c o ns umi ng a n d t oi l s o me No w t he r e I S t h e r o pe a r r a n g i ng de vi c e be i ng i ns t a l l e d l o w or d e r b ut i t s s he a v e s a l wa v s we a r do wn q ui c kl y ． De v e l o pe d t h e r o pe a r r a n gi ng be i ng i ns t a l l e d a t t he dr a WWo r k s an d t he a nt i f r i c t i o n be a r i ng a n d t he s l i d e b us h a r e de s i g ne d i n t h e whe e l s ．Fi e l d a pp l i c a t i o n i nd i c a t e s t h a t t hi s d e Ⅵc e s ho ws s o me f e a t u r e s s u c h a s r e a s o na b l e s t r uc t ur e， r e l i a bl e pe r f o r m a n c e ，e a s v d i s ma nt l e s a nd hi ghl y op t i mi z e d f o r ge ne r a l u s e， e f f e c t i v e l y i m p r o ve s t h e d r i l l i ng e f f i c i e n c v， m e e t s t he m o d e r n d r i l l i n g t e c h no l o gy r e q u i r e me nt s ． Ke y wor d s dr i l l i n g； r op e a r r a n gi n g de vi c e； s l i di ng s l e e v e H SE 目前 使 用 的钻 井 钢丝绳 排绳 器通 常安 装在 井架 一 段背扇钢架上或翻转人字架上 ， 如图 1 ～2 。在新 井位 钻井 前 ， 操 作工 人要 在 吊篮 中 ， 并 在 吊车配合 下 重新 安装 与拆 卸排 绳器 ， 费工 、 费 时 、 费力 ， 而且 存 在 安全隐患。有类似结构的低位安装排绳器， 但因为 滑轮 内部没 有设 计 滚 动轴 承 ， 挡 绳 轮 内的 滑 动轴 套 在长期高速运转的情况下磨 损快， 需要 经常更换。 随着钻井技术及装备 的不断进步， 对钻井设备 的高 效 、 安全提出了更高 的要求 引， 有必要研制安装方 便 、 性 能 可靠 的新 型排绳 器 。 图 1 传统排绳器安装在井架背扇上 收 稿 日期 2 0 1 1 0 2 1 5 作者简介 秦 胜利 1 9 7 7 一 ， 男 ， 河南 洛阳人 ， 工程师 ， 现从事 石油钻采设备 技术 研发工 作 ，E ma i 】 z d p e z b k 1 6 3 ． C O Il l o 第 4 0卷第 8期 秦胜利 ， 等 新型钻井钢丝绳排绳器 的没计 及应用 图 2 传 统排绳器安装在翻转人字架上 1 结构原理 研 制 的 新 型 钻 井 钢 丝 绳 排 绳 器 结 构 如 图 3 。 左 右 支架 总 成 配 焊 在 绞 车 顶 梁 上 ， 实 现 了低 位 安 装 ， 符 合 人 性 化设 计 ， 且 随 绞 车 搬 迁 ， 不再 重 复 拆 、 装 。2根 横轴 通 过 轴 套 总 成 I与 支 架 总 成 固定 连 接 。2根 纵轴 通 过 两 端 的 滑 动 轴 套 总成 I I与横 轴 连 接 ， 轴 套 总 成 Ⅱ内 部 镶 有 铜 套 ， 能 够 在 横 轴 上 自 由滑 动 ， 跟 随 钢 丝 绳 横 向 摆 动 ， 并 减 小 摆 动 幅 度 。 