机电设施绞车的研制与使用

绞车的功能包括起升和下放钻具（方钻杆、钻杆、钻铤、钻头等）；在钻井过程中，悬

吊部分钻具质量，以控制钻压；能够应付、处理井下复杂事故；在钻机安装与拆卸时，需要
绞车整体起立和下放井架；固井作业时，完成下套管工作。
　　从钻井工作对绞车的基本要求和绞车的功能看，一旦绞车出现故障，整个钻井工作就
会瘫痪，甚至导致巨大的经济损失，因此必须有较高的可靠性。多年来，石油科技工作者一
直深入绞车的研制工作，先后发展了多种形式的绞车。
　　

a）从动力上分类，绞车类型主要有柴油机驱动（包括柴油机直接驱动和柴油机加液力

驱动）、电驱动（包括直流电驱动和交流电驱动）和全液压驱动等。其中直流电驱动又包括
直流直流（

DC-DC）、可控硅直流（AC-SCR-DC）驱动 2 种，交流电驱动又分为交流交流

（

AC-AC）、交流变频（AC-VFD-AC）驱动 2 种。实际上也可分为机械驱动和电驱动 2 种。

机械驱动绞车基本模式相同，结构较为复杂；而电驱动绞车有较大的发展，且绞车结构逐
步趋于简单化。
　　

b）从结构上分类，绞车一般可分为 5 种类型，即单轴、双轴、3 轴、5 轴和各为单轴的主、

辅绞车等。一般的单轴绞车是将滚筒和猫头装在同一根轴上操作，缺点是猫头轴转速偏高，
位置过低，操作不便。
　　双轴绞车是将滚筒和猫头各自装在

2 根轴上，依靠链条传动联系在一起，缺点在于变

速机构与传动系统采用了齿轮传动和链条传动

2 种方式，使用、维护、保养不便。3 轴绞车能

实现独立的

3 低 1 高档转速，转盘也可通过绞车传动，是目前常用的绞车结构型式。5 轴绞

车可实现正倒多种变速，是重型和超重型绞车的典型方案。不足之处在于结构复杂、效率低。
　　

c）从变速调节可分为 1 档、2 档、4 档、6 档以及变频无级调速等多种型式。1 档、2 档变速

也多使用在电驱动钻机上，其变速过程通过交流变频系统或

SCR 控制系统实现，依靠电机

反转实现倒档；

4 档变速一般采用内变速 22=4 乘法变速机构进行设计，反转靠电机换向或

内部换向装置完成；

6 档变速一般采用内变速 32=6 乘法变速机构进行设计，多考虑在机械

传动情况下使用，倒档完全靠齿轮换向装置实现。最先进的是交流变频电驱动无级调速绞车
型式。
　　

1 国内外石油钻机绞车的发展现状多年来，世界石油钻机一直采用多轴结构和链条传

动绞车，绞车总体设计存在着体积大和质量重等缺点，影响了其应用与发展。现代钻机，尤
其是海洋钻机，都迫切需要一种体积小和质量轻的新型结构绞车。

90 年代中后期，德国、挪

威、加拿大和美国等国家均开发出新型单轴齿轮传动绞车，其优点是体积小，质量轻，突破
了多轴结构和链条传动的传统模式，大大提高了现代绞车的技术经济指标。
　　这种新型绞车在钻井实践中取得了较好的作业效果和较高的经济效益，具有广阔的发
展前途。上述国家的公司研究开发的单轴齿轮传动绞车，基本上代表了当今最先进的绞车型
式，总结来说具有以下特点：①绞车适用于

AC-SCR-DC 驱动、AC 变频电驱动和液压驱动，

不适用于机械驱动。
　　②绞车适用于多电动机或多液压马达传动，不适用于单电动机或单马达传动。
　　③只有

1 根滚筒轴，动力经过齿轮变速箱之后，从滚筒的一侧或两侧传动绞车。

　　④电驱动绞车采用

3 或 4 档齿轮变速箱，液压驱动绞车采用 1 档或 4 档齿轮变速箱。

　　⑤采用液控盘式刹车或计算机控多盘刹车。
　　⑥采用自动送钻装置。
　　多年来，我国石油钻井装备技术水平与国外相比还有一定差距，目前各油田在用钻机
主要是机械驱动钻机。进入