BZT1500拖車式水井鉆機(jī)的研制

張金山

（山東濱州市鍛壓機(jī)械廠 技術(shù)中心，山東 濱州 256600）

近年來(lái)隨著一帶一路的開(kāi)發(fā)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備逐漸走出國(guó)門，以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的優(yōu)勢(shì)得到國(guó)外用戶的高度認(rèn)可。針對(duì)中亞非洲等沙漠地區(qū)客戶深水井及淺層油氣井的鉆井修井需求，我們立項(xiàng)研發(fā)1500m拖車式水井鉆機(jī)。

1 研發(fā)背景

近兩年我單位多次接到中亞北非客戶的1500m拖車鉆機(jī)的詢盤信息，而且要求要配套石油鉆桿，兼顧深水井及淺層油氣井的鉆井修井需求。可是，市場(chǎng)上針對(duì)中亞非洲沙漠地區(qū)1000m～1500m水井鉆井工況的拖車式鉆機(jī)并不多見(jiàn)。為了實(shí)現(xiàn)這種鉆井需要，國(guó)外客戶多是采用小型車裝石油鉆機(jī)或修井機(jī)代替水井鉆機(jī)使用，但這樣大材小用會(huì)造成設(shè)備人員的極大浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益較差。再有，市場(chǎng)上僅有的產(chǎn)品也多是采用固定長(zhǎng)度鉆塔，配套專用水井鉆桿，采用上下墊叉配合轉(zhuǎn)盤卸扣，無(wú)法配套符合API標(biāo)準(zhǔn)的石油鉆桿，無(wú)法使用三吊一卡，不能兼顧淺層油氣井鉆井修井需要。基于這種現(xiàn)狀，我們?cè)诔浞质袌?chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，為了滿足客戶的多用途使用需要，專門研制了BZT1500拖車式水井鉆機(jī)。

2 鉆機(jī)概述及工作原理

BZT1500拖車式水井鉆機(jī)是我廠自主研發(fā)的全新機(jī)型。該鉆機(jī)專門為滿足干旱沙漠地區(qū)1500m超深水井及淺層油氣井鉆井工況設(shè)計(jì)。布局合理、配套完善、運(yùn)輸方便、性能可靠。配備不同的鉆具，可以實(shí)現(xiàn)多種鉆井工藝，如泥漿鉆進(jìn)，空氣泡沫鉆進(jìn)、氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)、氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)等。也可以適應(yīng)粘土層、砂土層、風(fēng)化巖、基巖等不同地質(zhì)條件的施工。

2.1 鉆機(jī)的整體結(jié)構(gòu)

該鉆機(jī)主要由拖車底盤、動(dòng)力站、中間車、泥漿泵、、發(fā)電機(jī)、變速箱、主卷?yè)P(yáng)、副卷?yè)P(yáng)、水剎車、轉(zhuǎn)盤、鉆塔、鉆具系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)液壓系統(tǒng)等組成。所有鉆井部件均安裝在3軸拖車上，運(yùn)輸移位方便。

鉆井動(dòng)力由動(dòng)力站（柴油機(jī)+分動(dòng)箱）輸出中間車，將動(dòng)力分別傳遞到泥漿泵和主機(jī)。分動(dòng)箱上安裝有液壓泵，為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。主機(jī)通過(guò)變速箱帶動(dòng)主副卷?yè)P(yáng)和貓頭，變速箱通過(guò)萬(wàn)向軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤又通過(guò)滾子方補(bǔ)心帶動(dòng)主桿旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)。

2.2 鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

BZT1500車裝水井鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下。

2.2.1 名義鉆深

配鉆桿：3-1/2″（89mm）；名義最大鉆井深度1500m；

配鉆桿：4-1/2″（114mm）；名義最大鉆井深度1200m；

配鉆桿：5″（127mm）；名義最大鉆井深度1000m。

2.2.2 轉(zhuǎn)盤

轉(zhuǎn)盤通徑：660mm；轉(zhuǎn)盤扭矩：25kN·m；

轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速（正、反轉(zhuǎn)）：37r/min，52r/min，84r/min，145r/min。

