大慶I-130鉆機(jī)及其替代機(jī)型的研制

我國常用鉆機(jī)

之大慶I-130鉆機(jī)及其替代機(jī)型的研制

一、大慶I，II-130鉆機(jī)（ZJ32）

大慶I，II-130鉆機(jī)（ZJ32）機(jī)械驅(qū)動鉆機(jī)一種

我國早期主力鉆機(jī);

江漢(石油機(jī)械研究)所研制，蘭石廠生產(chǎn)。

70年代開始生產(chǎn),70年代末改造一次,大慶II-130,全國共560臺左右，現(xiàn)在停止生產(chǎn)，由ZJ32代替。柴油機(jī)動力

大慶130鉆機(jī)塔型井架H架=41m基本參數(shù)

L=3200m；

Qds=1300kN；Qmax=1600kN；2.動力配三臺PZ12V190B型柴油機(jī)，統(tǒng)一驅(qū)動。符號意義：P—配套（帶風(fēng)扇、水箱、底座）；Z—增壓（吸氣口加增壓泵）；12缸；V—缸V形布置；缸徑190mm；B—改進(jìn)型號。12小時功率:882kW（1200馬力）；轉(zhuǎn)速1500r/min。持續(xù)功率：750kW（1020馬力）；轉(zhuǎn)速1350r/min?！?/p>

××190

×××××-

轉(zhuǎn)向符號：無符號---左轉(zhuǎn)

R---右轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)速符號無符號--1500r/min

1---1200r/min2---1000r/min3---1300r/min4---900r/min

燃料符號:

無符號---柴油機(jī)

T---天然氣機(jī)；S---雙燃料機(jī)

Z---沼氣機(jī)

用途符號：無符號--機(jī)械驅(qū)動鉆機(jī)、通用

D---電驅(qū)動鉆機(jī)、發(fā)電

C---船用右機(jī)（CZ---船用左機(jī)）

J---機(jī)車；G---其他工程機(jī)械

地區(qū)符號:

無符號

---般地區(qū)

M---沙漠地區(qū)；Y---高原地區(qū)

結(jié)構(gòu)特征符號:

無符號

--非增壓

Z---增壓；ZL---增壓、中冷

種類代號：無符號

---單機(jī)；P---配套

氣缸直徑（190mm）

氣缸布置形式符號:V---V形布置；L---直列(省略)

氣缸數(shù)：用數(shù)字表示

換代或改進(jìn)符號(由制造廠給定):H---換代高增壓；G---改進(jìn)中增壓；A、B…---改進(jìn)符號；L---長沖程××內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品型號編制新規(guī)則3.配備絞車

JC14.5，三軸開式潤滑絞車快繩拉力145kN(14.5tf)，舊標(biāo)準(zhǔn)。

新標(biāo)準(zhǔn)：用“JC45”45-名義井深額定功率：500kW

（680馬力）滾筒軸傳動（貓頭）輸入4.鉆井泵原配：NB8-600，2臺雙缸雙作用泵。泥漿泵600馬力

8—設(shè)計(jì)序號現(xiàn)配：3NB-1000

三泥泵三缸單作用泥漿泵，1000馬力。（勝利油田配：SL3NB-1000，勝利三缸泥漿泵。）標(biāo)準(zhǔn)：NB前為缸數(shù)，無為雙缸，NB下標(biāo)為設(shè)計(jì)序號，后為功率。5.配備轉(zhuǎn)盤

ZP520

轉(zhuǎn)盤通徑6.傳動特點(diǎn)三臺柴油機(jī)統(tǒng)一驅(qū)動，由聯(lián)動機(jī)組完成。見傳動系統(tǒng)圖“分析”，圖1-15。（1）并車皮帶(并車)鉆機(jī)，用E6700×16(E型三角膠帶)。周長16根V型皮帶，E型傳遞功率最大。(根據(jù)單根傳遞功率不同分為：Y，Z，A，B，C，D，E等級。)（2）傳動路線

①1號柴油機(jī)驅(qū)動絞車路線1號車→萬向節(jié)→減速箱→1號車離合器（雙500×125）→正車箱→爬坡鏈條→輸入軸→變速鏈（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）→貓頭軸→低速鏈（Z=36：72）→低速離合器（1070×200）→滾筒軸。1號車2號車3號車絞車大慶Ⅰ-130鉆機(jī)傳動系統(tǒng)1號泵2號泵轉(zhuǎn)盤爬坡鏈正車箱倒車箱②2號車驅(qū)動轉(zhuǎn)盤倒轉(zhuǎn)

