XJ250P修井洗井车的设计

陈自华 李重艺

【摘要】XJ250P修井洗井车由自走式底盘和修井专用装置及泥浆泵三大部分组成，装机功率350KW（475 HP），最大钩载675KN。修井机的设计严格按照APISpec规范和我国石油行业标准，在总体设计方案、动力配置、并车方式、底盘系统、绞车传动系统和井架结构等方面在吸取国外同类设备优点的基础上，结合国内的实际情况加以改进，使其在国际、国内石油装备市场上确保通用性和先进性。

【关键词】修井洗井车 结构设计 方案设计

1 整体方案设计

XJ250P修井洗井车为双滚筒车装自走式修井和洗井设备，该设备具修井、洗井、泥浆泵为一体的油田专用设备，它要满足修井机作业工艺，可以进行油水井小修作业，还能满足洗井作业工艺的要求。适用于油田环境及其它粗糙地形，能对油气井进行修井和洗井作业。

该车驱动型式为8×8，第一桥、第二桥为转向驱动桥，第三和第四桥为驱动桥；第一、二桥采用钢板弹簧悬挂，三、四桥采用平衡梁悬挂。

整车动力系统由CAT C 15（475HP）发动机和BY 503H变矩器组成。通过两个分动箱把动力分别分配底盘、车上装置及泥浆泵。

车上作业部分由角传动箱、捞砂滚筒、主滚筒、绞车刹车系统、辅助刹车系统、泥浆泵、灌注系统、高低压管汇、井架总成、液气电控制系统及仪表系统组成。井架为Π形两节伸缩式结构。设备所有控制都集中在司钻控制台上，方便简捷。

2 部件方案设计2.1 泥浆泵安装方案

XJ250P修井洗井车泥浆泵安装的位置是该项目整体方案必须解决的问题。按照协议要求分析讨论，具体方案有两种：

一是泥浆泵安装车体中部，动力系统与绞车总成之间；

二是泥浆泵安装在车体尾部，绞车总成与井架斜支撑之间。

对上述两种方案进行分析，具体性能及优缺点对比如下表1所示：

由上表可以看出，泥浆泵安装在车体中部即第一方案的优点多，因此我们选择第一方案。

2.2 动力系统设计

该设备主要有三大功能：提升、泥浆泵，发动机的功率分配主要有四个方面；

提升系统 要满足游车大钩最大提升负荷675k N，以0.13m/s速度运行，总效率为0 . 6 4。则提升系统净功率为 P=675000×0.13=87.75 kW；

发动机需提供功率为PH=87.75/0.64=137 kW；

泥浆系统 满足泥浆泵最大排量0.9m3/ min，最大输出压力为14MPa（2000PSI），选择四机厂生产的3ZB20-170柱塞泵，其参数如下：

持续水功率为：150HHP（112 kW）；间断水功率为：200HHP（149 kW）；柱塞冲程： 4”；

柱塞最大冲次：300冲/min；

最高输出压力：20MPa；

容积效率为： 85%。

链条箱传动效率为0.95，齿轮箱传动效率为0.98，传动轴传动效率为0.98，则泥浆泵总效率为0.98×0.98×0.98×0.85=0.776

动力端润滑油泵排量为0.025m3/min，压力为2.5MPa；液力端润滑油泵排量为0.01m3/min，压力为10MPa。

则润滑总功率为PL=0.025×2500/60+0.0 1×10000/60=2.7 kW。

灌注泵最大排量为2m3/min，压力为0.35MPa，泵水功率为19kW，油泵及管线容积效率为0.8～0.9，马达效率为0.9。则发动机需提供功率PS=19/（0.9×0.8）=27 kW。

发动机需提供给泥浆泵系统总功率为PM= PW/0.776+PL+PS=174 kW。

另外，发动机自身需消耗功率有：

A、空压机T U F L - 1 0 0 0：P A P = P×Q=0.8MPa×0.67m3=9kW。

B、发动机自身消耗：PMOTOR=15 kW（按发动机功率的5%～10%）。按两种作业工艺同时工作：发动机需提供功率：

P= PR+PI+PMOTOR+PAP =335kW。

两种作业工况同时工作在实际现场比较多，因此，我们选择CATC 15发动机，功率为350KW是满足工作要求。

2.3 方案分析

从整体性能及可靠性上考虑，我们最终决定采用泥浆泵安装在车体中部方案。其性能完全满足技术协议中要求，能够完成修井、洗井、大修、钻水泥塞和钻探浅井等作业。

3 结论

该设备是具修井、洗井、泥浆泵为一体的油田专用设备，它要满足修井机作业工艺，可以进行油水井小修作业，而且可以满足洗井作业工艺的要求。一机多用，在作业工艺性、经济性、操作合理性都具有极其重要的意义。

研制开发的XJC250P修井洗井车，实现了产品的国产化，替代同类设备的进口产品，达到了国际先进水平。该项目从方案研究、总体设计、主要技术指标的确定将坚持高起点、高质量的原则，尽可能采用国内外成熟的先进技术，瞄准和跟踪国外先进技术水平。

作者简介

陈自华，1972年出生，毕业于石油大学（华东）液压与控制专业（华东），现就职于江汉石油管理局第四石油机械厂外贸办。