BZT1500拖車式水井鉆機的研制

張金山

（山東濱州市鍛壓機械廠 技術(shù)中心，山東 濱州 256600）

近年來隨著一帶一路的開發(fā)，國產(chǎn)設(shè)備逐漸走出國門，以其質(zhì)優(yōu)價廉的優(yōu)勢得到國外用戶的高度認可。針對中亞非洲等沙漠地區(qū)客戶深水井及淺層油氣井的鉆井修井需求，我們立項研發(fā)1500m拖車式水井鉆機。

1 研發(fā)背景

近兩年我單位多次接到中亞北非客戶的1500m拖車鉆機的詢盤信息，而且要求要配套石油鉆桿，兼顧深水井及淺層油氣井的鉆井修井需求?？墒?，市場上針對中亞非洲沙漠地區(qū)1000m～1500m水井鉆井工況的拖車式鉆機并不多見。為了實現(xiàn)這種鉆井需要，國外客戶多是采用小型車裝石油鉆機或修井機代替水井鉆機使用，但這樣大材小用會造成設(shè)備人員的極大浪費，經(jīng)濟效益較差。再有，市場上僅有的產(chǎn)品也多是采用固定長度鉆塔，配套專用水井鉆桿，采用上下墊叉配合轉(zhuǎn)盤卸扣，無法配套符合API標(biāo)準的石油鉆桿，無法使用三吊一卡，不能兼顧淺層油氣井鉆井修井需要。基于這種現(xiàn)狀，我們在充分市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，為了滿足客戶的多用途使用需要，專門研制了BZT1500拖車式水井鉆機。

2 鉆機概述及工作原理

BZT1500拖車式水井鉆機是我廠自主研發(fā)的全新機型。該鉆機專門為滿足干旱沙漠地區(qū)1500m超深水井及淺層油氣井鉆井工況設(shè)計。布局合理、配套完善、運輸方便、性能可靠。配備不同的鉆具，可以實現(xiàn)多種鉆井工藝，如泥漿鉆進，空氣泡沫鉆進、氣動潛孔錘鉆進、氣舉反循環(huán)鉆進等。也可以適應(yīng)粘土層、砂土層、風(fēng)化巖、基巖等不同地質(zhì)條件的施工。

2.1 鉆機的整體結(jié)構(gòu)

該鉆機主要由拖車底盤、動力站、中間車、泥漿泵、、發(fā)電機、變速箱、主卷揚、副卷揚、水剎車、轉(zhuǎn)盤、鉆塔、鉆具系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)液壓系統(tǒng)等組成。所有鉆井部件均安裝在3軸拖車上，運輸移位方便。

鉆井動力由動力站（柴油機+分動箱）輸出中間車，將動力分別傳遞到泥漿泵和主機。分動箱上安裝有液壓泵，為液壓系統(tǒng)提供動力。主機通過變速箱帶動主副卷揚和貓頭，變速箱通過萬向軸帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤又通過滾子方補心帶動主桿旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)鉆井作業(yè)。

2.2 鉆機的主要技術(shù)參數(shù)

BZT1500車裝水井鉆機的主要技術(shù)參數(shù)如下。

2.2.1 名義鉆深

配鉆桿：3-1/2″（89mm）；名義最大鉆井深度1500m；

配鉆桿：4-1/2″（114mm）；名義最大鉆井深度1200m；

配鉆桿：5″（127mm）；名義最大鉆井深度1000m。

2.2.2 轉(zhuǎn)盤

轉(zhuǎn)盤通徑：660mm；轉(zhuǎn)盤扭矩：25kN·m；

轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速（正、反轉(zhuǎn)）：37r/min，52r/min，84r/min，145r/min。

2.2.3 提升能力

主卷揚單繩提升力9t；主鉤三輪，吊重54t；

主卷揚繩速 ：0.84m/s，1.90m/s，3.3m/s。

副卷揚單繩提升力5t；副鉤兩輪，吊重20t；

副卷揚繩速 ：0.36m/s，0.82m/s，1.42m/s。

2.2.4 配套動力

發(fā)動機型號：重康NTA855-C360。

額定功率/轉(zhuǎn)速：269kW/2100rpm。

最大扭矩/轉(zhuǎn)速：1460N.m/1400rpm；怠速：625rp。

2.2.5 鉆塔

鉆塔有效高度：18482mm，最大承重60t。

2.2.6 鉆具

主鉆桿長度：12192mm；對邊寬度108mm×108mm。副鉆桿長度：9300mm～9600mm。

2.2.7 水龍頭

水龍為下置密封，承壓10MPa，水龍頭承重65t，中心管通徑63mm。

2.2.8 泥漿泵BW1200/7B

公稱排量：1200L/min；額定壓力：7MPa。

吸水口直徑：203mm（8寸）；排水口直徑：75mm（3寸）。

2.2.9 液壓系統(tǒng)

（1）齒輪泵參數(shù)：型號：CB-F532；排量：32ml/r,額定工作壓力20Mpa，最高壓力25MPa。

（2）系統(tǒng)工作壓力18MPa。

2.2.10 拖車底盤參數(shù)

