专利名称：一种应用于套管钻井钻机的机械传动两档绞车的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻井绞车领域，尤其是一种应用于套管钻井钻机(4000米以下井深)的机械传动两档绞车。
背景技术：
钻井绞车是钻机系统的核心部件之一，也是钻修设备的主要提升装置。绞车不仅用于起下钻具和下管套的作用，还用于钻进过程控制钻压的作用，此外还充当转盘的变速机构和中间传动机构，以及井架的整体起升。目前在我国，用于石油钻机的机械传动绞车主要为多轴链条传动的多档绞车，其特点是采用整体箱式结构，多轴链条传动，通过离合器换挡，一般为4 6个机械档位。这 种绞车提升能力较强，最大提升速度较大，但结构复杂，体积大，传动效率低，在绞车起下钻时需要频繁换挡，很难有效地满足套管钻井工艺的要求。套管钻井钻机工艺的基本点是直接采用套管(取代传统的钻杆)向井下传递机械能量和水力能量，井下钻具组合接在套管柱下面，边钻进边下套管，完钻后做钻柱用的套管留在井内作完井用。套管钻井钻机技术是将钻进和下套管合并成一个作业过程，并且不再需要常规的起下钻作业，其配套绞车主要用于套管钻进、控制钻压、起升井架等，两个提升档位既可实现工况操作。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的技术问题提出一种档位减少、结构简单、提高传动效率的应用于套管钻井钻机的机械传动两档绞车。本发明为解决上述问题所采用的技术方案为一种应用于套管钻井钻机的机械传动两档绞车，包括绞车输入轴、减速换挡机构，所述减速换挡机构包括高档减速机构、低档减速机构，其特征在于所述绞车输入轴分别与高档减速机构、低档减速机构的输入端连接；所述的高档减速机构、低档减速机构均为链轮链条传动机构，低档减速机构的输出端通过第一气胎离合器与滚筒一端的驱动轴相连，高档减速机构的输出端通过第二气胎离合器与滚筒另一端的驱动轴相连，第三气胎离合器安设在高档减速机构上。按上述技术方案，所述的低档减速机构包括第一中间轴，绞车输入轴通过链轮链条带动第一中间轴运动，第一中间轴通过链轮经第一气胎离合器带动滚筒一端的驱动轴运动，所述的高档减速机构包括第二中间轴，绞车输入轴通过链轮链条经第三气胎离合器带动第二中间轴运动，第二中间轴通过链轮经第二气胎离合器带动滚筒另一端的驱动轴运动。按上述技术方案，所述滚筒的左右两端分别设有液压盘式刹车装置。按上述技术方案，还包括辅助刹车，所述的辅助刹车采用水冷式电磁涡流刹车，辅助刹车通过齿式离合器与滚筒另一端的驱动轴连接。按上述技术方案，还包括应急机构，所述应急机构包括应急电机、减速器及应急齿式离合器，应急机构通过应急齿式离合器安设在绞车输入轴的一端。
在套管钻井作业中，当需要高档位工作时，脱开第一气胎离合器，绞车动力由并车传动箱上的绞车动力输出轴经万向轴带动绞车输入轴运动，挂合第二气胎离合器、第三气胎离合器，即可获得绞车的高档位；当需要低档位工作时，脱开高档减速机构上的第二气胎离合器、第三气胎离合器，绞车输入轴带动低档减速机构的输入端运动，挂合第一气胎离合器，即可获得绞车的低档位。本发明与现有技术相比所取得的技术效果为1、本发明档位减少，结构简化，克服现有机械绞车起下钻时需频繁换档的缺点，使操作更简单，有效提高了绞车传动效率，进而提高作业效率，降低能耗。2、由于套管钻井钻机钻进时为单根套管钻进，不需提升立根，井架高度降低，配套绞车的主滚筒容绳量减少，在滚筒直径和钢丝绳直径不变的情况下，滚筒的长度相应减小。滚筒长度的减小一方面有利于滚筒排绳，不易出现咬绳、乱绳状况；另一方面使绞车体积减小，结构简化，外形尺寸减小，重量相应减轻，减少占地面积，节约成本。
图I为本发明结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图I所示，本发明包括绞车输入轴、减速换挡机构、刹车机构和应急机构四部分。并车传动箱中的带绞车轴通过万向轴带动绞车输入轴13运动,所述的减速换挡机构包括低档减速机构、高档减速机构，绞车的输入轴13通过链轮链条分别与低档减速机构、高档减速机构的输入端相连；低档减速机构由中间轴17、气胎离合器I、链轮14、链轮16、链轮18、链轮2及链条组成，低速减速机构通过气胎离合器I与滚筒3 —端的驱动轴相连；高档减速机构由中间轴19、气胎离合器9、气胎离合器6、链轮11、链轮10、链轮12、链轮20、链轮8及链条组成，高档减速齿轮机构经气胎离合器9、气胎离合器6与滚筒3另一端的驱动轴相连；绞车刹车机构包括主辅刹车，主刹车采用两组液压盘式刹车4、5，两组液压盘式刹车4、5分别设置在绞车滚筒3的两端，辅助刹车采用水冷式电磁涡流刹车7，辅助刹车7与滚筒另一端的驱动轴之间采用齿式离合器联接。