XJ250P修井洗井車的設(shè)計

陳自華 李重藝

【摘要】XJ250P修井洗井車由自走式底盤和修井專用裝置及泥漿泵三大部分組成，裝機功率350KW（475 HP），最大鉤載675KN。修井機的設(shè)計嚴格按照APISpec規(guī)范和我國石油行業(yè)標準，在總體設(shè)計方案、動力配置、并車方式、底盤系統(tǒng)、絞車傳動系統(tǒng)和井架結(jié)構(gòu)等方面在吸取國外同類設(shè)備優(yōu)點的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)的實際情況加以改進，使其在國際、國內(nèi)石油裝備市場上確保通用性和先進性。

【關(guān)鍵詞】修井洗井車 結(jié)構(gòu)設(shè)計 方案設(shè)計

1 整體方案設(shè)計

XJ250P修井洗井車為雙滾筒車裝自走式修井和洗井設(shè)備，該設(shè)備具修井、洗井、泥漿泵為一體的油田專用設(shè)備，它要滿足修井機作業(yè)工藝，可以進行油水井小修作業(yè)，還能滿足洗井作業(yè)工藝的要求。適用于油田環(huán)境及其它粗糙地形，能對油氣井進行修井和洗井作業(yè)。

該車驅(qū)動型式為8×8，第一橋、第二橋為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，第三和第四橋為驅(qū)動橋；第一、二橋采用鋼板彈簧懸掛，三、四橋采用平衡梁懸掛。

整車動力系統(tǒng)由CAT C 15（475HP）發(fā)動機和BY 503H變矩器組成。通過兩個分動箱把動力分別分配底盤、車上裝置及泥漿泵。

車上作業(yè)部分由角傳動箱、撈砂滾筒、主滾筒、絞車剎車系統(tǒng)、輔助剎車系統(tǒng)、泥漿泵、灌注系統(tǒng)、高低壓管匯、井架總成、液氣電控制系統(tǒng)及儀表系統(tǒng)組成。井架為Π形兩節(jié)伸縮式結(jié)構(gòu)。設(shè)備所有控制都集中在司鉆控制臺上，方便簡捷。

2 部件方案設(shè)計2.1 泥漿泵安裝方案

XJ250P修井洗井車泥漿泵安裝的位置是該項目整體方案必須解決的問題。按照協(xié)議要求分析討論，具體方案有兩種：

一是泥漿泵安裝車體中部，動力系統(tǒng)與絞車總成之間；

二是泥漿泵安裝在車體尾部，絞車總成與井架斜支撐之間。

對上述兩種方案進行分析，具體性能及優(yōu)缺點對比如下表1所示：

由上表可以看出，泥漿泵安裝在車體中部即第一方案的優(yōu)點多，因此我們選擇第一方案。

2.2 動力系統(tǒng)設(shè)計

該設(shè)備主要有三大功能：提升、泥漿泵，發(fā)動機的功率分配主要有四個方面；

提升系統(tǒng) 要滿足游車大鉤最大提升負荷675k N，以0.13m/s速度運行，總效率為0 . 6 4。則提升系統(tǒng)凈功率為 P=675000×0.13=87.75 kW；

發(fā)動機需提供功率為PH=87.75/0.64=137 kW；

泥漿系統(tǒng) 滿足泥漿泵最大排量0.9m3/ min，最大輸出壓力為14MPa（2000PSI），選擇四機廠生產(chǎn)的3ZB20-170柱塞泵，其參數(shù)如下：

持續(xù)水功率為：150HHP（112 kW）；間斷水功率為：200HHP（149 kW）；柱塞沖程： 4”；

柱塞最大沖次：300沖/min；

最高輸出壓力：20MPa；

容積效率為： 85%。

鏈條箱傳動效率為0.95，齒輪箱傳動效率為0.98，傳動軸傳動效率為0.98，則泥漿泵總效率為0.98×0.98×0.98×0.85=0.776

動力端潤滑油泵排量為0.025m3/min，壓力為2.5MPa；液力端潤滑油泵排量為0.01m3/min，壓力為10MPa。

則潤滑總功率為PL=0.025×2500/60+0.0 1×10000/60=2.7 kW。

灌注泵最大排量為2m3/min，壓力為0.35MPa，泵水功率為19kW，油泵及管線容積效率為0.8～0.9，馬達效率為0.9。則發(fā)動機需提供功率PS=19/（0.9×0.8）=27 kW。

發(fā)動機需提供給泥漿泵系統(tǒng)總功率為PM= PW/0.776+PL+PS=174 kW。

另外，發(fā)動機自身需消耗功率有：

A、空壓機T U F L - 1 0 0 0：P A P = P×Q=0.8MPa×0.67m3=9kW。

B、發(fā)動機自身消耗：PMOTOR=15 kW（按發(fā)動機功率的5%～10%）。按兩種作業(yè)工藝同時工作：發(fā)動機需提供功率：

P= PR+PI+PMOTOR+PAP =335kW。

兩種作業(yè)工況同時工作在實際現(xiàn)場比較多，因此，我們選擇CATC 15發(fā)動機，功率為350KW是滿足工作要求。

2.3 方案分析

從整體性能及可靠性上考慮，我們最終決定采用泥漿泵安裝在車體中部方案。其性能完全滿足技術(shù)協(xié)議中要求，能夠完成修井、洗井、大修、鉆水泥塞和鉆探淺井等作業(yè)。

3 結(jié)論

該設(shè)備是具修井、洗井、泥漿泵為一體的油田專用設(shè)備，它要滿足修井機作業(yè)工藝，可以進行油水井小修作業(yè)，而且可以滿足洗井作業(yè)工藝的要求。一機多用，在作業(yè)工藝性、經(jīng)濟性、操作合理性都具有極其重要的意義。

研制開發(fā)的XJC250P修井洗井車，實現(xiàn)了產(chǎn)品的國產(chǎn)化，替代同類設(shè)備的進口產(chǎn)品，達到了國際先進水平。該項目從方案研究、總體設(shè)計、主要技術(shù)指標的確定將堅持高起點、高質(zhì)量的原則，盡可能采用國內(nèi)外成熟的先進技術(shù)，瞄準和跟蹤國外先進技術(shù)水平。

作者簡介

陳自華，1972年出生，畢業(yè)于石油大學（華東）液壓與控制專業(yè)（華東），現(xiàn)就職于江漢石油管理局第四石油機械廠外貿(mào)辦。