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        BZT1500拖車式水井鉆機(jī)的研制

        2020-12-09 13:51:20張金山
        中國金屬通報 2020年2期
        關(guān)鍵詞:鉆塔油氣井拖車

        張金山

        (山東濱州市鍛壓機(jī)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(rèn)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(jī)。

        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(jī)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(jī)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(jī)或修井機(jī)代替水井鉆機(jī)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(jì)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(zhǔn)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?;谶@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(jī)。

        2 鉆機(jī)概述及工作原理

        BZT1500拖車式水井鉆機(jī)是我廠自主研發(fā)的全新機(jī)型。該鉆機(jī)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(jìn),空氣泡沫鉆進(jìn)、氣動潛孔錘鉆進(jìn)、氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)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(jī)的整體結(jié)構(gòu)

        該鉆機(jī)主要由拖車底盤、動力站、中間車、泥漿泵、、發(fā)電機(jī)、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(jī)+分動箱)輸出中間車,將動力分別傳遞到泥漿泵和主機(jī)。分動箱上安裝有液壓泵,為液壓系統(tǒng)提供動力。主機(jī)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(bǔ)心帶動主桿旋轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)鉆井作業(yè)。

        2.2 鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

        BZT1500車裝水井鉆機(jī)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(jī)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(jī)尺寸

        運輸尺寸:長×寬×高=15500mm×2800mm×4400mm。

        3 鉆機(jī)的主要特點

        首先,本機(jī)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(jī)的穩(wěn)定性,又兼顧了運輸?shù)谋憷?。第三,鉆機(jī)柴油機(jī)和配套分動箱均采用國際知名品牌,便于國外客戶維護(hù),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(jī)各部件特點如下。

        3.1 底盤的特點

        BZT1500鉆機(jī)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(qiáng)度異型工字梁結(jié)構(gòu),剛性大強(qiáng)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(jī)械雙鎖緊油缸,和一對后機(jī)械支腿,方便鉆機(jī)底盤的調(diào)平,確保鉆井時整機(jī)的穩(wěn)定。

        3.2 鉆塔的特點

        BZT1500鉆機(jī)本鉆機(jī)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(jī)構(gòu)、爬梯、二層臺等部分組成。鉆機(jī)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(jī)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(jī)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??裤@桿、摘掛吊卡,提高提鉆效率。

        3.3 上裝動力的特點

        BZT1500鉆機(jī)上裝動力選用康明斯NTA855-C360水冷四沖程增壓空冷柴油機(jī),最大功率269KW/2100rpm,柴油機(jī)后安裝有WPT離合器分動箱(1進(jìn)3出結(jié)構(gòu))。柴油機(jī)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(jī)的特點

        本鉆機(jī)主機(jī)采用皮帶輸入機(jī)械傳動,帶過載保護(hù)功能,防止鉆機(jī)超載損壞。主機(jī)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(zhǔn)確,不易脫檔。

        主機(jī)配備水剎車機(jī)構(gòu),當(dāng)深孔鉆進(jìn)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(jī)還配置有貓頭機(jī)構(gòu)、雙機(jī)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(jī)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(hù)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(jī)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(jìn)尺超過10000m,為企業(yè)和用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我廠鉆機(jī)在埃及沙漠地區(qū)鉆進(jìn)1200m農(nóng)業(yè)灌溉井。

        5 結(jié)語

        實踐證明,BZT1500鉆機(jī)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(jìn)更加完善,創(chuàng)造更好的社會效益。

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