浅井快装钻机的研制

黄峰



浅井快装钻机的研制

黄峰

（中石化四机石油机械有限公司，湖北 荆州 434024）

我公司研制的ZJ30DB快装钻机搬家移运模块少，各模块运输尺寸、重量合国内道路运输要求，是适应国内路况的一种快装钻机，可以作为替代大庆130钻机、车载ZJ30CZ钻机的一种模块钻机。本钻机采用了不抽大绳的设计，运输时井架上下体、游车大钩、导绳机、钻井大绳是一个模块，减少了运输模块的同时节省了安装时间，钻机采用全液压起升和下放，可远程控制，体积小，结构紧凑，安全性高。

模块快装钻机；不抽绳设计；运输模块；全液压起升

1 引言

目前国内市场上存在的浅井钻机以大庆130型钻机和车载ZJ30CZ钻机为主。大庆130钻机作为老旧机型，为箱叠式结构、机械传动方式，存在能源利用率低、拆机时需要拆卸成数量较多的散件、搬家移运再安装效率低等缺陷，现在正处于更新换代的阶段；车载ZJ30CZ钻机作为替代大庆130的主流机型，虽然模块少，搬家移运再安装的速度较快，但是随着国家对特种移运车辆要求越来越严格，也存在主车长度过长、转弯半径过大、整体装备质量过重、上路移运困难、需要办理特种车辆证件等问题。目前国内市场急需一种能够快速移运安装的模块钻机。

我公司研制的模块ZJ30DB钻机便于拆卸、移运、再安装，大多数运输模块尺寸符合国内道路要求，设计搬家移运时间24 h，极其适合国内钻井使用。

2 钻机结构组成

本钻机设计为交流变频驱动钻机，由井架总成、钻台总成、绞车总成三部分组成。井架总成由两个井架底座、井架下体、井架上体、天车组成，双井架底座与井架下体采用销轴连接，井架下体和井架上体为伸缩套装式，通过伸缩油缸起升，天车和井架上体固定在一起。钻台总成下层基座、中层立柱、左右上座及转盘梁立根盒模块组成，其中转盘梁立根盒模块集成由400 kW交流变频电机、减速箱、转盘等组成的转盘驱动装置。绞车由一个600 kW交流变频电机、减速箱、应急电机、主滚筒等组成，主滚筒上方设有排绳装置，另外为减少散件数量，绞车橇上还集成了一个0.9 m3的储气罐和盘刹液压站，并留有维护通道。钻机的具体技术指标参数如表1所示。

3 钻机运输模块划分

钻机井架总成划分为4个运输模块，分别是井架底座模块（2个）、井架上下体合套模块、二层台模块。本钻机经过对井架的优化减重，特别进行了拆机不抽大绳的设计，拆机时可以不用将钻井大绳抽出，减轻了井场作业工作强度。通过完成指定的、简单的操作步骤，游车大钩、导绳机、钻井大绳可在井架下放后与井架上下体模块集成为一体运输。钻台模块划分为左中右3个模块，分别是左侧箱模块、右侧箱模块、转盘梁立根盒模块。绞车模块为单独的一个模块。钻机的各运输模块见表2所示，详见图1～图6.

表1 ZJ30DB钻机主要技术参数

名称参数 钻探范围φ127 mm（5"）钻杆 1 500～2 500 mφ114 mm（4 1/2"）钻杆 1 600～3 000 m 最大钩载1 800 kN 绞车输入功率600 kW（800 HP） 绞车挡数1F+1R，交流电机驱动 主刹车液压盘式刹车 辅助刹车能耗制动 转盘开口名义直径φ698.5 mm（27-1/2″） 转盘挡数1F+1R挡无级调速 井架型式及有效高度K型，前开口伸缩，33 m 钻台型式旋升式 油缸整体起升 钻台高度6 m 钻台净空高度4.8 m 传动方式AC-DC-AC

4 钻机的起升和下放

本钻机钻台、井架均为前倒式，利用一组起升油缸起升。在低位安装好钻台、井架（含固定好的游车大钩）和起升油缸后，利用放在地面上的绞车作为配重。

钻机具体起升步骤如下：①使用起升油缸将井架起升至直立状态，在井架接近直立状态时设计有缓冲油缸，提升井架起升安全性；②收回与井架连接的穿销油缸，将起升油缸沿导向系统收回至钻台起升连接处，同时拆除井架上固定的游车大钩固定装置，使用主绞车将游车大钩下放至钻台面；③安装钻台起升连接销，使用起升油缸起升钻台，钻台起升到位后安装立柱压缩杆上的连接销；④拔出钻台起升连接销，将起升油缸沿导向系统完全回收；⑤使用伸缩油缸起升井架上体，利用锁销油缸锁住井架上体。钻井下放为钻机起升的逆过程。

表2 ZJ30DB运输模块汇总表

序号名 称外形尺寸（不含牵引车及运输车）/mm重量/t数量 1钻台左侧箱模块13 300×3 000×2 90027 5001 2钻台右侧箱模块13 300×3 200×2 90028 2001 3转盘梁和立根盒模块8 800×3 200×1 40024 5001 4井架底座模块13 300×1 900×2 8009 6002 5井架上下体模块14 800×3 600×2 90029 2001 6二层台模块5 600×3 600×2 4004 2001 7绞车模块8 100×3 100×2 60024 0001

本起升系统为全液压系统，设计有起升油缸、缓冲油缸、穿销油缸、伸缩油缸、锁销油缸等，系统体积小、质量轻、结构紧凑、运动惯性小、安全性高、操作控制方便。

起升油缸还设计了起升同步控制系统和无载回收旁通回路，可以实现起升系统的远程遥控、控制起升油缸的同步性，并增加油缸的空载回收速度，从而提升了钻机起升下放的安全性和效率。

图1 运输模块一：井架上下体模块

图2 运输模块二：井架底座模块

图4 运输模块四和五：钻台左右侧箱模块（2个）

图5 运输模块六：转盘梁立根盒模块

5 现场应用

本钻机首台制造后经油田现场使用，60 km内拆机移运再安装时间在3.5个工作日左右，基本达到预期目标，后续仍然需要对一些存在的细节问题进行改进完善，安装时间仍可进一步缩短。本钻机的研制得到胜利渤海钻井总公司的大力支持与协助，在此表示衷心的感谢！

［1］李鸿涛，王志忠，范悦栓，等. 560 kW快速移运钻机的研制［J］.石油机械，2016（6）：28-32.

［2］王定亚，马广蛇，侯文辉，等.浅谈国内快速移运钻机技术现状及发展建议［J］.石油矿场机械，2007，36（4）：13-16.

［3］孙元秀，危峰，秦斌.5 000 m新型快移快装钻机的研制［C］//2005年石油装备技术发展学术交流年会论文集，2005.

［4］苗建军，苏斯君.理想钻机的设计思想与现代设计理念［J］.石油矿场机械，2005，34（5）：16-18.

2095－6835（2019）07－0126－02

TE922

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.126

黄峰（1986—），主要研究方向为模块钻机设计及配套。

〔编辑：王霞〕