大庆i-130钻机及其替代机型的研制).ppt

我国常用钻机 之大庆I-130钻机及其替代机型的研制,一、大庆I，II-130 钻机 （ZJ32） 大庆I，II-130 钻机 （ZJ32）机械驱动钻机一种 我国早期主力钻机; 江汉 (石油机械研究)所研制，兰石厂生产 70年代开始生产,70年代末改造一次,大庆II-130,全国共560台左右，现在停止生产，由ZJ32代替柴油机,动力,,大庆130钻机 塔型井架H架=41m,基本参数 L=3200m； Qds=1300kN；Qmax=1600kN；,2. 动力 配三台PZ12V190B型柴油机，统一驱动符号意义： P—配套（带风扇、水箱、底座）； Z—增压（吸气口加增压泵）； 12缸；V—缸V形布置； 缸径190mm；B—改进型号 12小时功率:882kW（1200马力）；转速1500r/min 持续功率：750kW（1020马力）； 转速1350r/min转向符号： 无符号 ---左转 R ---右转 转速符号 无符号--1500r/min 1 --- 1200 r/min 2 --- 1000 r/min 3 --- 1300 r/min 4 --- 900 r/min 燃料符号: 无符号 --- 柴油机 T --- 天然气机； S --- 双燃料机 Z --- 沼气机 用途符号：无符号--机械驱动钻机、通用 D --- 电驱动钻机、发电 C --- 船用右机（CZ---船用左机） J --- 机车；G --- 其他工程机械 地区符号: 无符号 ---般地区 M --- 沙漠地区； Y --- 高原地区 结构特征符号: 无符号 --非增压 Z --- 增压； ZL --- 增压、中冷 种类代号：无符号 --- 单机 ； P --- 配套 气缸直径（190mm） 气缸布置形式符号: V --- V形布置 ；L --- 直列(省略) 气缸数：用数字表示 换代或改进符号(由制造厂给定): H ---换代高增压；G ---改进中增压；A、B…---改进符号；L ---长冲程,× ×,,,,,,,,,,,内燃机产品型号编制新规则,3. 配备绞车 JC14.5，三轴开式润滑绞车 快绳拉力145kN (14.5tf)，旧标准。

新标准：用“JC45” 45-名义井深 额定功率：500kW （680马力）,滚筒轴,传动（猫头）,输入,,,4. 钻井泵 原配：NB8-600，2台双缸双作用泵 泥浆 泵 600马力 8—设计序号 现配：3NB-1000 三泥泵 三缸单作用泥浆泵，1000马力 （胜利油田配：SL3NB-1000，胜利三缸泥浆泵 标准：NB前为缸数，无为双缸，NB下标为设计序号，后为功率5. 配备转盘 ZP520 转盘 通径 6. 传动特点 三台柴油机统一驱动，由联动机组完成 见传动系统图“分析”，图1-15 （1）并车 皮带 (并车) 钻机，用E6700×16 (E型三角胶带) 周长 16根 V型皮带， E型传递功率最大 (根据单根传递功率不同分为：Y，Z，A，B，C，D，E等级),,,,,（2）传动路线 ①1号柴油机驱动绞车路线 1号车→万向节→减速箱→1号车离合器（双500×125）→正车箱→爬坡链条→输入轴→变速链（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）→猫头轴→低速链（Z=36：72）→低速离合器（1070×200）→滚筒轴1号车,2号车,3号车,绞车,大庆Ⅰ-130钻机传动系统,1号泵,2号泵,转盘,爬坡链,正车箱,倒车箱,②2号车驱动转盘倒转 1号车不能倒车。

