淺井快裝鉆機的研制

黃峰

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淺井快裝鉆機的研制

黃峰

（中石化四機石油機械有限公司，湖北 荊州 434024）

我公司研制的ZJ30DB快裝鉆機搬家移運模塊少，各模塊運輸尺寸、重量合國內(nèi)道路運輸要求，是適應(yīng)國內(nèi)路況的一種快裝鉆機，可以作為替代大慶130鉆機、車載ZJ30CZ鉆機的一種模塊鉆機。本鉆機采用了不抽大繩的設(shè)計，運輸時井架上下體、游車大鉤、導(dǎo)繩機、鉆井大繩是一個模塊，減少了運輸模塊的同時節(jié)省了安裝時間，鉆機采用全液壓起升和下放，可遠程控制，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安全性高。

模塊快裝鉆機；不抽繩設(shè)計；運輸模塊；全液壓起升

1 引言

目前國內(nèi)市場上存在的淺井鉆機以大慶130型鉆機和車載ZJ30CZ鉆機為主。大慶130鉆機作為老舊機型，為箱疊式結(jié)構(gòu)、機械傳動方式，存在能源利用率低、拆機時需要拆卸成數(shù)量較多的散件、搬家移運再安裝效率低等缺陷，現(xiàn)在正處于更新?lián)Q代的階段；車載ZJ30CZ鉆機作為替代大慶130的主流機型，雖然模塊少，搬家移運再安裝的速度較快，但是隨著國家對特種移運車輛要求越來越嚴(yán)格，也存在主車長度過長、轉(zhuǎn)彎半徑過大、整體裝備質(zhì)量過重、上路移運困難、需要辦理特種車輛證件等問題。目前國內(nèi)市場急需一種能夠快速移運安裝的模塊鉆機。

我公司研制的模塊ZJ30DB鉆機便于拆卸、移運、再安裝，大多數(shù)運輸模塊尺寸符合國內(nèi)道路要求，設(shè)計搬家移運時間24 h，極其適合國內(nèi)鉆井使用。

2 鉆機結(jié)構(gòu)組成

本鉆機設(shè)計為交流變頻驅(qū)動鉆機，由井架總成、鉆臺總成、絞車總成三部分組成。井架總成由兩個井架底座、井架下體、井架上體、天車組成，雙井架底座與井架下體采用銷軸連接，井架下體和井架上體為伸縮套裝式，通過伸縮油缸起升，天車和井架上體固定在一起。鉆臺總成下層基座、中層立柱、左右上座及轉(zhuǎn)盤梁立根盒模塊組成，其中轉(zhuǎn)盤梁立根盒模塊集成由400 kW交流變頻電機、減速箱、轉(zhuǎn)盤等組成的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置。絞車由一個600 kW交流變頻電機、減速箱、應(yīng)急電機、主滾筒等組成，主滾筒上方設(shè)有排繩裝置，另外為減少散件數(shù)量，絞車橇上還集成了一個0.9 m3的儲氣罐和盤剎液壓站，并留有維護通道。鉆機的具體技術(shù)指標(biāo)參數(shù)如表1所示。

3 鉆機運輸模塊劃分

鉆機井架總成劃分為4個運輸模塊，分別是井架底座模塊（2個）、井架上下體合套模塊、二層臺模塊。本鉆機經(jīng)過對井架的優(yōu)化減重，特別進行了拆機不抽大繩的設(shè)計，拆機時可以不用將鉆井大繩抽出，減輕了井場作業(yè)工作強度。通過完成指定的、簡單的操作步驟，游車大鉤、導(dǎo)繩機、鉆井大繩可在井架下放后與井架上下體模塊集成為一體運輸。鉆臺模塊劃分為左中右3個模塊，分別是左側(cè)箱模塊、右側(cè)箱模塊、轉(zhuǎn)盤梁立根盒模塊。絞車模塊為單獨的一個模塊。鉆機的各運輸模塊見表2所示，詳見圖1～圖6.