1號車不能倒車。

2號車(柴油機(jī))→萬向軸→齒輪減速箱→2號車離合器→2,3并車皮帶輪軸(φ630)→2號并車離合器→2,1并車皮帶輪軸→倒車箱（鏈輪Z=17：41）→倒車離合器→爬坡鏈條→貓頭軸→轉(zhuǎn)盤離合器→過橋鏈輪（Z=29,40,21）→轉(zhuǎn)盤水平軸。大慶Ⅰ-130鉆機(jī)傳動系統(tǒng)1號車2號車3號車絞車1號泵2號泵轉(zhuǎn)盤正車箱倒車箱爬坡鏈③2,3號車驅(qū)動1號泵2號車→萬向軸→齒輪減速箱→2號車離合器→并車皮帶3號車→萬向軸→齒輪減速箱→3號車離合器→并車皮帶1號泵離合器→1號泵軸。1號泵大慶Ⅰ-130鉆機(jī)傳動系統(tǒng)3號車2號車1號車絞車2號泵轉(zhuǎn)盤倒車箱正車箱爬坡鏈（3）傳動副型號意義

①氣胎離合器普通型：雙500×125,雙胎，摩擦輪外經(jīng)500mm,寬度125mm。主動輪圈上裝有氣胎和摩擦片，充氣后膨脹，使摩擦片抱緊被動輪摩擦鼓，實(shí)現(xiàn)離合。特點(diǎn)：動力掛合，傳動柔和，過載保護(hù)，操作方便，省力，遠(yuǎn)控。新標(biāo)準(zhǔn)前加LT。通風(fēng)型氣胎離合器：LT1070/125T

離胎式通風(fēng)

主動從動摩擦鼓氣胎摩擦片普通型氣胎離合器氣管線②鏈條2”—2×160

節(jié)距排數(shù)鏈節(jié)數(shù)（4）特征皮帶并車，后臺鏈輪倒車。齒輪傳動:兩軸相反；鏈條、皮帶傳動(一般)兩軸同向。

7.

大慶130鉆機(jī)總特點(diǎn)：打3200m井;塔架；統(tǒng)一驅(qū)動；皮帶并車；三軸開式絞車，鏈輪后臺倒車。大慶Ⅰ-130鉆機(jī)傳動系統(tǒng)1號車2號車3號車1號泵2號泵絞車水剎車壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)盤萬向節(jié)1號離合器減速箱正車箱爬坡鏈輸入軸變速鏈IIIIII貓頭軸低速離合器低速鏈萬向節(jié)減速箱離合器2,3并車皮帶輪軸2號離合器2,1并車皮帶輪軸倒車箱倒車離合器萬向節(jié)減速箱離合器3號離合器并車皮帶輪軸離合器過橋鏈輪

①1號柴油機(jī)驅(qū)動絞車路線②2號車驅(qū)動轉(zhuǎn)盤倒轉(zhuǎn)

1號車不能倒車。③2,3號車驅(qū)動1號泵

二、替代機(jī)型的研制

引言

大慶－130鉆機(jī)逐步被淘汰已成共識，但與目前2000～2800m(127mm鉆桿)井深范圍的油氣井勘探開發(fā)用主力機(jī)型ZJ40模塊鉆機(jī)相比，具有鉆機(jī)能耗低、搬遷時間短和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。由于大慶－130型鉆機(jī)已不能滿足2000～2800m井深范圍油氣勘探開發(fā)的需要，國內(nèi)各鉆機(jī)制造商也都進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究，但效果并不理想，因此開發(fā)一種3000m級別的經(jīng)濟(jì)高效鉆機(jī)成為當(dāng)務(wù)之急。江漢石油管理局第四機(jī)械廠根據(jù)市場需求，成功地將出口北美市場的BE鉆機(jī)理念及特色技術(shù)與國內(nèi)成熟的模塊鉆機(jī)技術(shù)相結(jié)合，于2010年成功研制了大慶－130型鉆機(jī)的理想替代機(jī)型BE380L鉆機(jī)。1、技術(shù)分析1.1設(shè)計(jì)參數(shù)名義鉆深?127mm(5in)鉆桿1500～2500m;?114mm(41/2in)鉆桿1600～3000m

最大鉤載:1700kN絞車額定功率:550kW(735hp);絞車檔數(shù)：4+2R鉆井泵型號及臺數(shù):F－1300×1;轉(zhuǎn)盤開口名義直徑:698.5mm(27in);轉(zhuǎn)盤擋數(shù):4+2R;井架有效高度:33m;鉆臺高度及凈空高度:6m，4.7m;柴油機(jī)型號及臺數(shù):G12V190PZL－3×2;獨(dú)立機(jī)泵組型號及臺數(shù):F－1300×1(G12V190PZL－3柴油機(jī))，可選配。1.2設(shè)計(jì)方案1.2.1驅(qū)動型式BE380L鉆機(jī)為機(jī)械統(tǒng)一驅(qū)動，采用液力傳動鏈條并車方案。井架為K型機(jī)械伸縮，采用低位安裝、油缸起升方式;底座為旋升式結(jié)構(gòu)，攜井架油缸共升。預(yù)留叢式井移運(yùn)裝置和網(wǎng)電驅(qū)動接口鉆機(jī)傳動方案如圖1所示，2臺G12V190PZL－3柴油機(jī)與YOZJ750－20FLSH液力偶合器組成的動力機(jī)組通過整體鏈條箱并車后，由2根萬向軸分別驅(qū)動4擋絞車和1臺F－1300鉆井泵。由絞車滾筒高速端鏈輪上取力，通過下直箱→萬向軸→上直箱輸入到2擋換向轉(zhuǎn)盤傳動箱。此外，2～3臺同型號鉆機(jī)可選配1套F－1300獨(dú)立機(jī)泵組。圖一鉆機(jī)傳動方案柴油機(jī)鉆井泵四擋絞車液力耦合器整體鏈條箱1.2.2井架形式