2号车(柴油机) →万向轴→齿轮减速箱→2号车离合器→2,3并车皮带轮轴(φ630) →2号并车离合器→2,1并车皮带轮轴→倒车箱（链轮Z=17：41）→倒车离合器→爬坡链条→猫头轴→转盘离合器→过桥链轮（Z=29,40,21）→转盘水平轴大庆Ⅰ-130钻机传动系统,1号车,2号车,3号车,绞车,1号泵,2号泵,转盘,正车箱,倒车箱,爬坡链,,③2,3号车驱动1号泵 2号车→万向轴→齿轮减速箱→2号车离合器→并车皮带 3号车→万向轴→齿轮减速箱→3号车离合器→并车皮带 1号泵离合器→1号泵轴1号泵,大庆Ⅰ-130钻机传动系统,3号车,2号车,1号车,绞车,2号泵,转盘,倒车箱,正车箱,爬坡链,,（3）传动副型号意义 ①气胎离合器 普通型：双500×125,双胎，摩擦轮外经500mm,宽度125mm 主动轮圈上装有气胎和摩擦片，充气后膨胀，使摩擦片抱紧被动轮摩擦鼓，实现离合 特点：动力挂合，传动柔和，过载保护，操作方便，省力，远控 新标准前加LT 通风型气胎离合器：LT1070/125T 离 胎式 通风,主动,从动,摩擦鼓,,气胎,,摩擦片,,普通型气胎离合器,气管线,,②链条 2”—2×160 节距 排数 链节数 （4）特征 皮带并车，后台链轮倒车。

齿轮传动:两轴相反；链条、皮带传动(一般)两轴同向 7. 大庆130钻机总特点：打3200m井;塔架；统一驱动；皮带并车；三轴开式绞车，链轮后台倒车大庆Ⅰ-130 钻机传动系统,1号车,2号车,3号车,1号泵,2号泵,绞车,水刹车,压风机,转盘,万向节,1号离合器,,减速箱,,,正车箱,爬坡链,输入轴,变速链I II III,猫头轴,低速离合器,低速链,万向节,减速箱,离合器,2,3并车皮带轮轴,,2号离合器,2,1并车皮带轮轴,倒车箱,倒车离合器,万向节,减速箱,离合器,3号离合器,并车皮带轮轴,离合器,过桥链轮,①1号柴油机驱动绞车路线 ②2号车驱动转盘倒转 1号车不能倒车 ③2,3号车驱动1号泵,二、替代机型的研制 引言 大庆 － 130 钻机逐步被淘汰已成共识，但与目前 2 000 ～ 2 800 m ( 127 mm 钻杆) 井深范围的油气井勘探开发用主力机型 ZJ40 模块钻机相比，具有钻机能耗低、搬迁时间短和占地面积小等优点由于大庆 － 130 型钻机已不能满足 2 000 ～ 2 800 m井深范围油气勘探开发的需要，国内各钻机制造商也都进行相关技术的研究，但效果并不理想，因此开发一种 3 000 m 级别的经济高效钻机成为当务之急。

江汉石油管理局第四机械厂根据市场需求，成功地将出口北美市场的 BE 钻机理念及特色技术与国内成熟的模块钻机技术相结合，于 2010 年成功研制了大庆 － 130 型钻机的理想替代机型BE380L 钻机1、技术分析 1.1设计参数 名义钻深 Ø127 mm( 5 in ) 钻杆1 500 ～2500m;Ø114 mm( 41/2in )钻杆1 600 ～3 000 m 最大钩载: 1 700 kN 绞车额定功率: 550 kW ( 735 hp) ; 绞车档数：4+2R 钻井泵型号及台数: F － 1300 × 1; 转盘开口名义直径: 698. 5 mm ( 27 in) ; 转盘挡数: 4 + 2R; 井架有效高度: 33 m; 钻台高度及净空高度: 6 m，4. 7 m; 柴油机型号及台数: G12V190PZL － 3 × 2; 独立 机 泵 组 型 号 及 台 数: F － 1300 × 1( G12V190PZL － 3 柴油机) ，可选配1.2设计方案 1.2.1驱动型式 BE380L 钻机为机械统一驱动，采用液力传动链条并车方案井架为 K 型机械伸缩，采用低位安装、油缸起升方式; 底座为旋升式结构，携井架油缸共升。

