動力水龍頭在鉆塞施工中的應用

蘇愿忠

中原油田采油五廠，河南濮陽 457001

0 引言

PS8-85動力水龍頭是由液壓電機驅動，提供平穩、無沖擊的輸出扭矩，在零轉速下，它可以使管柱承受850kN的拉伸負載；在100r/min時能支持450kN的動力負載。適用于鉆探和修井作業，尤其適用于打撈和修井，在對內、外部套管、油管或鉆桿切割，鉆除堵塞、填充物或者水泥，磨銑或刮銑金屬套管使用方面，性能優越。

1 結構及應用

一套完整的PS-85型動力水龍頭由動力水龍頭總成、控制裝置、基本動力系統、液壓系統4部分組成；

1）動力水龍頭總成：包括一個升降式水龍頭、一個成套的沖洗管盤根盒總成、兩根高壓液壓軟管和一根電機排水軟管，一個放置水龍頭的托架，一套軟管絞盤裝置。水龍頭的作用是將液壓能轉變成旋轉動能，帶動管柱旋轉；

2）控制裝置：PS-85型動力水龍頭控制部件是電氣控制，由旋轉速度和方向的操縱桿、發動機轉速開關、扭矩表以及主關機開關組成一個控制面板，工作人員在控制面板上操作整套系統；

3）基本動力系統：動力系統主要是功率為116.9kW的柴油發動機，是為液壓泵提供動力的動力源，操作中可根據扭矩和轉速確定所需的馬力；

4）液壓系統：包括一個直接的驅動，和一個安裝在發動機飛輪上的可變排量的液壓泵，以及系統所需的管線、閥門、配件、油箱等部件。液壓泵驅動液壓油通過液壓管線傳給水龍頭上的液壓馬達。整套系統及配件安裝在一個拖車式底座上，形成一套固定的裝置。

2 工作原理

PS-85型動力水龍頭的動力源是柴油發動機，啟動發動機，發動機帶動安裝在其下部的飛輪旋轉，旋轉的飛輪將發動機的動能傳給安裝在飛輪殼上的可變排量的液壓泵，再由直接驅動的液壓泵驅動液壓油通過液壓管線到水龍頭的液壓馬達，液壓馬達將液壓能轉變成旋轉動能，由旋轉軸承帶動中心管旋轉，從而帶動連接在中心管上的管柱轉動，達到鉆塞施工的目的。在整個操作范圍內，速度控制是連續可變的，特有的壓力補償性扭矩控制可以超越速度的控制以保持最大的扭矩。同時，動力裝置可以設定扭矩限制，從而消除了鉆柱里扭動或膨脹的危險。

3 技術參數

型號：PS85，一般負載等級：850kN 動態負載等級（100r/min）：450kN，

最大扭矩 ：5 352N·m，最大速度：155r/min，最大循環壓力：34.5MPa，

液壓系統額度工作壓力：34.5MPa，液壓油箱容積：152L，液壓輸出（最大流量/最大功率）：163L/34.5MPa，發動機油箱容積：227L，

標準桿連接：27/8″管螺紋，鵝頸管連接：21/2″管螺紋。

4 推廣應用情況

動力水龍頭于2010年7月在中原油田采油五廠投產應用，主要用于鉆塞作業施工，應用中能夠承受較大的負載，運轉平穩，可實時調整速度和扭矩，在換單根時，無需停車，減少了停、開車次數。截止11月份，共在14口鉆塞施工井上使用，累計運轉了575.5小時，累計進尺6 609.57m，平均每小時進尺11.48m，其中鉆塞面516小時進尺4 549.07m，平均每小時進尺8.82m，擴眼59.5小時進尺2 060.5m。

分別將動力水龍頭鉆塞和螺桿鉆鉆塞的情況進行了統計對比，與使用螺桿鉆鉆塞相比，動力水龍頭具有鉆速快、鉆塞一次成功率高、生產時效高等優點，克服了螺桿鉆鉆塞存在的多種問題，性能對比見表1。

5 存在的問題

1）當井深在2 500m以后，因磨阻較大，在允許的馬力和扭矩下，轉速減慢；當扭矩較大，工作壓力超過10MPa時，動力裝置存在耗油量大、配件磨損嚴重的現象；

2）受井場條件限制，當井場小或規劃不合理時，出現扭矩桿掛繃繩和抽油機驢頭的現象；

3）水龍頭盤根易被磨損造成漏油；

4）在運轉過程中，存在水龍頭卡子掛水龍帶的現象。

6 解決方法

表1 動力水龍頭與螺桿鉆鉆塞性能對比表

水質差，容易出現螺桿鉆堵塞無法繼續使用的現象。對工作介質要求低在水質差的情況下不影響鉆塞。

1）嚴格遵守動力水龍頭的操作規程，舍棄求快的心理，定期對設備進行維護保養，以保證設備的正常運轉，減少故障率，從而提高生產時效；

2）提前規劃好井場設備的擺放，給動力裝置預留出能保證安全運作的場地；

3）更新水龍頭盤根，選用耐磨、密封性好的材質；

4）水龍頭卡子掛水龍帶現象，目前采用的是一人拉著水龍帶，使卡子接觸不到水龍帶。

通過運用證明，動力水龍頭是鉆塞施工較理想的鉆塞裝置，使用動力水龍頭鉆塞，解決了長期以來鉆塞效率低、一次成功率低的問題，同時使用過程中也反映出了一些問題有待解決，需要我們大家集思廣益，積極創新，解決這些問題。

[1]PS-85動力水龍頭操作維修說明書.