羅 軍

（中國(guó)石油西部鉆探工程公司吐哈鉆井公司 新疆鄯善）

ZJ40L/2250鉆機(jī)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)配置3臺(tái)G12V190型柴油機(jī)及YOTZJ750型液力偶合正車(chē)減速箱，BC632/8型并車(chē)傳動(dòng)箱，鉆井泵配置2臺(tái)F-1300型泵，柴油機(jī)輸出及動(dòng)力傳動(dòng)如鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖所示。該鉆機(jī)G12V190柴油機(jī)，額定功率為810KW，額定轉(zhuǎn)速為1300 r/min，在實(shí)際工作中最大泵沖只有每分鐘99沖，理論排量38 L/s，而實(shí)際排量只能達(dá)到32～34 L/s。F-1300泵不允許使用直徑190 mm缸套，

圖1 ZJ40L/2250鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖

為滿足鉆井工藝的需求，增大排量，按照現(xiàn)有設(shè)備只能使用2臺(tái)F-1300泵，這樣大大增加了柴油消耗，同時(shí)也增加了柴油機(jī)組、鉆井泵及附屬部件的磨損，所以需要進(jìn)行改進(jìn)。

一、確定方案

F-1300泵的額定沖數(shù)是120沖/min，與99沖/min相比還有很大提升空間，所以只要能合理提高泵沖，就能增加排量，為此提出4種方案件進(jìn)行對(duì)比分析。

（1）增加柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，將目前3臺(tái)1300 r/min的柴油機(jī)更換為1500 r/min的柴油機(jī)，可以提高提高泵沖，但更換柴油機(jī)成本太高。

（2）將3臺(tái)12V190柴油機(jī)更換額定轉(zhuǎn)速為1480 r/min高壓電機(jī)，將泵沖提高到117沖/min，但使用高壓電機(jī)的鉆探區(qū)域受到制約和限制，必須在油田電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)才能使用，因此，在一定程度上還是受到了限制。

（3）更換或改造液力偶合正車(chē)減速箱，減小傳動(dòng)比，液力偶合正車(chē)減速箱屬于通用成型設(shè)備，但專門(mén)定制傳動(dòng)比小的液力偶合正車(chē)減速箱成本較高。

（4）降低并車(chē)傳動(dòng)箱傳動(dòng)比，只需要改變并車(chē)傳動(dòng)箱內(nèi)傳動(dòng)軸與帶泵軸的齒數(shù)，就可以減小傳動(dòng)比，提高鉆井泵排量的目的。該方案不用采購(gòu)設(shè)備，成本很低，也容易實(shí)現(xiàn)，因此采用方案4。

二、改造傳動(dòng)比計(jì)算

原廠鉆機(jī)設(shè)備配置動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，主要設(shè)備參數(shù)：G12V190型柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1300 r/min，YOTZJ750型液力偶合正車(chē)減速箱傳動(dòng)比1.95，BC632/8型并車(chē)傳動(dòng)箱傳動(dòng)軸鏈輪齒數(shù)28，帶泵軸鏈輪齒數(shù)43，F(xiàn)-1300型鉆井泵人字齒輪傳動(dòng)比4.206。

計(jì)算理論泵沖。理論泵沖=1300/[1.95×（43/28）×4.206]=103 沖/min，但是柴油機(jī)帶上負(fù)荷后實(shí)際轉(zhuǎn)速最高達(dá)到1250 r/min，實(shí)際鉆井泵沖=1250/[1.95×（43/28）×4.206]=99.2 沖/min。

該鉆機(jī)實(shí)際泵沖最大只有99.2沖/min，遠(yuǎn)＜120沖/min。把鉆井泵實(shí)際泵沖控制在110～120 r/min，排量可增加到最大。減小并車(chē)傳動(dòng)箱傳動(dòng)比最簡(jiǎn)單的辦法，就是改變并車(chē)箱內(nèi)傳動(dòng)鏈輪齒數(shù)，而增大傳動(dòng)軸齒數(shù)需要改造6個(gè)鏈輪，減小帶泵軸齒數(shù)只需要改造3個(gè)鏈輪，將帶泵軸鏈輪由原來(lái)的43齒改造成37齒，改造后，理論泵沖=120沖/min，實(shí)際泵沖=115.5沖/min。

根據(jù)F-1300泵說(shuō)明書(shū)，安裝180 mm的缸套單沖排量為0.3878 L/s，改造后最大理論排量44.8 L/s。

28A齒數(shù)為35～43的鏈輪，在石油鉆機(jī)并車(chē)傳動(dòng)箱中廣泛應(yīng)用，而且鏈輪減少，鏈條速度變快，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式，作用在帶泵軸上的壓軸力減小，所以沒(méi)有必要再進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，鏈輪齒數(shù)變化，其中心距也相應(yīng)發(fā)生變化，但現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)復(fù)合過(guò)渡鏈節(jié)處理。

三、改造及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

按照上述計(jì)算，將BC632/8型并車(chē)傳動(dòng)箱體內(nèi)1#帶泵軸的2個(gè)鏈輪和2#帶泵軸的1個(gè)鏈輪，均改造成37齒，只需要重新加工3件鏈輪即可，帶泵軸及軸承等部件，1#，2#及3#傳動(dòng)軸不需要改變。改造過(guò)程簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、成本也不高，其他部件的強(qiáng)度可以滿足需求，相比其他鉆機(jī)也沒(méi)有必要進(jìn)行計(jì)算。改進(jìn)方案2012年4月得到四川宏華石油設(shè)備有限公司產(chǎn)品研究所認(rèn)可。

由于鉆井泵上水等方面的損失影響，鉆井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際排量最大只能達(dá)到理論排量44.8 L/s的90%，即36～40 L/s。ZJ40L/2250鉆機(jī)使用5英寸鉆桿最大能承鉆3200 m的井，二開(kāi)（第二次開(kāi)鉆）排量最大需要32～40 L/s，運(yùn)轉(zhuǎn)單泵完全可以滿足鉆井工藝排量需求，又可節(jié)省1臺(tái)泵。F-1300泵沖達(dá)到115.5沖/min，接近額定泵沖，參數(shù)也很合理。

西部鉆探吐哈鉆井公司在2011年6月對(duì)40671隊(duì)、40673隊(duì)、40676隊(duì)進(jìn)行并車(chē)傳動(dòng)箱改造，在吐哈油區(qū)玉東、勝北、丘陵等區(qū)塊進(jìn)行承鉆作業(yè)，均能實(shí)現(xiàn)二開(kāi)單泵完鉆作業(yè)，減少1臺(tái)泵的使用。每部鉆機(jī)減少1臺(tái)泵的使用，可節(jié)省1臺(tái)G12V190柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，按照3200 m的井計(jì)算，每口井可節(jié)省26 t柴油，即可節(jié)省20.8萬(wàn)元，3部鉆機(jī)就可節(jié)省60多萬(wàn)元，達(dá)到預(yù)期效果。

四、結(jié)論

ZJ40L/2250鉆機(jī)改造泵并車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行、成本低、效果好。改造后，鉆井泵沖數(shù)達(dá)到額定沖數(shù)的96%，參數(shù)比較合理。承鉆的井二開(kāi)只需要運(yùn)轉(zhuǎn)單泵，就可以滿足排量需求，在其他排量需求小的工況，可通過(guò)更換缸套來(lái)實(shí)現(xiàn)，減少了鉆井泵和柴油機(jī)的磨損，燃油成本可大大節(jié)省。