2.2.3 提升能力

主卷?yè)P(yáng)單繩提升力9t；主鉤三輪，吊重54t；

主卷?yè)P(yáng)繩速 ：0.84m/s，1.90m/s，3.3m/s。

副卷?yè)P(yáng)單繩提升力5t；副鉤兩輪，吊重20t；

副卷?yè)P(yáng)繩速 ：0.36m/s，0.82m/s，1.42m/s。

2.2.4 配套動(dòng)力

發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：重康NTA855-C360。

額定功率/轉(zhuǎn)速：269kW/2100rpm。

最大扭矩/轉(zhuǎn)速：1460N.m/1400rpm；怠速：625rp。

2.2.5 鉆塔

鉆塔有效高度：18482mm，最大承重60t。

2.2.6 鉆具

主鉆桿長(zhǎng)度：12192mm；對(duì)邊寬度108mm×108mm。副鉆桿長(zhǎng)度：9300mm～9600mm。

2.2.7 水龍頭

水龍為下置密封，承壓10MPa，水龍頭承重65t，中心管通徑63mm。

2.2.8 泥漿泵BW1200/7B

公稱排量：1200L/min；額定壓力：7MPa。

吸水口直徑：203mm（8寸）；排水口直徑：75mm（3寸）。

2.2.9 液壓系統(tǒng)

（1）齒輪泵參數(shù)：型號(hào)：CB-F532；排量：32ml/r,額定工作壓力20Mpa，最高壓力25MPa。

（2）系統(tǒng)工作壓力18MPa。

2.2.10 拖車底盤參數(shù)

3軸全掛車，前單橋+后雙橋，每橋最小承重13t，底盤最大總質(zhì)量40t。

軸距8000mm+1310mm，后懸3240mm。后雙橋?yàn)殡p胎，輪胎規(guī)格12R22.5。

2.2.11 整機(jī)尺寸

運(yùn)輸尺寸：長(zhǎng)×寬×高=15500mm×2800mm×4400mm。

3 鉆機(jī)的主要特點(diǎn)

首先，本機(jī)專門設(shè)計(jì)了直立式油缸伸縮鉆塔，可以配套三吊一卡，方便用戶使用API石油鉆桿鉆井施工。其次，拖車底盤采用半掛全掛車兩用設(shè)計(jì)，增加了整機(jī)的穩(wěn)定性，又兼顧了運(yùn)輸?shù)谋憷浴５谌@機(jī)柴油機(jī)和配套分動(dòng)箱均采用國(guó)際知名品牌，便于國(guó)外客戶維護(hù)，性能安全可靠。第四，配置大通徑轉(zhuǎn)盤，方便客戶下套管。第五，鉆塔后專門設(shè)計(jì)了鉆臺(tái)和滑道，方便用戶起下鉆具。

BZT1500鉆機(jī)各部件特點(diǎn)如下。

3.1 底盤的特點(diǎn)

BZT1500鉆機(jī)采用3軸40t全掛半掛兩用底盤。拖車可以與多種牽引車相匹配，前單橋后雙橋結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤式牽引架，雙管路斷氣剎車。底盤主梁采用610L高強(qiáng)度異型工字梁結(jié)構(gòu)，剛性大強(qiáng)度高。底盤輪胎選用12R22.5，寬斷面越野花紋鋼絲胎，更適用野外的路況。底盤兩側(cè)設(shè)計(jì)有0.5m寬走臺(tái)板，方便作業(yè)人員施工操作。底盤安裝有四支25t液壓機(jī)械雙鎖緊油缸，和一對(duì)后機(jī)械支腿，方便鉆機(jī)底盤的調(diào)平，確保鉆井時(shí)整機(jī)的穩(wěn)定。

