BZT1500拖车式水井钻机的研制

张金山

（山东滨州市锻压机械厂 技术中心，山东 滨州 256600）

近年来随着一带一路的开发，国产设备逐渐走出国门，以其质优价廉的优势得到国外用户的高度认可。针对中亚非洲等沙漠地区客户深水井及浅层油气井的钻井修井需求，我们立项研发1500m拖车式水井钻机。

1 研发背景

近两年我单位多次接到中亚北非客户的1500m拖车钻机的询盘信息，而且要求要配套石油钻杆，兼顾深水井及浅层油气井的钻井修井需求。可是，市场上针对中亚非洲沙漠地区1000m～1500m水井钻井工况的拖车式钻机并不多见。为了实现这种钻井需要，国外客户多是采用小型车装石油钻机或修井机代替水井钻机使用，但这样大材小用会造成设备人员的极大浪费，经济效益较差。再有，市场上仅有的产品也多是采用固定长度钻塔，配套专用水井钻杆，采用上下垫叉配合转盘卸扣，无法配套符合API标准的石油钻杆，无法使用三吊一卡，不能兼顾浅层油气井钻井修井需要。基于这种现状，我们在充分市场调研的基础上，为了满足客户的多用途使用需要，专门研制了BZT1500拖车式水井钻机。

2 钻机概述及工作原理

BZT1500拖车式水井钻机是我厂自主研发的全新机型。该钻机专门为满足干旱沙漠地区1500m超深水井及浅层油气井钻井工况设计。布局合理、配套完善、运输方便、性能可靠。配备不同的钻具，可以实现多种钻井工艺，如泥浆钻进，空气泡沫钻进、气动潜孔锤钻进、气举反循环钻进等。也可以适应粘土层、砂土层、风化岩、基岩等不同地质条件的施工。

2.1 钻机的整体结构

该钻机主要由拖车底盘、动力站、中间车、泥浆泵、、发电机、变速箱、主卷扬、副卷扬、水刹车、转盘、钻塔、钻具系统、水循环系统液压系统等组成。所有钻井部件均安装在3轴拖车上，运输移位方便。

钻井动力由动力站（柴油机+分动箱）输出中间车，将动力分别传递到泥浆泵和主机。分动箱上安装有液压泵，为液压系统提供动力。主机通过变速箱带动主副卷扬和猫头，变速箱通过万向轴带动转盘旋转，转盘又通过滚子方补心带动主杆旋转，从而实现钻井作业。