在 纵轴 上 安 装 1对 适 应 钻 井 钢 丝 绳 尺 寸 的 挡 绳 轮 ， 通 过 调 整 挡 绳 轮 之 间 的 距 离 由 锁 紧 装 置 锁 定 ， 将 钢 丝绳 卡 在 绳 槽 内。挡 绳 轮 内 部 设 计 有 轴 承 ， 轴 承 安 装 在铜 套 上 ， 铜 套 与 导 向 键 通 过 螺 栓 连 接 ， 铜 套 能 够 在纵 轴 上 自 由滑 动 ， 跟 随 钢 丝 绳 纵 向 摆 动 ， 并 减 小 摆 动 幅 度 。钻 井 钢 丝 绳 在 挡 绳 轮 中 间 通 过 时 ， 带 动挡 绳 轮 转 动 。挡 绳 轮 、 轴 套 总 成 Ⅱ 都设计有注油孔 ， 加 强润滑 ， 将挡绳 轮 的磨损 降到 最 低 。在使 用 过 程 中 ， 钢 丝 绳 左 右 及 前 后 面 对 绞 车滚筒 摆动 ， 由于滑 轮的限制 ， 摆动 幅度 减小 ， 并 引 导钢 丝 绳 整 齐 地 排 列 到 滚 筒 上 ， 消 除 绞 车 乱 绳 现象 ， 减小钻井钢丝绳的损伤 。 新 型钻 井 钢 丝 绳 排 绳 器 安 装 在 绞 车 滚 筒 出绳 口上 方 的顶 梁 上 ， 实 现 了排 绳 器 的 低 位 安 装 ； 在 挡 绳 轮 内安 装 滚 动 轴 承 ， 挡 绳 轮 高 速 旋 转 时 对 铜 套 不产生磨损 ； 铜套 内镶有 导向键 ， 铜套 与纵 向轴 只 有低速 的滑动 摩擦 ， 延 长挡绳 轮 的使用 寿命 。满 足了现代钻井设 备高效 、 安全的要求 ， 提高 了钻井 时效 ， 能够满足各型 钻机的配备使用要求 ； 改善 了 排绳器 自身工作 条件 ， 提 高 了钻 井过程 中排 绳器 的 寿命 。 ， 开 俐 丝 箍 一 一 绞车顶梁 当 毪 囝 ， 嘲 16 1 轴套 总成 I； 2 定位套 I； 3 横 轴； 4 锁 紧装 置； 5 轴套总成 Ⅱ； 6 纵轴 ； 7 支架总成 ； 8 挡绳轮 ； 9 右轴承盖 ； 1 0轴承 ； 1 1 铜套 ； 1 2 导向键 ； l 3 定位套 Ⅱ； 1 4 左轴 承盖 ； 1 5 内隔套 ； 1 6 外 隔套 图 3 新 型 排绳 器 结 构 2加工工艺及性能参数 新 型排 绳 器 横 轴 和 纵 轴 材 料 均 选 用 3 5 C r Mo ， 粗 加工 后进 行调 质处 理 ， 以提 高其综 合性 能 ， 挡绳 轮 内部采 用 承受径 向负荷又 承受 轴 向负荷 的深 沟球 轴 承 ， 导 向键 采 用 4 5钢 并 进 行调 质 处 理 ， 轴 承套 材 料 选用 铝 青 铜 Z C u Al Mn 1 3 F e 3 ， 从 而 保 证 挡 绳 轮 能 够在 纵轴 上 自由转 动和 滑动_ 4 ] 。加 工后 的产 品如 图 4。 图 4 新型排绳器实物照片 此新 型排 绳 器 是 为 o 3 8 mm 钢 丝 绳 设 计 的 ， 通 过更 换 挡绳 轮 ， 可 以适 用 于各型 钻机 。 3 现场应 用情 况 该 新型 钻井 钢丝绳 排 绳器 配套 于 中原 塔里 木钻 井公 司 7 0 8 0 7队 ， 在 绞 车 上 的安 装 方 式 如 图 5 。 自 2 0 1 0 0 8在 塔 里 木 7 K1 1 5 - 2 H 井 设 计 井 深 4 6 5 0 m 投入 使用 以来 ， 有效 降低 绞 车滚 筒 乱 绳 、 夹绳 几 率 ， 由于采用滚动轴承， 使用寿命较类似结构的低位 排 绳器 延长 5 倍 以上 ， 提 高 了钻 井 时效 。 2 0 1 1年 第 4 o卷 第 8 期第 7 4页 石 油 矿 场 机 械 OI L F I E LD E QUI P MENT 文 章 编 号 1 0 0 1 3 4 8 2 2 O 1 1 0 8 0 0 7 4 0 4 新型等壁厚螺杆钻具定子结构设计及力学分析 郑华林 ， 郭高垒 ， 马建禄 西南石油大学 机 电工程学院 ， 成都 6 1 0 5 0 0 摘 要 等壁 厚 螺杆钻 具 定子 以其独特 的性 能 受到 国 内外 专 家学者 的推 崇 ， 但 是其 细长 内螺旋 曲面的 存在带来了加工上的困难 。