一种快速移运钻机的研制与应用

中国石油大学（华东）许 京

南阳二机石油装备（集团）有限公司 刘钦祥 陈 述

ZJ20/1580CZ 车装全配套钻机是南阳二机石油装备（集团）有限公司（简称RG集团公司）为哈萨克研制的。该钻机挂合、维修方便，搬家不需要吊车；拖挂钻台运输方便，改进后的坡道可以大大减轻起下钻（钻杆上下钻台）的工作量。试验结果和现场应用表明，该钻机具有搬家时间短、费用低、拖挂车作业安全、井场电缆槽布置数量少的优点，总体上满足用户的使用要求。

2010年RG 集团公司为哈萨克斯坦布尔格劳钻井有限公司生产了5套车装钻修机，经过近一年的使用，哈方对该钻修机的路面行驶能力、作业安全性、维护保养等方面给予了肯定，但搬家费时费力，加之吊车、平板运输车、牵引车等数量有限，因此经常出现几台钻机排队等候搬家的局面，严重影响了钻井公司生产。橇装固控罐每次搬家需要2台25T吊车同时起吊，每次吊装完成后，吊车需要重新定位，如果是2台吊车的工作，吊装完成后吊车需要跟随平板车到下一口井位吊卸完成后才能再回到上一口井位，否则就需要4台吊车。地面电缆槽、钻台、机泵组、油水罐等都需要吊车和平板车搭配才能搬家，电缆、油气管线等又长又重，搬家时容易乱，主机为车装钻机，行驶过程中遇泥泞路需要司机下车挂合前桥，为此哈方提出2011年订货的使用要求，一是搬家过程不用吊车，二是搬家时间要短，12 h内必须完成全配套钻机的搬运，三是电缆、油气管线尽量随部件运输，四是地面电缆槽尽量轻便，五是主机为车装自行式，前桥挂合时司机不需要下车。

一、技术分析

现在国内的外围固控罐等部件除做成橇座结构外，还需将罐体、机泵组、MCC房体、发电机、空压机及油水罐等固定在拖挂车上，工作时通过液压支腿或机械支腿支撑地面，拖挂车上的部件不拆，直接工作，运输时通过牵引车拖运，方便快捷；但是这种结构工作时重心太高，相机泵组、空压机、发电机等受运输限制，往往重心偏移，当各部件高速运转时容易产生大幅度震动，甚至发生危险；拖挂车受牵引车牵引座的影响，拖挂车的牵引部位要高于运输平板，这将导致拖挂车总长度加大，且加大部分对运输的部件基本没用。

如果地面电缆槽长度≤5 m，可以选用叉车摆放；如果电缆和油水管线跟电缆槽做成一体，则存在安装循序问题；如果油水管线和电缆单独放置则太重，两种方式对搬家工来说劳动强度很大。地面管汇、钻杆等则可以通过抓管机来装卸。

二、技术改进

1.固控罐拖挂车。研制一种新型拖挂车，既能满足运输要求，又能解决工作时重心过高的问题。将固控罐直接焊接在拖挂车上，拖挂车的上平面作为罐底平面，运输前通过液压支腿将拖挂车支起，牵引车挂合后将液压支腿收回即可，工作时运载车大梁直接落地，此时拖挂车轮胎与地面接触但不受力，可以避免轮胎遭到损害；其他如柴油罐、发电机、空压机及MCC房等则直接固定在拖车上，工作和运输状态与固控罐相同，这样一来就有效地解决了重心过高带来的问题。给液压支腿提供动力的油泵通过拖拉机或叉车驱动，液压油管线通过快换插头连接。

2.水罐拖车。将水罐和拖车做成一体，拖车牵引部连接转向盘，工作时将机械支腿支起，因水泵电机很小，因而不存在震动导致晃动的问题，此拖车通过叉车或拖拉机牵引运输。

3.电缆槽及电缆。按井场布置要求摆放发电机、MCC房、空压机、机泵组和固控罐等装置，各罐体和房体间的距离约1.5 m，将电缆和油水管线等固定在房体和罐壁上约2 m高的位置，拖挂车定位后直接将各管线插头连接，既不影响工作人员通行又省去了电缆槽；而柴油罐与其他罐体之间只有一根柴油管线和1根电缆，通过改制小电缆槽将油管线和电缆放置在内，小电缆槽可以采用人工或叉车完成摆放工作。

4.钻台。TZT160B 拖挂钻台和拖挂猫道解决了钻台需要吊车完成安装的难题，船型底座和井架基础通过叉车完成安装、拆卸任务。坡道采用凹进钻台结构，该结构大大减少了上提钻杆时钻台工的劳动强度。

5.主机。主机驱动转盘采用中间传动轴代替链条，以减少漏油环节，降低成本；分动箱前桥挂合采用汽缸挂合，相比较手工挂合比较省力，尤其在恶劣天气条件下效果明显；移动式地锚解决了每次钻机定位必须钻地锚的问题。

三、配套试验及现场应用情况

第一套ZJ20/1580CZ钻机的全配套试验于3月15日在RG公司第四试验场全面展开，第二套于4月5日开始配套，整机性能测试依据RG 公司车装钻机实验规程进行，用户和监理公司MODUSPEC的相关人员全程监控。

1.主机试验部分。主要进行大钩载荷、抗风能力、箱体传动及夜气路系统压降及运载车路试验等试验。

2.外围配套部分。主要进行发电机、MCC、空压机、固控部分、井控部分及机泵组试验等试验。

第一套钻机于2011年5月底开始发运，于2011年7月底到达乌津地区并开始钻井作业，现场服务情况表明，完成1 800～2 000 m 的井深需要8～10 d 的时间，搬家时间为主机3 h 内完成定位并开始一开作业，其他外围配套设施需10～12 h 完成摆放，辅助设备包括叉车、运输平板、拖拉机液压站等；扣除用户自身原因共完成8 口井的钻探作业，用户现在正在洽谈12年的订货事宜。