ZJ40L/2250鉆機傳動系統改進與應用

羅 軍

（中國石油西部鉆探工程公司吐哈鉆井公司 新疆鄯善）

ZJ40L/2250鉆機，動力傳動系統配置3臺G12V190型柴油機及YOTZJ750型液力偶合正車減速箱，BC632/8型并車傳動箱，鉆井泵配置2臺F-1300型泵，柴油機輸出及動力傳動如鉆機傳動系統示意圖所示。該鉆機G12V190柴油機，額定功率為810KW，額定轉速為1300 r/min，在實際工作中最大泵沖只有每分鐘99沖，理論排量38 L/s，而實際排量只能達到32～34 L/s。F-1300泵不允許使用直徑190 mm缸套，

圖1 ZJ40L/2250鉆機傳動系統示意圖

為滿足鉆井工藝的需求，增大排量，按照現有設備只能使用2臺F-1300泵，這樣大大增加了柴油消耗，同時也增加了柴油機組、鉆井泵及附屬部件的磨損，所以需要進行改進。

一、確定方案

F-1300泵的額定沖數是120沖/min，與99沖/min相比還有很大提升空間，所以只要能合理提高泵沖，就能增加排量，為此提出4種方案件進行對比分析。

（1）增加柴油機轉速，將目前3臺1300 r/min的柴油機更換為1500 r/min的柴油機，可以提高提高泵沖，但更換柴油機成本太高。

（2）將3臺12V190柴油機更換額定轉速為1480 r/min高壓電機，將泵沖提高到117沖/min，但使用高壓電機的鉆探區域受到制約和限制，必須在油田電網區域內才能使用，因此，在一定程度上還是受到了限制。

（3）更換或改造液力偶合正車減速箱，減小傳動比，液力偶合正車減速箱屬于通用成型設備，但專門定制傳動比小的液力偶合正車減速箱成本較高。

（4）降低并車傳動箱傳動比，只需要改變并車傳動箱內傳動軸與帶泵軸的齒數，就可以減小傳動比，提高鉆井泵排量的目的。該方案不用采購設備，成本很低，也容易實現，因此采用方案4。

二、改造傳動比計算

原廠鉆機設備配置動力傳動系統中，主要設備參數：G12V190型柴油機額定轉速為1300 r/min，YOTZJ750型液力偶合正車減速箱傳動比1.95，BC632/8型并車傳動箱傳動軸鏈輪齒數28，帶泵軸鏈輪齒數43，F-1300型鉆井泵人字齒輪傳動比4.206。

計算理論泵沖。理論泵沖=1300/[1.95×（43/28）×4.206]=103 沖/min，但是柴油機帶上負荷后實際轉速最高達到1250 r/min，實際鉆井泵沖=1250/[1.95×（43/28）×4.206]=99.2 沖/min。

該鉆機實際泵沖最大只有99.2沖/min，遠＜120沖/min。把鉆井泵實際泵沖控制在110～120 r/min，排量可增加到最大。減小并車傳動箱傳動比最簡單的辦法，就是改變并車箱內傳動鏈輪齒數，而增大傳動軸齒數需要改造6個鏈輪，減小帶泵軸齒數只需要改造3個鏈輪，將帶泵軸鏈輪由原來的43齒改造成37齒，改造后，理論泵沖=120沖/min，實際泵沖=115.5沖/min。

根據F-1300泵說明書，安裝180 mm的缸套單沖排量為0.3878 L/s，改造后最大理論排量44.8 L/s。

28A齒數為35～43的鏈輪，在石油鉆機并車傳動箱中廣泛應用，而且鏈輪減少，鏈條速度變快，根據機械設計公式，作用在帶泵軸上的壓軸力減小，所以沒有必要再進行強度計算，鏈輪齒數變化，其中心距也相應發生變化，但現場可以通過復合過渡鏈節處理。

三、改造及現場應用

按照上述計算，將BC632/8型并車傳動箱體內1#帶泵軸的2個鏈輪和2#帶泵軸的1個鏈輪，均改造成37齒，只需要重新加工3件鏈輪即可，帶泵軸及軸承等部件，1#，2#及3#傳動軸不需要改變。改造過程簡單、容易實現、成本也不高，其他部件的強度可以滿足需求，相比其他鉆機也沒有必要進行計算。改進方案2012年4月得到四川宏華石油設備有限公司產品研究所認可。

由于鉆井泵上水等方面的損失影響，鉆井現場實際排量最大只能達到理論排量44.8 L/s的90%，即36～40 L/s。ZJ40L/2250鉆機使用5英寸鉆桿最大能承鉆3200 m的井，二開（第二次開鉆）排量最大需要32～40 L/s，運轉單泵完全可以滿足鉆井工藝排量需求，又可節省1臺泵。F-1300泵沖達到115.5沖/min，接近額定泵沖，參數也很合理。

西部鉆探吐哈鉆井公司在2011年6月對40671隊、40673隊、40676隊進行并車傳動箱改造，在吐哈油區玉東、勝北、丘陵等區塊進行承鉆作業，均能實現二開單泵完鉆作業，減少1臺泵的使用。每部鉆機減少1臺泵的使用，可節省1臺G12V190柴油機的運轉，按照3200 m的井計算，每口井可節省26 t柴油，即可節省20.8萬元，3部鉆機就可節省60多萬元，達到預期效果。

四、結論

ZJ40L/2250鉆機改造泵并車傳動系統簡單易行、成本低、效果好。改造后，鉆井泵沖數達到額定沖數的96%，參數比較合理。承鉆的井二開只需要運轉單泵，就可以滿足排量需求，在其他排量需求小的工況，可通過更換缸套來實現，減少了鉆井泵和柴油機的磨損，燃油成本可大大節省。