表1 ZJ30DB鉆機主要技術(shù)參數(shù)

名稱參數(shù) 鉆探范圍φ127 mm（5"）鉆桿 1 500～2 500 mφ114 mm（4 1/2"）鉆桿 1 600～3 000 m 最大鉤載1 800 kN 絞車輸入功率600 kW（800 HP） 絞車擋數(shù)1F+1R，交流電機驅(qū)動 主剎車液壓盤式剎車 輔助剎車能耗制動 轉(zhuǎn)盤開口名義直徑φ698.5 mm（27-1/2″） 轉(zhuǎn)盤擋數(shù)1F+1R擋無級調(diào)速 井架型式及有效高度K型，前開口伸縮，33 m 鉆臺型式旋升式 油缸整體起升 鉆臺高度6 m 鉆臺凈空高度4.8 m 傳動方式AC-DC-AC

4 鉆機的起升和下放

本鉆機鉆臺、井架均為前倒式，利用一組起升油缸起升。在低位安裝好鉆臺、井架（含固定好的游車大鉤）和起升油缸后，利用放在地面上的絞車作為配重。

鉆機具體起升步驟如下：①使用起升油缸將井架起升至直立狀態(tài)，在井架接近直立狀態(tài)時設(shè)計有緩沖油缸，提升井架起升安全性；②收回與井架連接的穿銷油缸，將起升油缸沿導(dǎo)向系統(tǒng)收回至鉆臺起升連接處，同時拆除井架上固定的游車大鉤固定裝置，使用主絞車將游車大鉤下放至鉆臺面；③安裝鉆臺起升連接銷，使用起升油缸起升鉆臺，鉆臺起升到位后安裝立柱壓縮桿上的連接銷；④拔出鉆臺起升連接銷，將起升油缸沿導(dǎo)向系統(tǒng)完全回收；⑤使用伸縮油缸起升井架上體，利用鎖銷油缸鎖住井架上體。鉆井下放為鉆機起升的逆過程。

表2 ZJ30DB運輸模塊匯總表

序號名 稱外形尺寸（不含牽引車及運輸車）/mm重量/t數(shù)量 1鉆臺左側(cè)箱模塊13 300×3 000×2 90027 5001 2鉆臺右側(cè)箱模塊13 300×3 200×2 90028 2001 3轉(zhuǎn)盤梁和立根盒模塊8 800×3 200×1 40024 5001 4井架底座模塊13 300×1 900×2 8009 6002 5井架上下體模塊14 800×3 600×2 90029 2001 6二層臺模塊5 600×3 600×2 4004 2001 7絞車模塊8 100×3 100×2 60024 0001

本起升系統(tǒng)為全液壓系統(tǒng)，設(shè)計有起升油缸、緩沖油缸、穿銷油缸、伸縮油缸、鎖銷油缸等，系統(tǒng)體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、運動慣性小、安全性高、操作控制方便。

起升油缸還設(shè)計了起升同步控制系統(tǒng)和無載回收旁通回路，可以實現(xiàn)起升系統(tǒng)的遠程遙控、控制起升油缸的同步性，并增加油缸的空載回收速度，從而提升了鉆機起升下放的安全性和效率。

圖1 運輸模塊一：井架上下體模塊

圖2 運輸模塊二：井架底座模塊

圖4 運輸模塊四和五：鉆臺左右側(cè)箱模塊（2個）

圖5 運輸模塊六：轉(zhuǎn)盤梁立根盒模塊

5 現(xiàn)場應(yīng)用

本鉆機首臺制造后經(jīng)油田現(xiàn)場使用，60 km內(nèi)拆機移運再安裝時間在3.5個工作日左右，基本達到預(yù)期目標(biāo)，后續(xù)仍然需要對一些存在的細(xì)節(jié)問題進行改進完善，安裝時間仍可進一步縮短。本鉆機的研制得到勝利渤海鉆井總公司的大力支持與協(xié)助，在此表示衷心的感謝！

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2095－6835（2019）07－0126－02

TE922

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.126

黃峰（1986—），主要研究方向為模塊鉆機設(shè)計及配套。

〔編輯：王霞〕