3軸全掛車，前單橋+后雙橋，每橋最小承重13t，底盤最大總質(zhì)量40t。

軸距8000mm+1310mm，后懸3240mm。后雙橋為雙胎，輪胎規(guī)格12R22.5。

2.2.11 整機尺寸

運輸尺寸：長×寬×高=15500mm×2800mm×4400mm。

3 鉆機的主要特點

首先，本機專門設(shè)計了直立式油缸伸縮鉆塔，可以配套三吊一卡，方便用戶使用API石油鉆桿鉆井施工。其次，拖車底盤采用半掛全掛車兩用設(shè)計，增加了整機的穩(wěn)定性，又兼顧了運輸?shù)谋憷浴５谌?，鉆機柴油機和配套分動箱均采用國際知名品牌，便于國外客戶維護，性能安全可靠。第四，配置大通徑轉(zhuǎn)盤，方便客戶下套管。第五，鉆塔后專門設(shè)計了鉆臺和滑道，方便用戶起下鉆具。

BZT1500鉆機各部件特點如下。

3.1 底盤的特點

BZT1500鉆機采用3軸40t全掛半掛兩用底盤。拖車可以與多種牽引車相匹配，前單橋后雙橋結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤式牽引架，雙管路斷氣剎車。底盤主梁采用610L高強度異型工字梁結(jié)構(gòu)，剛性大強度高。底盤輪胎選用12R22.5，寬斷面越野花紋鋼絲胎，更適用野外的路況。底盤兩側(cè)設(shè)計有0.5m寬走臺板，方便作業(yè)人員施工操作。底盤安裝有四支25t液壓機械雙鎖緊油缸，和一對后機械支腿，方便鉆機底盤的調(diào)平，確保鉆井時整機的穩(wěn)定。

3.2 鉆塔的特點

BZT1500鉆機本鉆機采用K型桁架結(jié)構(gòu)直立伸縮式鉆塔。鉆塔由外塔、內(nèi)塔、天輪組、高懸輪、伸縮油缸、承重機構(gòu)、爬梯、二層臺等部分組成。鉆機采用液壓油缸起塔，內(nèi)塔采用背面雙油缸伸縮，通過油缸旋轉(zhuǎn)式承重機構(gòu)將內(nèi)塔受力作用在外塔上。結(jié)構(gòu)合理、承重大、安全可靠。鉆塔上吊裝有兩把機械大鉗，可以實現(xiàn)三吊一卡上卸扣。鉆塔上設(shè)計有二層臺，方便用戶停靠鉆桿、摘掛吊卡，提高提鉆效率。

3.3 上裝動力的特點

BZT1500鉆機上裝動力選用康明斯NTA855-C360水冷四沖程增壓空冷柴油機，最大功率269KW/2100rpm，柴油機后安裝有WPT離合器分動箱（1進3出結(jié)構(gòu)）。柴油機性能可靠，動力充沛，分動箱結(jié)構(gòu)合理，操控方便。

3.4 主機的特點

本鉆機主機采用皮帶輸入機械傳動，帶過載保護功能，防止鉆機超載損壞。主機變速采用手柄凸輪曲線軌道變速，帶有檔位定位功能。變速平穩(wěn)，定位準確，不易脫檔。

主機配備水剎車機構(gòu)，當(dāng)深孔鉆進下放鉆具時，能夠減少制動閘帶和卷筒的磨損，減輕卷筒制動鼓的發(fā)熱，對下放鉆具的輔助制動。主機還配置有貓頭機構(gòu)、雙機械卷揚，大通徑轉(zhuǎn)盤，方便用戶上卸鉆桿、起下鉆具。

3.5 水循環(huán)系統(tǒng)的特點

鉆機配置有BW1200/7B大排量泥漿泵，配有帶由壬的高壓水循環(huán)管路，大承載力下置密封SL65水龍頭，能夠保證鉆井作業(yè)的順利完成

3.6 鉆臺的特點

鉆臺空間大，高度可調(diào)，四周帶護欄，可與底盤連成一體。鉆臺上還開有大小鼠洞，方便摘掛方鉆桿和鉆桿。鉆臺后部還專門設(shè)計了滑道和上下鉆桿軌道，配合小車，可以快速加接單根。

4 產(chǎn)生的效益

BZT1500鉆機自投入生產(chǎn)以來，受到國外客戶的歡迎，現(xiàn)已累計出口北非4臺，累計進尺超過10000m，為企業(yè)和用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。我廠鉆機在埃及沙漠地區(qū)鉆進1200m農(nóng)業(yè)灌溉井。

5 結(jié)語

實踐證明，BZT1500鉆機的設(shè)計能夠滿足沙漠地區(qū)超深層水井的鉆井需要，是1500m內(nèi)大口徑深水井以及淺層油氣井鉆鑿的理想設(shè)備。希望，今后通過鉆井施工用戶的使用反饋，本產(chǎn)品能夠持續(xù)改進更加完善，創(chuàng)造更好的社會效益。