黃峰

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淺井快裝鉆機(jī)的研制

黃峰

（中石化四機(jī)石油機(jī)械有限公司，湖北 荊州 434024）

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

模塊快裝鉆機(jī)；不抽繩設(shè)計(jì)；運(yùn)輸模塊；全液壓起升

1 引言

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上存在的淺井鉆機(jī)以大慶130型鉆機(jī)和車載ZJ30CZ鉆機(jī)為主。大慶130鉆機(jī)作為老舊機(jī)型，為箱疊式結(jié)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)方式，存在能源利用率低、拆機(jī)時(shí)需要拆卸成數(shù)量較多的散件、搬家移運(yùn)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(jī)作為替代大慶130的主流機(jī)型，雖然模塊少，搬家移運(yùn)再安裝的速度較快，但是隨著國(guó)家對(duì)特種移運(yùn)車輛要求越來越嚴(yán)格，也存在主車長(zhǎng)度過長(zhǎng)、轉(zhuǎn)彎半徑過大、整體裝備質(zhì)量過重、上路移運(yùn)困難、需要辦理特種車輛證件等問題。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)急需一種能夠快速移運(yùn)安裝的模塊鉆機(jī)。

我公司研制的模塊ZJ30DB鉆機(jī)便于拆卸、移運(yùn)、再安裝，大多數(shù)運(yùn)輸模塊尺寸符合國(guó)內(nèi)道路要求，設(shè)計(jì)搬家移運(yùn)時(shí)間24 h，極其適合國(guó)內(nèi)鉆井使用。

2 鉆機(jī)結(jié)構(gòu)組成

本鉆機(jī)設(shè)計(jì)為交流變頻驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，由井架總成、鉆臺(tái)總成、絞車總成三部分組成。井架總成由兩個(gè)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(tái)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(jī)、減速箱、轉(zhuǎn)盤等組成的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)裝置。絞車由一個(gè)600 kW交流變頻電機(jī)、減速箱、應(yīng)急電機(jī)、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(gè)0.9 m3的儲(chǔ)氣罐和盤剎液壓站，并留有維護(hù)通道。鉆機(jī)的具體技術(shù)指標(biāo)參數(shù)如表1所示。

3 鉆機(jī)運(yùn)輸模塊劃分

鉆機(jī)井架總成劃分為4個(gè)運(yùn)輸模塊，分別是井架底座模塊（2個(gè)）、井架上下體合套模塊、二層臺(tái)模塊。本鉆機(jī)經(jīng)過對(duì)井架的優(yōu)化減重，特別進(jìn)行了拆機(jī)不抽大繩的設(shè)計(jì)，拆機(jī)時(shí)可以不用將鉆井大繩抽出，減輕了井場(chǎng)作業(yè)工作強(qiáng)度。通過完成指定的、簡(jiǎn)單的操作步驟，游車大鉤、導(dǎo)繩機(jī)、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(yùn)輸。鉆臺(tái)模塊劃分為左中右3個(gè)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(dú)的一個(gè)模塊。鉆機(jī)的各運(yùn)輸模塊見表2所示，詳見圖1～圖6.

表1 ZJ30DB鉆機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng) 主剎車液壓盤式剎車 輔助剎車能耗制動(dòng) 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(jí)調(diào)速 井架型式及有效高度K型，前開口伸縮，33 m 鉆臺(tái)型式旋升式 油缸整體起升 鉆臺(tái)高度6 m 鉆臺(tái)凈空高度4.8 m 傳動(dòng)方式AC-DC-AC

4 鉆機(jī)的起升和下放

本鉆機(jī)鉆臺(tái)、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(tái)、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(jī)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(shí)設(shè)計(jì)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(tái)起升連接處，同時(shí)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(tái)面；③安裝鉆臺(tái)起升連接銷，使用起升油缸起升鉆臺(tái)，鉆臺(tái)起升到位后安裝立柱壓縮桿上的連接銷；④拔出鉆臺(tái)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(jī)起升的逆過程。

表2 ZJ30DB運(yùn)輸模塊匯總表

序號(hào)名 稱外形尺寸（不含牽引車及運(yùn)輸車）/mm重量/t數(shù)量 1鉆臺(tái)左側(cè)箱模塊13 300×3 000×2 90027 5001 2鉆臺(tái)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(tái)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(jì)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(yùn)動(dòng)慣性小、安全性高、操作控制方便。

起升油缸還設(shè)計(jì)了起升同步控制系統(tǒng)和無載回收旁通回路，可以實(shí)現(xiàn)起升系統(tǒng)的遠(yuǎn)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(jī)起升下放的安全性和效率。

圖1 運(yùn)輸模塊一：井架上下體模塊

圖2 運(yùn)輸模塊二：井架底座模塊

圖4 運(yùn)輸模塊四和五：鉆臺(tái)左右側(cè)箱模塊（2個(gè)）

圖5 運(yùn)輸模塊六：轉(zhuǎn)盤梁立根盒模塊

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

本鉆機(jī)首臺(tái)制造后經(jīng)油田現(xiàn)場(chǎng)使用，60 km內(nèi)拆機(jī)移運(yùn)再安裝時(shí)間在3.5個(gè)工作日左右，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，后續(xù)仍然需要對(duì)一些存在的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行改進(jìn)完善，安裝時(shí)間仍可進(jìn)一步縮短。本鉆機(jī)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！

［1］李鴻濤，王志忠，范悅栓，等. 560 kW快速移運(yùn)鉆機(jī)的研制［J］.石油機(jī)械，2016（6）：28-32.

［2］王定亞，馬廣蛇，侯文輝，等.淺談國(guó)內(nèi)快速移運(yùn)鉆機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展建議［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2007，36（4）：13-16.

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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?yàn)槟K鉆機(jī)設(shè)計(jì)及配套。

〔編輯：王霞〕