朱榮威

（中石化四機石油機械有限公司，湖北 荊州 434024）

1 引言

為加強超限運輸車輛行駛公路管理，保障公路設(shè)施和人民生命財產(chǎn)安全，根據(jù)《公路法》《公路安全保護條例》等法律、行政法規(guī)，工業(yè)和信息化部制定GB 1589—2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》，并專門增加了對油田專用車的要求。為貫徹《中華人民共和國大氣污染防治法》，嚴格控制機動車污染，加強節(jié)能減排，環(huán)境保護部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布的“關(guān)于實施第五階段機動車排放標準的公告”的要求，全國自2017-07-01 起，所有制造、進口、銷售和注冊登記的重型柴油車，須符合國V排放標準要求。機動車安全管理最基本的技術(shù)標準GB 7258—2017《機動車運行安全技術(shù)條件》以及其他汽車標準相續(xù)修訂實施。原XJ900 修井機由于不能滿足這些標準和要求，已不能上國家汽車公告、不能上牌落戶和上路行駛，企業(yè)也不準生產(chǎn)和銷售，為此，中石化四機石油機械有限公司組織專業(yè)設(shè)計人員，成功研制出XJ900 改進型修井機。

2 總體方案

XJ900 改進型修井機是車載式修井設(shè)備，最大鉤載900 kN，額定鉤載600 kN，大修深度3 200 m（2 7/8″ 鉆桿）、2 500 m（3-1/2″ 鉆桿），適用于中深油氣井的大修作業(yè)[1]。XJ900改進型修井機的動力系統(tǒng)采用“國V排放發(fā)動機+液力變速箱”技術(shù)方案；來自發(fā)動機的動力經(jīng)分動箱將動力傳給車上作業(yè)部分和底盤行走部分。分動箱的上部動力輸出口經(jīng)傳動軸傳至角傳動箱，再經(jīng)鏈條傳至主滾筒，通過離合器控制主滾筒實現(xiàn)提升作業(yè)。分動箱的下部動力輸出口由傳動軸分配給底盤前、后車橋，實現(xiàn)主機車的行駛。車上動力和底盤動力通過設(shè)置在分動箱上的操作手柄來控制，保證車上作業(yè)和底盤行駛不同時使用。整機前后橋載荷合理分配，保證良好的行駛和越野性能。各個核心部件均有足夠的操作維護空間，可供操作人員安全方便地維護保養(yǎng)。

XJ900 改進型修井機嚴格按標準設(shè)計，符合API Spec 4F《鉆井和修井井架、底座規(guī)范》第4 版、API Spec 8C《鉆井和采油提升設(shè)備規(guī)范（PSL1 級和PSL2 級）》第5 版、API Spec 9A《鋼絲繩規(guī)范》第26 版、API Spec Q1 《石油、石化和天然氣工業(yè)質(zhì)量綱要規(guī)范》第9 版、GB/T 23505—2017《石油天然氣工業(yè)鉆機和修井機》、GB 1589—2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》、GB 7258—2017《機動車運行安全技術(shù)條件》等，確保能達到在國內(nèi)外石油裝備市場的通用性和先進性。

改進型XJ900 修井機整機結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 改進型XJ900 修井機整機結(jié)構(gòu)示意圖

3 技術(shù)分析

按GB 1589—2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》對油田專用作業(yè)車要求，XJ900 修井機整機寬度最大限值2 550 mm、高度最大限值4 000 mm。而原XJ900 修井機按QC/T 739—2005《油田專用車輛通用技術(shù)條件》進行設(shè)計，要求整車寬度不能超過3.4 m，高度不能超過4.9 m。顯然，新標準GB 1589—2016 實施，對修井機外形尺寸有更嚴的要求，原XJ900 修井機移運狀態(tài)下高度和寬度均不符合該強制標準對外形尺寸的限制要求，因此，要考慮從整車各個部分改進才能滿足標準要求。另外，GB 7258—2017《機動車運行安全技術(shù)條件》以及其他一系列汽車標準修訂換版，對油田專用車也提出了很多額外要求。除此之外，原修井機動力系統(tǒng)發(fā)動機也不能滿足國V 排放要求。綜合以上所有要求，從整體設(shè)計角度考慮，改進型XJ900修井機需減小原底盤車上各上裝部件的安裝高度和寬度，并優(yōu)化縮小原井架外形尺寸，才能達到整機移運狀態(tài)寬度不超過2 550 mm、高度不超過4 000 mm。最終，改進型XJ900修井機在原XJ900 修井機基礎(chǔ)上主要做了以下改進。