出口北美高端市場的BE快移快裝鉆機(jī)井架為兩級伸縮、一級銷接結(jié)構(gòu)，采用拖車及專用六橋移運(yùn)小車大模塊移運(yùn)，移運(yùn)尺寸為27.6mX3.6mX5.5m,模塊質(zhì)量為67t(含游車、頂驅(qū))，而BE380L鉆機(jī)要求井架采用平板車運(yùn)輸，每段運(yùn)輸長度≤13m,質(zhì)量≤30t,寬度滿足鐵路≤3.4m(不帶車廂）、油田公路≤3.6m、高速公路≤3.4m(不需辦超寬證）在保留BE鉆機(jī)特色技術(shù)的基礎(chǔ)上，同時滿足上述移運(yùn)條件、井架上體游車大鉤提升安全距離及二層臺容量情況下，將井架主體劃分為4個運(yùn)輸模塊（見圖2），即天車與井架上體上段；井架上體下段與井架下體；二層臺；井架底座（2個）。井架主體各段均為整體結(jié)構(gòu)。天車井架上體上段井架上體下段井架下體二層臺井架底座舌臺伸縮梁指梁伸縮架體1.2.3底座形式底座前臺采用油缸起升平行四邊形結(jié)構(gòu)BE特色技術(shù)后臺采用常規(guī)模塊鉆機(jī)箱塊式結(jié)構(gòu)，如圖3所示前臺各部件均為整體結(jié)構(gòu)分為4個運(yùn)輸模塊，即鉆臺測箱主體（2個），鉆臺底座基礎(chǔ)后段1個，轉(zhuǎn)盤梁運(yùn)輸模塊1個。

1.2.4井架起升形式井架為伸縮形式井架為伸縮形式(見圖4)，油缸起升，除前臺外只需加絞車底座來平衡井架起升力矩。井口中心至天車最前端距離約32m。1.2.5轉(zhuǎn)盤傳動箱形式BE380L鉆機(jī)采用爬坡萬向軸驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，然而，由于BE380L鉆機(jī)鉆臺兩側(cè)箱模塊間距僅為3.2m，在寬度方向無法安裝常規(guī)模塊鉆機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的鏈條2擋箱;而且由于BE380L鉆機(jī)頂部側(cè)箱長度受移運(yùn)尺寸的限制，采用新型旋升式ZJ40L的2擋齒輪傳動模式也受長度空間的局限，見圖5。通過研究，BE380L轉(zhuǎn)盤驅(qū)動創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種2擋換向齒輪箱，結(jié)構(gòu)緊湊，確保有限空間下安裝與維護(hù)空間的需求。1.2.6鉆井泵組形式

后臺采用雙機(jī)帶單泵形式，根據(jù)需要可2～3臺同類型鉆機(jī)加配1套獨(dú)立機(jī)泵組。柴油機(jī)偶合器機(jī)組和鉆井泵型號一致。1.2.7預(yù)留網(wǎng)電驅(qū)動接口

在電網(wǎng)布設(shè)方便的地區(qū)，可將2臺柴油偶合機(jī)組中的1臺換成電驅(qū)動偶合器機(jī)組，保留1臺柴油機(jī)偶合器機(jī)組，斷電應(yīng)急。電動偶合器機(jī)組可實(shí)現(xiàn)寬幅無級調(diào)速以滿足轉(zhuǎn)盤低轉(zhuǎn)速要求;采用高壓驅(qū)動電動機(jī)技術(shù)。1.2.8預(yù)留叢式井移動裝置接口國內(nèi)某些油區(qū)(如陜北地區(qū))叢式井較多，因此BE380L鉆機(jī)可預(yù)留叢式井移動裝置接口，以適應(yīng)工程作業(yè)的需求。2、方案評價2.1優(yōu)點(diǎn)(1)鉆機(jī)采用機(jī)械驅(qū)動方式，成熟可靠，經(jīng)濟(jì)性較好。(2)鉆機(jī)井架采用油缸起升，不以絞車為動力，因此可前后臺同時安裝，縮短安裝時間，體現(xiàn)大慶－130型鉆機(jī)的安裝特點(diǎn)。(3)整機(jī)占地面積小，比常規(guī)ZJ40L模塊鉆機(jī)小15%～20%