ZCZ-20沼泽钻机的改进.doc

ZCZ-20沼泽钻机的改进2010年6月物探装备第20卷第3期ZCZ-20沼泽钻机的改进党卫中杨凤申翟纳新夏鹏翎傅德莲(东方地球物理公司,河北涿州072751:1.装备制造事业部装备研究中心;2.国际勘探事业部)摘要党卫中,杨凤申,翟纳新,夏鹏翎,傅德莲.zCz一20沼泽钻机的改进.物探装备,2010,20(3):145147zcz一20沼泽钻机主要应用于沼泽,过渡带的地震勘探.本文针对该钻机在野外勘探施工中出现的问题,对zcz一2O钻机的水封,马达,二位六通阀等方面进行了改进,改善了zcz一2O钻机的性能,提高了钻机效率.关键词zcz一20沼泽钻机水封二位六通阀行走功能切换钻机改进ABSTRACTDangWeizhong,YangFengshen,ZhaiNaxin,XiaPenglingandFuDelian.ImprovementofZCZ一20swampdrillingrig.EGP,2010,20(3):145147ZCZ一20rigismainlyusedinmarshandtransitionzoneseismicexploration.ItisthefirsttimeforZCZ一20swampdrillingrigusedinSudanTransitionZone.ThisarticleintroducessomeexperiencesabouthowtouseandimproveZCZ一2Origfromstructure,hydraulictheory.TheseexperiencescandosomehelptoimprovedrillingefficiencyofZCZ一20rig.KeywordsZCZ-20swampdrillingrig,waterseal,twoposition&six-waysolenoidvalve,workingfunctionswitch,improvementofdrillingrig0引言ZCZ一20钻机是针对沼泽,过渡带研发,设计的物探钻机.2005年至今,已有6台ZCZ一2O钻机在苏丹过渡带投入使用,完成了其它陆地钻机无法进入的沼泽区域钻井任务约600km,为过渡带地震勘探做出了重要贡献.但在应用中也发现了一些问题,这些问题也影响了钻井效率.针对这些问题,我们从结构,液压方面对在苏丹使用的6台ZCZ一20钻机进行了改进.改进后的ZCZ一2O钻机,降低了操作难度,提高了钻井效率.们设计了厚度不等的调整垫片,安装在压盖和水封头下盖之间,用垫片厚度来确定压盖位置,从而保证了下水封周向受压均匀,避免水封压偏,延长了水封的使用寿命.1增加调整垫片,减小水封调整难度图zcz一.钻机水封结构ZCZ一20钻机动力头水封采用V形组合密封圈,如图1所示.V形密封环被压盖压紧起密封作用.若压盖调整不当,就会出现磨损漏水.因此我2改变中心管进水结构,改善水封憋压钻井时水从侧面流入旋转的中心管,直接击打*党卫中,1975年出生,工程师,工学硕士.2002年毕业于西南石油学院矿机专业,现从事物探装备的研究与开发,曾多次赴苏丹对沼泽设备的应用进行技术支持.146物探装备在径向孔的水流量为有效流人量,中心管每转一圈有效流入量与总流人量比i为:i一丽/0(1)一丽J式中,为进水孔数量;为进水孔内弧长对应的中心角.改进前的中心管进水断面结构如图2所示,改进后的中心管进水断面结构如图3所示.图2原中心管进水断面图3改进的中心管进水断面改进前,中心管每转一圈水的有效流人量与总流入量比为:一o_37.一丽u_3改进后,中心管每转一圈水的有效流人量与总流入量比为:一0.49.一丽u?49由上面的计算可知,ZCZ一20钻机中心管进水结构改进前,中心管每转一圈,水流的有效流人量只有37%,容易产生局部高压,对水封造成冲击,当超过水封最大承受值时将导致漏水.改进中心管结构后,水流的有效流入量提高到49,水封的憋压,损坏情况得到了有效改善.3增加标识,减少卸钻杆时间ZCZ一2O钻机卸扣套把钻杆卡在AB或CD区域反转卸钻杆,如图4所示.实际操作时,由于卸扣套外环正好把钻杆挡住,有时要反复上,下多次才能准确卡人.在卸扣套AB,CD中点上焊接2个直径为6mm,长50mm的定位杆(图4).卸钻杆时,定位杆对准钻杆上的卸扣筋就能一次卡人,可有效地节省卸钻杆时间.钻图4增加卸钻杆定位标识卸扣套4限制操作阀行程,保护马达油封钻井过程中,旋转操作阀长时间工作于最大行程,旋转马达速度过高,常出现漏油或油封损坏.钻机旋转马达为定量马达,由变量泵提供流量,通过先导阀调节泵的排量,从而改变马达转速.先导阀柱塞行程及其提供的压力如图5所示.泵与马达排量比最大为3.7,发动机转速200Orrain,先导阀柱塞行程与马达转速关系见表1.从图5和表1可知,先导阀柱塞行程在1.54mm范围内,马达没有达到最高转速,能够正常工作.先导阀柱塞行程在47mm范围内,马达超速,油封寿命缩短.只要采用机械限位的方法,将先第2o卷第3期党卫中等:ZCZ一2O沼泽钻机的改进l47亘竺童姿/(3)清洗电磁阀阀芯,磨损严重时更换;(4)及时清洗液压系统,更换液压回路滤芯,保持液压油清洁;(5)增加液压油散热器散热效率,保证液压油温度不超标.上述几个方面的维护工作加强后,电磁阀切换故障率降低,钻井和底盘行走切换稳定.先导阀柱塞,行程4cmm6用液控换向阀,节约成本,方便维修先导阈柱塞行程(一用液控换向阀,节约成本,方便维修先导阀柱塞行程和提供压力曲线图表1先导阀柱塞行程与马达转速表先导柱塞行程马达转速马达最高转速(ram)(r/min)(r/min)785714250442OO4250导柱塞最大行程控制在4mm(图5中A点)以内,马达油封就不会损坏.5加强维护,保证钻井和行走功能切换正常ZCZ一20钻机通过2个两位六通电磁换向阀实现钻井和底盘行走功能的切换,如图6所示.图6二位六通电磁换向阀切换原理图以负责底盘左侧行走功能和钻机旋转功能切换的二位六通电磁换向阀为例(图6),该阀常态为断电状态,接底盘左侧行走,通电切换为钻机旋转.电磁阀工作正常时,行走和钻井功能处于互锁状态.为确保电磁阀换向稳定,需要加强以下几个方面的维护工作:(1)确保24V直流电压稳定输入;(2)确保电磁铁,电磁线圈干燥洁净;二位六通电磁换向阀连接简单,但存在备件供货周期长,维护任务繁琐等缺点.为满足施工要求,选择易购的液控换向二位六通阀(见图7),实现钻机和行走功能切换.左行走钻机旋左行走钻机旋接补油泵24bar阀回油马达转马达马达转马达=jj;接压力表:jl一一一一二位六通阀切换压力20barL阀回油接泵A13接泵B口接泵A口接泵B口图7二位六通液压换向阀切换原理图二位六通阀常态接行走,手动换向阀不提供切换压力.钻井时,手动换向阀提供切换压力20bar,钻机工作.经实际钻井使用,切换稳定,故障率低.7结束语通过上述方法改进后的ZCZ一2O钻机,在苏丹的过渡带钻井中,单台钻井平均日效由12口提高至22口,效率大大提高.希望这些改进能对其他地区在用的ZCZ2O