为安全运行的目的，在输入轴一端设置应急装置15，应急装置15包括应急电机、减速器及应急齿式离合器，当主电机出现故障或不能正常工作时，启动应急装置15，通过应急齿式离合器驱动减速换挡机构，达到提升最大钻柱重量的目的，保证井下安全和操作人员安全，并可实现起升井架、活动钻具等应急作业。套管钻井作业时，绞车动力由并车传动箱上的带绞车轴经万向轴输入到绞车输入轴13，绞车输入轴上的链轮11、链轮14分别带动中间轴19的链轮10和中间轴17上的链轮16旋转，脱开中间轴19上的气胎离合器9，此时链轮10做空转，动力通过链轮14经链条传递链轮16上，链轮16带动中间轴17运动，中间轴17带动链轮18转动，链轮18将动力经链条传递到链轮2上，此时，挂合气胎离合器1，链轮2带动滚筒3 —端的驱动轴运动，即可实现低档位工作。当需要高档位工作时，脱开气胎离合器1，链轮2做空转，动力通过链轮11经链条传递到链轮10上，挂合中间轴19上的气胎离合器9，链轮10带动中间轴19运动，中间轴19上的链轮12经链条带动链轮20转动，挂合气胎离合器6，动力通过链轮20经链条传递到链轮8上，链轮8带动滚筒3另一端的驱动轴运动，即可实现高档位工作。此时中间轴17上的链轮16、链轮18处于空转状态。套管钻井钻机配套使用的两档绞车主要用于套管钻进、控制钻压、起升井架等，两个提升档位既可实现工况操作，克服现有机械绞车起下钻时需频繁换档的缺点，使操作更简单，有效提高了绞车传动效率，进而提高作业效率，降低能耗。 同时，由于套管钻井钻机钻进时为单根套管钻进，不需提升立根，井架高度降低，配套绞车的主滚筒容绳量可大大减少。
权利要求
1.一种应用于套管钻井钻机的机械传动两档绞车，包括绞车输入轴、减速换挡机构，所述减速换挡机构包括高档减速机构、低档减速机构，其特征在于所述绞车输入轴分别与高档减速机构、低档减速机构的输入端连接；所述的高档减速机构、低档减速机构均为链轮链条传动机构，低档减速机构的输出端通过第一气胎离合器与滚筒一端的驱动轴相连，高档减速机构的输出端通过第二气胎离合器与滚筒另一端的驱动轴相连，第三气胎离合器安设在高档减速机构的传动轴上。
2.根据权利要求I所述的一种应用于套管钻井钻机的机械传动两档绞车，其特征在于所述的低档减速机构包括第一中间轴，绞车输入轴通过链轮链条带动第一中间轴运动，第一中间轴通过链轮经第一气胎离合器带动滚筒一端的驱动轴运动，所述的高档减速机构包括第二中间轴，绞车输入轴通过链轮链条经第三气胎离合器带动第二中间轴运动，第二中间轴通过链轮经第二气胎离合器带动滚筒另一端的驱动轴运动。
3.根据权利要求2所述的一种应用于套管钻井钻机的机械传动两档绞车，其特征在于所述滚筒的左右两端分别设有液压盘式刹车装置。
4.根据权利要求3所述的一种应用于套管钻井钻的机机械传动两档绞车，其特征在于还包括辅助刹车，所述的辅助刹车采用水冷式电磁涡流刹车，辅助刹车通过齿式离合器与滚筒另一端的驱动轴连接。
5.根据权利要求I或2所述的一种应用于套管钻井钻机的机械传动两档绞车，其特征在于还包括应急机构,所述应急机构包括应急电机、减速器及应急齿式离合器,应急机构通过应急齿式离合器安设在绞车输入轴的一端。
全文摘要
本发明公开了一种应用于套管钻井钻机的机械传动两档绞车，包括绞车输入轴、减速换挡机构，所述减速换挡机构包括高档减速机构、低档减速机构，其特征在于所述绞车输入轴分别与高档减速机构、低档减速机构的输入端连接；所述的高档减速机构、低档减速机构均为链轮链条传动机构，低档减速机构的输出端通过第一气胎离合器与滚筒一端的驱动轴相连，高档减速机构的输出端通过第二气胎离合器与滚筒另一端的驱动轴相连，第三气胎离合器安设在高档减速机构的传动轴上。本发明档位减少，结构简化，克服现有机械绞车起下钻时需频繁换档的缺点，绞车控制部分结构同时可大为简化，操作更简单，有效提高了绞车传动效率，进而提高作业效率，降低能耗。
文档编号B66D5/14GK102701093SQ201210190229
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者余长柏, 危峰, 屈晓妮, 王凌寒 申请人:中国石化集团江汉石油管理局石油机械研究院, 中国石油化工集团公司