3.1 動力系統(tǒng)

原動力方案采用國IV 排放發(fā)動機不能滿足排放要求，重新選型國V 發(fā)動機配套液力變速箱的新動力方案，發(fā)動機達到國V 排放，經(jīng)動力匹配[2]計算，能滿足最大鉤載900 kN，最大鉤速能達到GB/T 23505—2009《石油天然氣工業(yè)鉆機和修井機》標準要求。由于整車移運高度不允許超過4 m，需將原動力系統(tǒng)安裝中心高降低。修井機“鉤載-大鉤速度曲線圖”如圖2 所示。

圖2 改進型XJ900 修井機鉤載-大鉤速度曲線圖

3.2 絞車系統(tǒng)

絞車系統(tǒng)采用單滾筒形式，主滾筒剎車采用液壓盤式剎車，輔助剎車采用氣控水冷盤式剎車，強制循環(huán)水冷卻。為降低絞車系統(tǒng)高度，對原主滾筒剎車盤進行改型設(shè)計，優(yōu)化剎車盤外形結(jié)構(gòu)，以達到降低絞車架高度和水循環(huán)水箱支架高度；整個絞車系統(tǒng)最寬處在主滾筒，通過調(diào)整主滾筒結(jié)構(gòu)，將主滾筒寬度減小至2 550 mm 以內(nèi)。另外，將盤剎液壓站集成到底盤車上，相比原修井機，減少了使用人員拆裝的勞動強度。

3.3 自走式底盤

原底盤車寬度遠大于2 550 mm，需減小車橋?qū)挾龋嚰茏飨鄳?yīng)改進設(shè)計，底盤左右踏板也作相應(yīng)更改，最終達到整個底盤車寬度不超過2 550 mm。改進駕駛室結(jié)構(gòu)及其他安裝設(shè)計，降低駕駛室高度。底盤車還按GB 7258—2017《機動車運行安全技術(shù)條件》標準要求設(shè)計了側(cè)安全護欄、防飛濺裝置、限速標志、整車標牌等。

3.4 井架總成

為了滿足井架背到底盤車上整個修井機高度不超過4 000 mm、寬度不超2 550 mm，在保證井架使用功能前提下，對井架系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，縮小井架各部件的外形尺寸，并嚴格執(zhí)行API 規(guī)范要求，對井架重新做相應(yīng)結(jié)構(gòu)計算，保證井架結(jié)構(gòu)更改后的井架結(jié)構(gòu)強度不降低。

3.5 電氣液路系統(tǒng)

底盤電路系統(tǒng)按GB 7258—2017《機動車運行安全技術(shù)條件》標準要求，重新布置各標志燈的位置，并按新國V發(fā)動機重新設(shè)計電路控制系統(tǒng)。

4 結(jié)論

試驗表明，改進型XJ900 修井機各項試驗結(jié)果都達到了相關(guān)標準規(guī)范要求，能進行工業(yè)應(yīng)用。改進型XJ900 修井機，通過了國家汽車公告檢測，并取得了國家汽車公告，符合道路行駛規(guī)定，用戶可上牌落戶并上路行駛。改進型XJ900修井機既優(yōu)化了作業(yè)功能，又能達到國家汽車標準要求安全行駛，這將促進我國油田專用車的發(fā)展，其市場前景廣闊，能大力推廣到世界各大油田。