王志忠 蔡金萍 張正芳 姚培生 王亞朋 張宏宇

（1.南陽二機(jī)石油裝備（集團(tuán)）有限公司，河南 南陽 473065；2.南陽防爆集團(tuán)股份有限公司，河南 南陽 473065）

一種適應(yīng)低溫環(huán)境的快速移運(yùn)半拖掛鉆臺

王志忠1蔡金萍1張正芳1姚培生1王亞朋2張宏宇2

（1.南陽二機(jī)石油裝備（集團(tuán)）有限公司，河南 南陽 473065；2.南陽防爆集團(tuán)股份有限公司，河南 南陽 473065）

為解決車裝鉆機(jī)鉆臺存在的運(yùn)輸模塊較多、安裝拆卸費(fèi)時(shí)、井場轉(zhuǎn)運(yùn)慢、吊裝不安全等問題。研制了一種半拖掛鉆臺，其通過具有牽引鵝頸的底座和裝有剛性懸掛的后車架連接在一起，在牽引車作用下實(shí)現(xiàn)快速移運(yùn)。最大程度的節(jié)約鉆機(jī)的轉(zhuǎn)場搬家時(shí)間，并且具備在高寒低溫環(huán)境下工作的能力。

半拖掛；快速移運(yùn)；鉆臺；低溫環(huán)境

隨著鉆井市場競爭日趨激烈，快速移運(yùn)鉆機(jī)在國內(nèi)外鉆井市場的需求越來越大。國內(nèi)車裝鉆機(jī)，主機(jī)部分通過自行走或半拖掛實(shí)現(xiàn)快速移運(yùn)，但鉆臺底座部分大多還采用普通的模塊化運(yùn)輸[1]。

公司以前的TZT160抽拉式半拖掛鉆臺，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝效率低，且受道路運(yùn)輸限制，鉆臺工作高度只能到5.5米多，已不能滿足較深鉆井的作業(yè)要求。為此，研發(fā)了一種旋升式半拖掛鉆臺，工作高度達(dá)到7米，能夠?qū)崿F(xiàn)快速移運(yùn)，同時(shí)具備在高寒低溫環(huán)境下工作的能力。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)組成。該半拖掛鉆臺移運(yùn)系統(tǒng)主要由底座、后車架、剛性懸掛、電氣路、液壓支腿等組成。主要是通過具有牽引鵝頸的底座和裝有剛性懸掛的后車架連接在一起，使鉆臺形成半拖掛結(jié)構(gòu)。牽引車通過底座前部的牽引鵝頸上的牽引銷，拖動半拖掛鉆臺，實(shí)現(xiàn)鉆臺的快速移運(yùn)的。底座移運(yùn)時(shí)作為車架使用。移運(yùn)狀態(tài)如圖1。

1.輪胎 2.剛性懸掛 3.后車架 4.立柱 5.底座 6.臺體 7.液壓支腿 8.牽引鵝頸 9.牽引銷 10.牽引車

1.2 工作原理。鉆臺底座移運(yùn)前，先將后車架通過連接裝置安裝在底座尾部，然后通過底座前部的兩個(gè)液壓支腿，使底座繞后車架剛性懸掛的中部的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，直到底座前部的牽引鵝頸的高度與牽引車鞍座高度相適應(yīng)，然后使鵝頸上的牽引銷和牽引車相連，收起底座前部的液壓支腿；連接控制行駛的電、氣路。即可實(shí)現(xiàn)鉆臺的快速移運(yùn)。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

2.1 后車架與底座的連接結(jié)構(gòu)。后車架分為左右兩部分，分別與底座通過連接裝置相連接。連接裝置分兩部分，前部為銷軸、耳板，后部為銷軸、連接環(huán)，使后車架鵝頸和底座結(jié)合面的前、后部都連接起來。同時(shí)后車架鵝頸和底座結(jié)合處鑲嵌承載裝置，其在移運(yùn)過程中起傳遞力的作用。在后車架的尾部，設(shè)一橫梁，使左右后車架保持平行并成為一整體，有利于一線雙橋懸掛及輪胎搖擺時(shí)的平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 鉆臺的液壓缸起升。鉆臺的旋升采用液壓缸起升，液壓缸安裝在在臺體內(nèi)部，隨著活塞桿地伸出，鉆臺立柱形成的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，使鉆臺逐漸旋升，直到豎直狀態(tài)。鉆臺采用液壓缸起升，操作簡便、性能穩(wěn)定、節(jié)約時(shí)間。

2.3 旋升豎直限位裝置

為防止鉆臺臺體旋升過位，在后立柱和底座短立柱之間設(shè)置豎直、水平限位板，當(dāng)鉆臺旋至豎直位置時(shí)，兩限位板貼緊，穿上銷軸，使平行四邊形鉆臺處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4 適用低溫環(huán)境的措施。對鉆臺的主要受力件如轉(zhuǎn)盤承載梁、立柱等，采用低溫材料和低溫焊材。同時(shí)設(shè)置保溫、供熱措施對鉆臺保溫，以確保材料的性能。例如通過專門的加熱裝置對轉(zhuǎn)盤承載梁、立根盒、井架基礎(chǔ)、底座等部位進(jìn)行蒸汽加熱，鉆臺臺面設(shè)置防風(fēng)墻等。

3 計(jì)算及試驗(yàn)

利用有限元分析軟件ANSYS，對鉆臺移運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算與分析。經(jīng)計(jì)算底座與前鵝頸連接處應(yīng)力最大值為203MPa，其結(jié)果符合API 4F要求。

鉆臺進(jìn)行了500公里的廠內(nèi)行駛試驗(yàn)和多次現(xiàn)場移運(yùn)試驗(yàn)，分別對鉆臺的剎車、制動各項(xiàng)性能進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)表明該半拖掛鉆臺滿足低速移運(yùn)的要求。

4 結(jié)語

該半拖掛鉆臺結(jié)構(gòu)簡單、移運(yùn)方便、有效地節(jié)約了搬家時(shí)間，提高了車裝鉆機(jī)系統(tǒng)移運(yùn)的便捷、靈活性。

先后多次出口俄羅斯市場，通過現(xiàn)場跟蹤和用戶反饋，一致認(rèn)為移運(yùn)性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝快捷方便，市場前景廣闊。

[1]王小權(quán)，張建偉，代大良，許建民，張丙中，黃建華，黃凌江，劉情.國產(chǎn)快速移運(yùn)鉆機(jī)存在的問題及改進(jìn)建議[J].石油機(jī)械，2007（10）：69-71.

[2]尹永晶，楊漢立，胡德祥.車裝鉆機(jī)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2002.

TE922

A

1671-0037（2014）10-90-1

王志忠（1979-），工程師，研究方向：石油鉆修機(jī)設(shè)計(jì)。