大慶I-130鉆機(jī)及其替代機(jī)型的研制

我國(guó)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(dòng)鉆機(jī)一種

我國(guó)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(kāi)始生產(chǎn),70年代末改造一次,大慶II-130,全國(guó)共560臺(tái)左右，現(xiàn)在停止生產(chǎn)，由ZJ32代替。柴油機(jī)動(dòng)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(dòng)力配三臺(tái)PZ12V190B型柴油機(jī)，統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)。符號(hào)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(hào)。12小時(shí)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(hào)：無(wú)符號(hào)---左轉(zhuǎn)

R---右轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)速符號(hào)無(wú)符號(hào)--1500r/min

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

燃料符號(hào):

無(wú)符號(hào)---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(hào)：無(wú)符號(hào)--機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)、通用

D---電驅(qū)動(dòng)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(hào):

無(wú)符號(hào)

---般地區(qū)

M---沙漠地區(qū)；Y---高原地區(qū)

結(jié)構(gòu)特征符號(hào):

無(wú)符號(hào)

--非增壓

Z---增壓；ZL---增壓、中冷

種類代號(hào)：無(wú)符號(hào)

---單機(jī)；P---配套

氣缸直徑（190mm）

氣缸布置形式符號(hào):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(hào)(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(hào)；L---長(zhǎng)沖程××內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品型號(hào)編制新規(guī)則3.配備絞車

JC14.5，三軸開(kāi)式潤(rùn)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(dòng)（貓頭）輸入4.鉆井泵原配：NB8-600，2臺(tái)雙缸雙作用泵。泥漿泵600馬力

8—設(shè)計(jì)序號(hào)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(wú)為雙缸，NB下標(biāo)為設(shè)計(jì)序號(hào)，后為功率。5.配備轉(zhuǎn)盤

ZP520

轉(zhuǎn)盤通徑6.傳動(dòng)特點(diǎn)三臺(tái)柴油機(jī)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)，由聯(lián)動(dòng)機(jī)組完成。見(jiàn)傳動(dòng)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(zhǎng)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(jí)。)（2）傳動(dòng)路線

①1號(hào)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)絞車路線1號(hào)車→萬(wàn)向節(jié)→減速箱→1號(hào)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(hào)車2號(hào)車3號(hào)車絞車大慶Ⅰ-130鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1號(hào)泵2號(hào)泵轉(zhuǎn)盤爬坡鏈正車箱倒車箱②2號(hào)車驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤倒轉(zhuǎn)

1號(hào)車不能倒車。

2號(hào)車(柴油機(jī))→萬(wàn)向軸→齒輪減速箱→2號(hào)車離合器→2,3并車皮帶輪軸(φ630)→2號(hào)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(guò)橋鏈輪（Z=29,40,21）→轉(zhuǎn)盤水平軸。大慶Ⅰ-130鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1號(hào)車2號(hào)車3號(hào)車絞車1號(hào)泵2號(hào)泵轉(zhuǎn)盤正車箱倒車箱爬坡鏈③2,3號(hào)車驅(qū)動(dòng)1號(hào)泵2號(hào)車→萬(wàn)向軸→齒輪減速箱→2號(hào)車離合器→并車皮帶3號(hào)車→萬(wàn)向軸→齒輪減速箱→3號(hào)車離合器→并車皮帶1號(hào)泵離合器→1號(hào)泵軸。1號(hào)泵大慶Ⅰ-130鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)3號(hào)車2號(hào)車1號(hào)車絞車2號(hào)泵轉(zhuǎn)盤倒車箱正車箱爬坡鏈（3）傳動(dòng)副型號(hào)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(dòng)輪圈上裝有氣胎和摩擦片，充氣后膨脹，使摩擦片抱緊被動(dòng)輪摩擦鼓，實(shí)現(xiàn)離合。特點(diǎn)：動(dòng)力掛合，傳動(dòng)柔和，過(guò)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(dòng)從動(dòng)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(tái)鏈輪倒車。齒輪傳動(dòng):兩軸相反；鏈條、皮帶傳動(dòng)(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(dòng)；皮帶并車；三軸開(kāi)式絞車，鏈輪后臺(tái)倒車。大慶Ⅰ-130鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1號(hào)車2號(hào)車3號(hào)車1號(hào)泵2號(hào)泵絞車水剎車壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)盤萬(wàn)向節(jié)1號(hào)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(wàn)向節(jié)減速箱離合器2,3并車皮帶輪軸2號(hào)離合器2,1并車皮帶輪軸倒車箱倒車離合器萬(wàn)向節(jié)減速箱離合器3號(hào)離合器并車皮帶輪軸離合器過(guò)橋鏈輪

