动力水龙头在钻塞施工中的应用

苏愿忠

中原油田采油五厂，河南濮阳 457001

0 引言

PS8-85动力水龙头是由液压电机驱动，提供平稳、无冲击的输出扭矩，在零转速下，它可以使管柱承受850kN的拉伸负载；在100r/min时能支持450kN的动力负载。适用于钻探和修井作业，尤其适用于打捞和修井，在对内、外部套管、油管或钻杆切割，钻除堵塞、填充物或者水泥，磨铣或刮铣金属套管使用方面，性能优越。

1 结构及应用

一套完整的PS-85型动力水龙头由动力水龙头总成、控制装置、基本动力系统、液压系统4部分组成；

1）动力水龙头总成：包括一个升降式水龙头、一个成套的冲洗管盘根盒总成、两根高压液压软管和一根电机排水软管，一个放置水龙头的托架，一套软管绞盘装置。水龙头的作用是将液压能转变成旋转动能，带动管柱旋转；

2）控制装置：PS-85型动力水龙头控制部件是电气控制，由旋转速度和方向的操纵杆、发动机转速开关、扭矩表以及主关机开关组成一个控制面板，工作人员在控制面板上操作整套系统；

3）基本动力系统：动力系统主要是功率为116.9kW的柴油发动机，是为液压泵提供动力的动力源，操作中可根据扭矩和转速确定所需的马力；

4）液压系统：包括一个直接的驱动，和一个安装在发动机飞轮上的可变排量的液压泵，以及系统所需的管线、阀门、配件、油箱等部件。液压泵驱动液压油通过液压管线传给水龙头上的液压马达。整套系统及配件安装在一个拖车式底座上，形成一套固定的装置。

2 工作原理

PS-85型动力水龙头的动力源是柴油发动机，启动发动机，发动机带动安装在其下部的飞轮旋转，旋转的飞轮将发动机的动能传给安装在飞轮壳上的可变排量的液压泵，再由直接驱动的液压泵驱动液压油通过液压管线到水龙头的液压马达，液压马达将液压能转变成旋转动能，由旋转轴承带动中心管旋转，从而带动连接在中心管上的管柱转动，达到钻塞施工的目的。在整个操作范围内，速度控制是连续可变的，特有的压力补偿性扭矩控制可以超越速度的控制以保持最大的扭矩。同时，动力装置可以设定扭矩限制，从而消除了钻柱里扭动或膨胀的危险。

3 技术参数

型号：PS85，一般负载等级：850kN 动态负载等级（100r/min）：450kN，

最大扭矩 ：5 352N·m，最大速度：155r/min，最大循环压力：34.5MPa，

液压系统额度工作压力：34.5MPa，液压油箱容积：152L，液压输出（最大流量/最大功率）：163L/34.5MPa，发动机油箱容积：227L，

标准杆连接：27/8″管螺纹，鹅颈管连接：21/2″管螺纹。

4 推广应用情况

动力水龙头于2010年7月在中原油田采油五厂投产应用，主要用于钻塞作业施工，应用中能够承受较大的负载，运转平稳，可实时调整速度和扭矩，在换单根时，无需停车，减少了停、开车次数。截止11月份，共在14口钻塞施工井上使用，累计运转了575.5小时，累计进尺6 609.57m，平均每小时进尺11.48m，其中钻塞面516小时进尺4 549.07m，平均每小时进尺8.82m，扩眼59.5小时进尺2 060.5m。

分别将动力水龙头钻塞和螺杆钻钻塞的情况进行了统计对比，与使用螺杆钻钻塞相比，动力水龙头具有钻速快、钻塞一次成功率高、生产时效高等优点，克服了螺杆钻钻塞存在的多种问题，性能对比见表1。

5 存在的问题

1）当井深在2 500m以后，因磨阻较大，在允许的马力和扭矩下，转速减慢；当扭矩较大，工作压力超过10MPa时，动力装置存在耗油量大、配件磨损严重的现象；

2）受井场条件限制，当井场小或规划不合理时，出现扭矩杆挂绷绳和抽油机驴头的现象；

3）水龙头盘根易被磨损造成漏油；

4）在运转过程中，存在水龙头卡子挂水龙带的现象。

6 解决方法

表1 动力水龙头与螺杆钻钻塞性能对比表

水质差，容易出现螺杆钻堵塞无法继续使用的现象。对工作介质要求低在水质差的情况下不影响钻塞。

1）严格遵守动力水龙头的操作规程，舍弃求快的心理，定期对设备进行维护保养，以保证设备的正常运转，减少故障率，从而提高生产时效；

2）提前规划好井场设备的摆放，给动力装置预留出能保证安全运作的场地；

3）更新水龙头盘根，选用耐磨、密封性好的材质；

4）水龙头卡子挂水龙带现象，目前采用的是一人拉着水龙带，使卡子接触不到水龙带。

通过运用证明，动力水龙头是钻塞施工较理想的钻塞装置，使用动力水龙头钻塞，解决了长期以来钻塞效率低、一次成功率低的问题，同时使用过程中也反映出了一些问题有待解决，需要我们大家集思广益，积极创新，解决这些问题。

[1]PS-85动力水龙头操作维修说明书.