張明揚(yáng)

（大慶油田建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163000）

1 設(shè)備性能介紹及技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1.1 設(shè)備性能介紹

該水平定向鉆機(jī)規(guī)格型號(hào)為PD-120/70Z，設(shè)備動(dòng)力頭最大推拉力：1200KN（120t），最大扭矩：56000N?m，自重：45t，外形尺寸（長×寬×高）18000*2850*3200（mm），如圖1。該定向穿越機(jī)于2005年購進(jìn)并投運(yùn)至今，先后投入到北運(yùn)河定向鉆穿越項(xiàng)目、珠海定向鉆穿越項(xiàng)目、錦鄭定向鉆穿越項(xiàng)目、哈爾濱定向鉆穿越項(xiàng)目等工程中。

圖1 水平定向鉆機(jī)升級(jí)改造中

1.2 技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

通過本次技術(shù)升級(jí)改造，不但可以有效延長鉆機(jī)的使用壽命，避免重復(fù)進(jìn)行設(shè)備采購，提高設(shè)備利用率，節(jié)約施工成本，而且定向鉆穿越對(duì)周圍環(huán)境影響較小，具有廣闊的市場前景，能夠產(chǎn)生長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 水平定向鉆機(jī)PD-120/70Z現(xiàn)存問題及對(duì)應(yīng)技改方案

2.1 推拉執(zhí)行件存在問題和改造方案

2.1.1 推拉執(zhí)行件存在問題

PD-120/70Z水平定向鉆機(jī)是2005年投產(chǎn)，時(shí)隔12年該鉆機(jī)的動(dòng)力部分仍然強(qiáng)勁，但是執(zhí)行件部分已經(jīng)嚴(yán)重磨損。水平定向鉆執(zhí)行件的工作方式就是驅(qū)動(dòng)鉆桿的推拉和旋轉(zhuǎn)。

該水平定向鉆機(jī)推拉使用的是液壓油缸推拉的直線運(yùn)動(dòng)。由于液壓油缸耐壓只能達(dá)到25MPa，同等容積下產(chǎn)生的推拉力就比耐壓等級(jí)40MPa的柱塞馬達(dá)拉力小。這款機(jī)型德國原廠家也已經(jīng)改進(jìn)不再用液壓油缸推拉，改用柱塞馬達(dá)推拉。長期施工磨損嚴(yán)重的推拉油缸已經(jīng)嚴(yán)重漏油無法修復(fù)，綜合分析這次改造直接升級(jí)到柱塞馬達(dá)串聯(lián)行星齒輪減速機(jī)變速通過齒輪齒條改變運(yùn)動(dòng)軌跡從圓周到直線推拉。

2.1.2 推拉執(zhí)行件的改造方案

推拉執(zhí)行件改造成由6套110ml/r排量的柱塞馬達(dá)串聯(lián)行星齒輪減速機(jī)變速通過齒輪齒條改變運(yùn)動(dòng)軌跡從圓周到直線推拉。同時(shí)推拉執(zhí)行件要有大梁支撐依附，原有大梁由于推拉執(zhí)行件的工作方式不一樣、承受拉力載荷不一樣，不能再沿用。

2.2 旋轉(zhuǎn)執(zhí)行件存在問題和改造方案

2.2.1 旋轉(zhuǎn)執(zhí)行件存在問題

普萊姆PD-120/70Z水平定向鉆機(jī)原機(jī)采用的是低耐壓20MPa的擺線馬達(dá)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩比較小，只有56000N?m。擺線馬達(dá)是大流量、大泄漏量工作模式，做功效率低。而且原機(jī)的擺線馬達(dá)及連接馬達(dá)的齒輪箱的滾動(dòng)件已經(jīng)嚴(yán)重磨損，不再具備使用功能。

2.2.2 旋轉(zhuǎn)執(zhí)行件的改造方案

技術(shù)改造后的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行件采用耐壓等級(jí)40MPa，2套排量160ml/r，柱塞馬達(dá)串聯(lián)行星減速機(jī)連接到新制造的齒輪傳動(dòng)箱，可以輸出80000N.m旋轉(zhuǎn)扭矩驅(qū)動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.3 卸扣功能的夾持器存在的問題和改造方案

2.3.1 夾持器存在的問題

水平定向鉆機(jī)的管道穿越是由鉆桿通過螺紋串接后穿過土層設(shè)定軌跡完成管道拉埋，擰松鉆桿螺紋實(shí)行鉆桿的裝卸是由鉆機(jī)的重要部件夾持器完成。夾持器的卸扣扭矩要和鉆機(jī)的扭矩相匹配，現(xiàn)在鉆機(jī)扭矩從56000N?m提高到80000N.m的擴(kuò)孔能力就要配套大扭矩的夾持器。

2.3.2 夾持器的改造方案

新制造夾持器加大夾持和翻轉(zhuǎn)油缸的直徑增大夾持和翻轉(zhuǎn)卸扣能力。新夾持器夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成雙油缸對(duì)夾模式，其中翻鉆油缸上置式便于維修保養(yǎng)。

2.4 推拉、旋轉(zhuǎn)等執(zhí)行件的液壓管路及閥類存在問題和改造方案

推拉、旋轉(zhuǎn)等執(zhí)行件的耐壓等級(jí)均已從20MPa提高到40MPa，所以相應(yīng)的管路耐壓等級(jí)就要相匹配，重新選配高耐壓等級(jí)的管件、閥類配套。同時(shí)由于夾持器新制造一套，也要匹配同等通徑排量的管件、閥類配套。

3 升級(jí)、技術(shù)改造后PD-120/70Z鉆機(jī)達(dá)到的技術(shù)參數(shù)

PD-120/70Z鉆機(jī)升級(jí)后的技術(shù)參數(shù)：最大推拉力為2400KN（240t），最大推拉速度為29m/min，回轉(zhuǎn)最大扭矩為80000N.m，最大回轉(zhuǎn)速度為80r/min。

4 技術(shù)改造的市場前景和經(jīng)濟(jì)效益分析

水平定向鉆穿越施工工藝不破壞環(huán)境，占用土地少，對(duì)環(huán)境污染小，不中斷河運(yùn)、公路交通和鐵路運(yùn)輸，管道鋪設(shè)安全可靠。隨著石油和天然氣長輸管道的建設(shè)再次迎來使用高峰，定向鉆穿越施工將更廣泛。在未來3～5年內(nèi)，提高鉆機(jī)利用率，減少維修時(shí)間及費(fèi)用，必定能為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。