提 出了套装式螺杆钻具马达定子结构设计方案， 变定子整体加 工为分 层加工， 降低加工难度。通过有限元法对其在不同过盈量 、 均 匀内压 下的力学性能进行分析 ， 获得 套装 式定 子 结构的应 力分 布规律 ， 为套装 式等 壁厚 螺杆钻 具 定子设 计与 应 用提 供理 论依 据 。 关键词 螺杆钻具； 等壁厚定子； 力学分析 中 图分类 号 TE 9 3 3 ． 3 0 2 文献 标识码 A De s i g n a n d M e c h a n i c a l An a l y s i s o f a Ne w Ty pe 0 f Un i f o r m Th i c kn e s s S c r e w Dr i l l S t a t o r S t r u c t u r e ZHENG Hu a - l i n， GUO Ga o - l e i 。 M A J i a n - l u Co l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g， S o u t h we s t Pe t r o l e u m Un i v e r s i t y， C h e n g du 6 1 0 5 0 0 ， Ch i n a Abs t r a c t The d e s i gn o f un i f o r m t hi c k ne s s s c r e w dr i l l s t a t o r i s c o nf i r m e d by d ome s t i c a n d f o r e i g n e xp e r t s a n d s c ho l a r s wi t h i t s un i qu e a d va nt a ge s ， but t h e r e i s muc h p r o c e s s i ng t r o u bl e be c a u s e o f 由于该 新 型排绳 器 装 置安 装 在 绞 车 上 ， 钻 机 在搬 迁 时 ， 该新型排绳器装置随绞车移运 ， 与传统结构排绳 器相 比 ， 每 口井 可节 约拆 卸安 装机 具及人 工 费用 2 万元 ， 且避免了传统排绳器 高位拆、 装 的安全风险， 符合现代钻井 HS E管理要求。 图 5 新型排绳器现场使用照 片 4 结论 1 新 型钻井 钢丝 绳排 绳器 有效 降低 了绞 车滚 筒乱 绳 、 夹 绳现 象 ， 满 足 了 现代 钻 井 设 备 高效 、 安 全 的要求 ， 提高了钻井时效 。 2 结 构 合 理 ， 性 能稳 定 ， 实 现 了低 位 安装 ； 方 便 ， 安全 ， 符 合人 性化 设计 及 QHS E健康 安 全 的 要求 。 3 通用 性强 ， 可适 用于 各 型石油钻 机 。 参 考文献 E 1 ] 邢鹏 ． 关于绞 车滚筒 夹绳 问题 的几 点思考 E J ] ． 石油 矿 场机 械 ， 2 0 1 0 ， 3 9 1 2 7 8 8 0 ． [ 2 ] 高文凯 ， 梁政 ， 钟功 祥． 钻 机启动 过程快 绳拉力 研究 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 9 ， 3 8 1 0 2 1 2 3 ． [ 3 ] 高加 索 ， 范吉祥 ， 刘文 娟． 绞 车滚筒 乱绳原 因分析 及解 决方法[ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 0 ， 3 9 2 8 2 8 6 ． [ 4 ] 成 大先． 机 械设 计手 册 [ K] ． 北 京 化学 工 业 出版 社 ， 2 0 02 3 20 4． 收稿 日期 2 0 1 1 0 2 2 5 作者简介 郑华 1 9 6 5 一 ， 男 ， 四川营 山人 ， 教授 ， 博士生 导师 ， 主要 从事机械设 计及 其理论 、 螺杆 钻具 内螺旋 曲面电解加 工等 方面的理 论与应用 研究 ， E ma i l g g L 1 0 2 4 1 6 3 ． c o rn。