①1號(hào)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)絞車路線②2號(hào)車驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤倒轉(zhuǎn)

1號(hào)車不能倒車。③2,3號(hào)車驅(qū)動(dòng)1號(hào)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(shí)，但與目前2000～2800m(127mm鉆桿)井深范圍的油氣井勘探開(kāi)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(shí)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(kāi)發(fā)的需要，國(guó)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(kāi)發(fā)一種3000m級(jí)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(chǎng)需求，成功地將出口北美市場(chǎng)的BE鉆機(jī)理念及特色技術(shù)與國(guó)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(hào)及臺(tái)數(shù):F－1300×1;轉(zhuǎn)盤開(kāi)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(tái)高度及凈空高度:6m，4.7m;柴油機(jī)型號(hào)及臺(tái)數(shù):G12V190PZL－3×2;獨(dú)立機(jī)泵組型號(hào)及臺(tái)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(dòng)型式BE380L鉆機(jī)為機(jī)械統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)，采用液力傳動(dòng)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(dòng)接口鉆機(jī)傳動(dòng)方案如圖1所示，2臺(tái)G12V190PZL－3柴油機(jī)與YOZJ750－20FLSH液力偶合器組成的動(dòng)力機(jī)組通過(guò)整體鏈條箱并車后，由2根萬(wàn)向軸分別驅(qū)動(dòng)4擋絞車和1臺(tái)F－1300鉆井泵。由絞車滾筒高速端鏈輪上取力，通過(guò)下直箱→萬(wàn)向軸→上直箱輸入到2擋換向轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)箱。此外，2～3臺(tái)同型號(hào)鉆機(jī)可選配1套F－1300獨(dú)立機(jī)泵組。圖一鉆機(jī)傳動(dòng)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(chǎng)的BE快移快裝鉆機(jī)井架為兩級(jí)伸縮、一級(jí)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(zhǎng)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(shí)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(tái)容量情況下，將井架主體劃分為4個(gè)運(yùn)輸模塊（見(jiàn)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(tái)；井架底座（2個(gè)）。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(tái)井架底座舌臺(tái)伸縮梁指梁伸縮架體1.2.3底座形式底座前臺(tái)采用油缸起升平行四邊形結(jié)構(gòu)BE特色技術(shù)后臺(tái)采用常規(guī)模塊鉆機(jī)箱塊式結(jié)構(gòu)，如圖3所示前臺(tái)各部件均為整體結(jié)構(gòu)分為4個(gè)運(yùn)輸模塊，即鉆臺(tái)測(cè)箱主體（2個(gè)），鉆臺(tái)底座基礎(chǔ)后段1個(gè)，轉(zhuǎn)盤梁運(yùn)輸模塊1個(gè)。

1.2.4井架起升形式井架為伸縮形式井架為伸縮形式(見(jiàn)圖4)，油缸起升，除前臺(tái)外只需加絞車底座來(lái)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(dòng)箱形式BE380L鉆機(jī)采用爬坡萬(wàn)向軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，然而，由于BE380L鉆機(jī)鉆臺(tái)兩側(cè)箱模塊間距僅為3.2m，在寬度方向無(wú)法安裝常規(guī)模塊鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的鏈條2擋箱;而且由于BE380L鉆機(jī)頂部側(cè)箱長(zhǎng)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(dòng)模式也受長(zhǎng)度空間的局限，見(jiàn)圖5。通過(guò)研究，BE380L轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)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(tái)采用雙機(jī)帶單泵形式，根據(jù)需要可2～3臺(tái)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(hào)一致。1.2.7預(yù)留網(wǎng)電驅(qū)動(dòng)接口

在電網(wǎng)布設(shè)方便的地區(qū)，可將2臺(tái)柴油偶合機(jī)組中的1臺(tái)換成電驅(qū)動(dòng)偶合器機(jī)組，保留1臺(tái)柴油機(jī)偶合器機(jī)組，斷電應(yīng)急。電動(dòng)偶合器機(jī)組可實(shí)現(xiàn)寬幅無(wú)級(jí)調(diào)速以滿足轉(zhuǎn)盤低轉(zhuǎn)速要求;采用高壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)技術(shù)。1.2.8預(yù)留叢式井移動(dòng)裝置接口國(guó)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(dòng)裝置接口，以適應(yīng)工程作業(yè)的需求。2、方案評(píng)價(jià)2.1優(yōu)點(diǎn)(1)鉆機(jī)采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)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(dòng)力，因此可前后臺(tái)同時(shí)安裝，縮短安裝時(shí)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%