大修顶驱多媒体分解.ppt

沈阳龙德石油技术开发有限公司
2012-01一、研制大修井顶驱的必要性问题二：油层下返钻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——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）大修顶驱结构图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。1、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。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。
五、自动无级变速顶驱的设计计算

本机设计计算按2008年发布的SY/T6724-2008是由钻机和修井机基本配置标准及相关国家的国标。国际石油学会标准，本企业自动无级变速顶驱2010年发布的企业标准计算的。本计算对xj110修井机基本配置的自动无级变速顶驱。设计的主轴额定载荷≥800kN，本机额定动载荷按1900kN，静载荷按6260KN。工作压力按修井用的水龙头14-21Mpa。输出扭矩按GB/T17744.5，175转盘计算。输出转速300r/min时为4500N﹒m。自动变速约等于180r/min时为7200N﹒m。到50r/min时的最大扭矩为26000N﹒m。自动无级变速顶驱功率为180千瓦。
六、齿轮传动比计算

非元齿轮的传动比为1：1。凸轮调整齿轮传动比为1：1。行星元柱齿轮和输出轴齿轮传动比为1.4666-67：1
非元齿轮节曲线偏心率系数λ与传动质量和效率有关，应保证恒功率区段的传动特性及防止脉动现象发生。齿轮叶尖曲率半径无根切现象。
本机的偏心率λ系数为λ=0.18841。非元节曲线长短轴比例为1.4666-67。在之间。卵形为2叶n=2、m=6、z=46、λ=0.18841。1-λ=0.81159。
1-λ²=0.964501671
七、材料：

材料选取航空机械选用的比强度高的材质做关键件与屈服强度比值＞3。
轴类零件多用作飞机横梁和起落架选用的材料。如：45CrNiMoVA、50CrVA、42CrMo、35CrMnsiA等。
齿轮凸轮多选用能渗碳淬火、碳氮共渗、氮化、外表面磷化等材料。如：20CrMnTi、20Cr2Ni4A、27SiMn2WvA、38CrMoAL等达到表面高硬度，心部高强度的硬齿面齿轮。
壳体选用40Cr以上的锻造毛坯
外购件轴承按技术标准变更后，2007年新版手册选取。
弹簧选用进口意大利氮气弹簧和日本大同抗拉、抗扭弹簧。八、工艺：

材料热处理外协选军工单位，交通运输机械制造单位，按硬度和金相同时要求合格。
非元齿轮齿廓形用计算机逐个齿单独计算，包括圆柱齿轮的加工均采用数控机床加工。保证了自身范成的齿形，重合度好。
关键件所有项，一般件的关键项，螺旋副等均采用数控机床加工保证中间公差，提高配合质量。
精细的设计制造、检测及例行试验等均按本产品的企标、相关的部标、国标及相关的国际石油学会标准执行。
九、关键技术

a)设定最高转速时的输出扭矩后，要保证恒功率自动无级变速以及在最大的许用旋转扭矩时，行星架的负转速速度应保证在零输出之前达到轴功率分流。控制了输出轴扭矩不会无限增大，这种情况在钻柱防卡阻方面是很重要的。它可以使本机系统能安全快速的达到钻井修井的工艺上限要求。
b)非元齿轮必须由计算机进行逐齿