预留丛式井移运装置和网电驱动接口钻机传动方案如图 1 所示，2 台 G12V190PZL－ 3 柴油机与 YOZJ750 － 20FLSH 液力偶合器组成的动力机组通过整体链条箱并车后，由 2 根万向轴分别驱动 4 挡绞车和 1 台 F － 1300 钻井泵由绞车滚筒高速端链轮上取力，通过下直箱→万向轴→上直箱输入到 2 挡换向转盘传动箱此外，2 ～ 3 台同型号钻机可选配 1 套 F － 1300 独立机泵组图一钻机传动方案,柴 油 机,钻井泵,,,,,四挡绞车,,,,液力耦合器,整体链条箱,1.2.2井架形式 出口北美高端市场的 BE 快移快装钻机井架为两级伸缩、一级销接结构，采用拖车及专用六桥移运小车大模块移运，移运尺寸为27.6mX3.6mX5.5m,模块质量为67t(含游车、顶驱)，而BE380L钻机要求井架采用平板车运输，每段运输长度≤13m,质量≤30t,宽度满足铁路≤3.4m(不带车厢）、油田公路≤3.6m、高速公路≤3.4m(不需办超宽证） 在保留BE钻机特色技术的基础上，同时满足上述移运条件、井架上体游车大钩提升安全距离及二层台容量情况下，将井架主体划分为4个运输模块（见图2），即天车与井架上体上段；井架上体下段与井架下体；二层台；井架底座（2个）。

井架主体各段均为整体结构天车,井架上体上段,井架上体下段,井架下体,二层台,井架底座,舌台,伸缩梁,指梁,伸缩架体,1.2.3底座形式 底座前台采用油缸起升平行四边形结构BE特色技术 后台采用常规模块钻机箱块式结构，如图3所示,前台各部件均为整体结构分为4个运输模块，即钻台测箱主体（2个），钻台底座基础后段1个 ，转盘梁运输模块1个1.2.4井架起升形式 井架为伸缩形式井架为伸缩形式 ( 见图 4) ，油缸起升，除前台外只需加绞车底座来平衡井架起升力矩井口中心至天车最前端距离约32 m1. 2. 5 转盘传动箱形式 BE380L 钻机采用爬坡万向轴驱动转盘，然而，由于 BE380L 钻机钻台两侧箱模块间距仅为3. 2 m，在宽度方向无法安装常规模块钻机驱动转盘的链条2 挡箱; 而且由于 BE380L 钻机顶部侧箱长度受移运尺寸的限制，采用新型旋升式 ZJ40L 的2 挡齿轮传动模式也受长度空间的局限，见图5通过研究，BE380L 转盘驱动创新设计一种 2挡换向齿轮箱，结构紧凑，确保有限空间下安装与维护空间的需求1. 2. 6 钻井泵组形式 后台采用双机带单泵形式，根据需要可 2 ～ 3台同类型钻机加配1 套独立机泵组。

柴油机偶合器机组和钻井泵型号一致 1. 2. 7 预留网电驱动接口 在电网布设方便的地区，可将2 台柴油偶合机组中的1 台换成电驱动偶合器机组，保留1 台柴油机偶合器机组，断电应急电动偶合器机组可实现宽幅无级调速以满足转盘低转速要求; 采用高压驱动电动机技术 1. 2. 8 预留丛式井移动装置接口 国内某些油区 ( 如陕北地区) 丛式井较多，因此 BE380L 钻机可预留丛式井移动装置接口，以适应工程作业的需求2、方案评价,2.1 优点 (1)钻机采用机械驱动方式，成熟可靠，经济性较好 ( 2) 钻机井架采用油缸起升，不以绞车为动力，因此可前后台同时安装，缩短安装时间，体现大庆 － 130 型钻机的安装特点 ( 3) 整机占地面积小，比常规 ZJ40L 模块钻机小15% ～ 20% ( 4) 井架、底座在满足运输条件情况下，采用整体结构，减少拆安工作量和运输模块与常规ZJ40L 模块钻机相比，主机运输车次 ( 不含固控系统、油水罐等外围配套设备) 减少9 车次 5) 预留网电驱动接口，在电网布设丰富区域，单机可降低油耗成本30% ～ 40% ( 6) 预留丛式井整机移运接口，在适应丛式井作业区域可整机液压平移，减少搬迁费用，有利于环境保护。

(7)正常钻井作业时，采用1 台 F － 1300 泵即可满足需要，当遇特殊作业工况或发生故障时，可调配F － 1300 独立机泵组此方式可降低钻机采购成本，从整体上可满足正常钻井作业和维护的要求 ( 8) 钻台高度6 m，底座净空高 4. 7 m，能满足安装防喷器组 ( 单、双、环) 和特殊施工作业要求钻台面积11. 9 m × 8. 2 m，钻台面宽畅，方便操作2. 2 不足 为了节约投资，在 BE380L 钻机上没有采用转盘独立驱动的方案，电动钻机或复合钻机的优点。