文档介绍：大修作业顶驱装置研制
沈阳龙德石油技术开发有限公司
2012-01
研制大修井顶驱的必要性
目前井下大修作业在设备能力(含地面循环系统)和工艺技
术上得到保障和进步,但修井周期较长,提质提速较慢,现场实
际施工过程中存在一些技术难题
问题一:修理套管变形速度慢,控制难度大
油井长期生产,套管在容易受损,特别是稠油井经过多轮次
注汽导致套管变形、错断较多、油层被破坏无法生产。大修修套
时磨铣时间长,易导致磨铣工具将套管开窗侧钻出去,破坏层系,
油井报废。
问题二:油层下返错封隔器施工难度较大
受油层构造影响,油井生产几年或一段时期长时期出
水,需要上措施调整层系,实施下返油层生产,大修作业
时需要钻掉原井封堵的封隔器或桥塞,油田开发初期封隔
器及桥塞不是可钻的,长期卡在井筒内,无法实施打捞,
就得采用磨、铣、钻的修井方式,在实施钻封过程中受磨
铣工具、钻柱、钻压、旋转转盘的影响磨铣时间长,也会
导致开窗侧钻。为了解决上述问题,采用独有技术—一开
发研制出齿轮啮合自动无级变速大修井顶驱。可广泛应用
于各类钻修井场合。包括钻小眼井、钻水泥塞、桥塞、封
隔器、堵塞器、套铣、铣磨、钻取岩心、取换套大修等作
业
自动无级变速大修井顶驱(110T)
沈阳龙德
IIE
大修顶驱结构图
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特点
1、井口可安装防喷器,钻柱第一根下面连接旋塞阀可随时实现
关井,适应井控装置的使用
、本机直接采用立根作业,节省钻柱起下时间。
3、结构简单,本机无离合器、制动器、同步器、换挡器、齿轮
均载机构和等速输出机构等等,节省能源和作业资金。
本机有零输出功能,适用于载荷变化频繁,峰值功率高而短
暂,有冲击、卡阻、卡钻等场合,在出现卡堵时可立即提钻,恢
复高速旋转,不用释放钻柱扭矩,不会使钻柱脱扣落井。对作业
设备钻具系统和油井均有安全保护作用
5、不用转盘,扭矩参数不低于转盘。循环水不用过滤也可以使
用
6、本机恒功率特性好,负载扭矩大时,转速自动降低,负载
扭矩小时,自动恢复高转速。自动变速灵敏,钻水泥塞时比
螺杆钻具进尺速度提高4-5倍。
7、不受液体性质限制,进口不需过滤
8、本机工作时反扭矩很小,主要由顶驱内部机构自动平衡掉,
不用平衡导轨。
9、操作简单、使用维修方便,开机后钻柱旋转运动的一切变
化均由本机自动进行,不用人工控制,本机输出轴可以换向
旋转,自动上卸扣方便
三、主要研究内容
、主要研究大修作业无旋转设备问题
替代方钻杆和转盘。减少倒换方钻杆作业量,为处
理井下作业事故争取时间
为处理井下作业事故换方钻杆的作业量,而且让井
口可以安装防喷器,钻柱第一根下面连接旋塞阀可以随
时实现关井。
根据以上需要解决的问题和要达到的要求,利用齿
轮自动无级变速技术研制出大修井顶驱主机,使其达到
大修井工艺上限要求。
四、自动无级变速大修井顶驱原理
本机有一对圆柱齿轮副和一对非元齿轮副。两对齿轮副传动
比相同均为1:1。但节曲线半径不同,转速有交错变化运转
心部由凸轮和弹簧控制和调整交错变化的扭矩。这个作用就
用在调定输入转速下的扭矩,按功率法计算,另一对行星圆
:1左右,非
元齿轮的节曲长半径与中心输出齿轮节元半径相同。节曲短
半径与元柱行星齿轮节元半径相同,构成的周转传动。有自
锁区和非自锁区。两者用螺旋副和轴向弹簧连接后,正常扭
矩短时保持整体自锁的1:1传动,就是本顶驱的最高转速按功
率法计算调整好的扭矩工作。当负载扭矩增大时挠性连接的
弹簧被促动非元的和元柱的行星齿轮就开始周转。
因为是负号机构相对反转就会使输出轴减速。扭矩越
大弹簧被促动的力就越大,负号机构转动就加快,越是加
快,输出轴就越慢,负号机构转动到一定程度,会使输出
轴功率分流储能,保证了输出轴扭矩不会超过许用扭矩
保证在零输出时扭矩不超过许用旋转扭矩,这部分要用扭
矩法按负号机计算。本机立式使用行星齿轮在离心状态下
不会对中心齿轮增加压力、摩擦力、效率不会降低