2.2 钻机的主要技术参数

BZT1500车装水井钻机的主要技术参数如下。

2.2.1 名义钻深

配钻杆：3-1/2″（89mm）；名义最大钻井深度1500m；

配钻杆：4-1/2″（114mm）；名义最大钻井深度1200m；

配钻杆：5″（127mm）；名义最大钻井深度1000m。

2.2.2 转盘

转盘通径：660mm；转盘扭矩：25kN·m；

转盘转速（正、反转）：37r/min，52r/min，84r/min，145r/min。

2.2.3 提升能力

主卷扬单绳提升力9t；主钩三轮，吊重54t；

主卷扬绳速 ：0.84m/s，1.90m/s，3.3m/s。

副卷扬单绳提升力5t；副钩两轮，吊重20t；

副卷扬绳速 ：0.36m/s，0.82m/s，1.42m/s。

2.2.4 配套动力

发动机型号：重康NTA855-C360。

额定功率/转速：269kW/2100rpm。

最大扭矩/转速：1460N.m/1400rpm；怠速：625rp。

2.2.5 钻塔

钻塔有效高度：18482mm，最大承重60t。

2.2.6 钻具

主钻杆长度：12192mm；对边宽度108mm×108mm。副钻杆长度：9300mm～9600mm。

2.2.7 水龙头

水龙为下置密封，承压10MPa，水龙头承重65t，中心管通径63mm。

2.2.8 泥浆泵BW1200/7B

公称排量：1200L/min；额定压力：7MPa。

吸水口直径：203mm（8寸）；排水口直径：75mm（3寸）。

2.2.9 液压系统

（1）齿轮泵参数：型号：CB-F532；排量：32ml/r,额定工作压力20Mpa，最高压力25MPa。

（2）系统工作压力18MPa。

2.2.10 拖车底盘参数

3轴全挂车，前单桥+后双桥，每桥最小承重13t，底盘最大总质量40t。

轴距8000mm+1310mm，后悬3240mm。后双桥为双胎，轮胎规格12R22.5。

2.2.11 整机尺寸

运输尺寸：长×宽×高=15500mm×2800mm×4400mm。

3 钻机的主要特点

首先，本机专门设计了直立式油缸伸缩钻塔，可以配套三吊一卡，方便用户使用API石油钻杆钻井施工。其次，拖车底盘采用半挂全挂车两用设计，增加了整机的稳定性，又兼顾了运输的便利性。第三，钻机柴油机和配套分动箱均采用国际知名品牌，便于国外客户维护，性能安全可靠。第四，配置大通径转盘，方便客户下套管。第五，钻塔后专门设计了钻台和滑道，方便用户起下钻具。

BZT1500钻机各部件特点如下。

3.1 底盘的特点

BZT1500钻机采用3轴40t全挂半挂两用底盘。拖车可以与多种牵引车相匹配，前单桥后双桥结构，转盘式牵引架，双管路断气刹车。底盘主梁采用610L高强度异型工字梁结构，刚性大强度高。底盘轮胎选用12R22.5，宽断面越野花纹钢丝胎，更适用野外的路况。底盘两侧设计有0.5m宽走台板，方便作业人员施工操作。底盘安装有四支25t液压机械双锁紧油缸，和一对后机械支腿，方便钻机底盘的调平，确保钻井时整机的稳定。

3.2 钻塔的特点

BZT1500钻机本钻机采用K型桁架结构直立伸缩式钻塔。钻塔由外塔、内塔、天轮组、高悬轮、伸缩油缸、承重机构、爬梯、二层台等部分组成。钻机采用液压油缸起塔，内塔采用背面双油缸伸缩，通过油缸旋转式承重机构将内塔受力作用在外塔上。结构合理、承重大、安全可靠。钻塔上吊装有两把机械大钳，可以实现三吊一卡上卸扣。钻塔上设计有二层台，方便用户停靠钻杆、摘挂吊卡，提高提钻效率。

3.3 上装动力的特点

BZT1500钻机上装动力选用康明斯NTA855-C360水冷四冲程增压空冷柴油机，最大功率269KW/2100rpm，柴油机后安装有WPT离合器分动箱（1进3出结构）。柴油机性能可靠，动力充沛，分动箱结构合理，操控方便。

3.4 主机的特点

本钻机主机采用皮带输入机械传动，带过载保护功能，防止钻机超载损坏。主机变速采用手柄凸轮曲线轨道变速，带有档位定位功能。变速平稳，定位准确，不易脱档。

主机配备水刹车机构，当深孔钻进下放钻具时，能够减少制动闸带和卷筒的磨损，减轻卷筒制动鼓的发热，对下放钻具的辅助制动。主机还配置有猫头机构、双机械卷扬，大通径转盘，方便用户上卸钻杆、起下钻具。

3.5 水循环系统的特点

钻机配置有BW1200/7B大排量泥浆泵，配有带由壬的高压水循环管路，大承载力下置密封SL65水龙头，能够保证钻井作业的顺利完成

3.6 钻台的特点

钻台空间大，高度可调，四周带护栏，可与底盘连成一体。钻台上还开有大小鼠洞，方便摘挂方钻杆和钻杆。钻台后部还专门设计了滑道和上下钻杆轨道，配合小车，可以快速加接单根。

4 产生的效益

BZT1500钻机自投入生产以来，受到国外客户的欢迎，现已累计出口北非4台，累计进尺超过10000m，为企业和用户创造了良好的经济效益。我厂钻机在埃及沙漠地区钻进1200m农业灌溉井。

5 结语

实践证明，BZT1500钻机的设计能够满足沙漠地区超深层水井的钻井需要，是1500m内大口径深水井以及浅层油气井钻凿的理想设备。希望，今后通过钻井施工用户的使用反馈，本产品能够持续改进更加完善，创造更好的社会效益。