3.2 鉆塔的特點(diǎn)

BZT1500鉆機(jī)本鉆機(jī)采用K型桁架結(jié)構(gòu)直立伸縮式鉆塔。鉆塔由外塔、內(nèi)塔、天輪組、高懸輪、伸縮油缸、承重機(jī)構(gòu)、爬梯、二層臺(tái)等部分組成。鉆機(jī)采用液壓油缸起塔，內(nèi)塔采用背面雙油缸伸縮，通過(guò)油缸旋轉(zhuǎn)式承重機(jī)構(gòu)將內(nèi)塔受力作用在外塔上。結(jié)構(gòu)合理、承重大、安全可靠。鉆塔上吊裝有兩把機(jī)械大鉗，可以實(shí)現(xiàn)三吊一卡上卸扣。鉆塔上設(shè)計(jì)有二層臺(tái)，方便用戶停靠鉆桿、摘掛吊卡，提高提鉆效率。

3.3 上裝動(dòng)力的特點(diǎn)

BZT1500鉆機(jī)上裝動(dòng)力選用康明斯NTA855-C360水冷四沖程增壓空冷柴油機(jī)，最大功率269KW/2100rpm，柴油機(jī)后安裝有WPT離合器分動(dòng)箱（1進(jìn)3出結(jié)構(gòu)）。柴油機(jī)性能可靠，動(dòng)力充沛，分動(dòng)箱結(jié)構(gòu)合理，操控方便。

3.4 主機(jī)的特點(diǎn)

本鉆機(jī)主機(jī)采用皮帶輸入機(jī)械傳動(dòng)，帶過(guò)載保護(hù)功能，防止鉆機(jī)超載損壞。主機(jī)變速采用手柄凸輪曲線軌道變速，帶有檔位定位功能。變速平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，不易脫檔。

主機(jī)配備水剎車機(jī)構(gòu)，當(dāng)深孔鉆進(jìn)下放鉆具時(shí)，能夠減少制動(dòng)閘帶和卷筒的磨損，減輕卷筒制動(dòng)鼓的發(fā)熱，對(duì)下放鉆具的輔助制動(dòng)。主機(jī)還配置有貓頭機(jī)構(gòu)、雙機(jī)械卷?yè)P(yáng)，大通徑轉(zhuǎn)盤，方便用戶上卸鉆桿、起下鉆具。

3.5 水循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)

鉆機(jī)配置有BW1200/7B大排量泥漿泵，配有帶由壬的高壓水循環(huán)管路，大承載力下置密封SL65水龍頭，能夠保證鉆井作業(yè)的順利完成

3.6 鉆臺(tái)的特點(diǎn)

鉆臺(tái)空間大，高度可調(diào)，四周帶護(hù)欄，可與底盤連成一體。鉆臺(tái)上還開(kāi)有大小鼠洞，方便摘掛方鉆桿和鉆桿。鉆臺(tái)后部還專門設(shè)計(jì)了滑道和上下鉆桿軌道，配合小車，可以快速加接單根。

4 產(chǎn)生的效益

BZT1500鉆機(jī)自投入生產(chǎn)以來(lái)，受到國(guó)外客戶的歡迎，現(xiàn)已累計(jì)出口北非4臺(tái)，累計(jì)進(jìn)尺超過(guò)10000m，為企業(yè)和用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我廠鉆機(jī)在埃及沙漠地區(qū)鉆進(jìn)1200m農(nóng)業(yè)灌溉井。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，BZT1500鉆機(jī)的設(shè)計(jì)能夠滿足沙漠地區(qū)超深層水井的鉆井需要，是1500m內(nèi)大口徑深水井以及淺層油氣井鉆鑿的理想設(shè)備。希望，今后通過(guò)鉆井施工用戶的使用反饋，本產(chǎn)品能夠持續(xù)改進(jìn)更加完善，創(chuàng)造更好的社會(huì)效益。