大庆I-130钻机及其替代机型的研制)

1、我国常用钻机我国常用钻机之大庆之大庆I-130I-130钻机及其替代机型的研制钻机及其替代机型的研制一、大庆一、大庆I I，II-130 II-130 钻机钻机 （ZJ32ZJ32） 大庆大庆I I，II-130 II-130 钻机钻机 （ZJ32ZJ32）机械驱动钻机机械驱动钻机一种一种 我国早期主力钻机我国早期主力钻机; ; 江汉江汉( (石油机械研究石油机械研究) )所所研制研制，兰石厂生产兰石厂生产。 7070年代开始生产年代开始生产,70,70年代末改造一次年代末改造一次, ,大庆大庆II-130,II-130,全国共全国共560560台左右，现在停止生产，由台左右，现在停止生产，由

2、ZJ32ZJ32代替。代替。柴油机柴油机动力动力 大庆大庆130钻机钻机塔型井架塔型井架H H架架=41m=41m基本参数基本参数 L=3200mL=3200m； Q Qdsds=1300kN=1300kN；Q Qmaxmax=1600kN=1600kN；2. 2. 动力动力配三台配三台PZ12V190BPZ12V190B型型柴油机，统一驱动柴油机，统一驱动。符号意义：符号意义：PP配套配套（带风扇、水箱、底座）；（带风扇、水箱、底座）；ZZ增压增压（吸气口加增压泵）；（吸气口加增压泵）；1212缸缸；VV缸缸V V形布置；形布置；缸径缸径190mm190mm；BB改进型号。改进型号。1212

3、小时小时功率功率: :882kW882kW（12001200马力马力）；）；转速转速1500r/min1500r/min。 持续功率持续功率：750kW750kW（10201020马力）；马力）； 转速转速1350r/min1350r/min。190- 转向符号：转向符号： 无符号 -左转 R -右转 转速符号转速符号 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：用途符号：无符号-机械驱

4、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 结构特征符号结构特征符号: 无符号 -非增压 Z - Z - 增压增压； ZL - 增压、中冷 种类代号种类代号：无符号 - 单机 ； P - P - 配套配套 气缸直径气缸直径（190mm） 气缸布置形式符号气缸布置形式符号: V - V形布置形布置 ；L - 直列(省略) 气缸数气缸数：用数字表示 换代或改进符号换代或改进符号(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 -

5、长冲程 内燃机产品型号编制新规则内燃机产品型号编制新规则3. 3. 配备绞车配备绞车 JC14.5JC14.5，三轴开式润滑，三轴开式润滑绞车绞车 快绳拉力快绳拉力145kN 145kN ( (14.5tf14.5tf) )，旧标准。，旧标准。 新标准：用新标准：用“JC45” JC45” 45-45-名义井深名义井深 额定功率：额定功率：500kW500kW （680680马力）马力）滚筒轴滚筒轴传动（猫头）传动（猫头）输入输入4. 4. 钻井泵钻井泵原配：原配：NBNB8 8-600-600，2 2台双缸双作用泵。台双缸双作用泵。 泥浆泥浆 泵泵 600600马力马力 88设计序号设计序号

6、现配：现配：3NB-10003NB-1000 三泥泵三泥泵三缸单作用泥浆泵，三缸单作用泥浆泵，10001000马力马力。（胜利油田配：（胜利油田配：SL3NB-1000SL3NB-1000，胜利三缸泥浆泵。），胜利三缸泥浆泵。）标准：标准：NBNB前为缸数，无为双缸，前为缸数，无为双缸，NBNB下标为设计下标为设计序号，后为功率序号，后为功率。 5. 5. 配备转盘配备转盘 ZP520ZP520 转盘转盘 通径通径6. 6. 传动特点传动特点三台柴油机统一驱动，由联动机组完成。三台柴油机统一驱动，由联动机组完成。见传动系统图见传动系统图“分析分析”，图，图1-151-15。（1 1）并车）并车

7、皮带皮带 ( (并车并车) ) 钻机钻机，用，用E6700E67001616 (E (E型三角胶带型三角胶带) )。 周长周长 1616根根V V型皮带，型皮带， E E型传递功率最大型传递功率最大。( (根据单根传递功率不同分为：根据单根传递功率不同分为：Y Y，Z Z，A A，B B，C C，D D，E E等级。等级。) )（2 2）传动路线）传动路线 1 1号柴油机驱动绞车路线号柴油机驱动绞车路线1 1号车号车万向节万向节减速箱减速箱11号车离合器（双号车离合器（双500500125125）正车箱正车箱爬坡链条爬坡链条输入轴输入轴变速链（变速链（，）猫头轴猫头轴低速链（低速链（Z=36Z

8、=36：7272）低速离合器（低速离合器（10701070200200）滚筒轴。滚筒轴。1 1号车号车2 2号车号车3 3号车号车绞车绞车大庆大庆-130-130钻机传动系统钻机传动系统1 1号泵号泵2 2号泵号泵转盘转盘爬坡链爬坡链正车箱正车箱倒车箱倒车箱2 2号车驱动转盘倒转号车驱动转盘倒转 1 1号车不能倒车。号车不能倒车。 2 2号车号车( (柴油机柴油机) ) 万向轴万向轴齿轮减速箱齿轮减速箱22号车离合器号车离合器2,32,3并车皮带轮轴并车皮带轮轴(630) (630) 22号并车离合器号并车离合器2,12,1并车皮带轮轴并车皮带轮轴倒车箱（链轮倒车箱（链轮Z=17Z=17：41

9、41）倒车离合器倒车离合器爬爬坡链条坡链条猫头轴猫头轴转盘离合器转盘离合器过桥链轮（过桥链轮（Z=29,40,21Z=29,40,21）转盘水平轴。转盘水平轴。大庆大庆-130-130钻机传动系统钻机传动系统1 1号车号车2 2号车号车3 3号车号车绞车绞车1 1号泵号泵2 2号泵号泵转盘转盘正车箱正车箱倒车箱倒车箱爬坡链爬坡链2,32,3号车驱动号车驱动1 1号泵号泵2 2号车号车万向轴万向轴齿轮减速箱齿轮减速箱22号车离合器号车离合器并车皮带并车皮带3 3号车号车万向轴万向轴齿轮减速箱齿轮减速箱33号车离合器号车离合器并车皮带并车皮带1 1号泵离合器号泵离合器11号泵轴。号泵轴。 1 1号

10、泵号泵大庆大庆-130-130钻机传动系统钻机传动系统3 3号车号车2 2号车号车1 1号车号车绞车绞车2 2号泵号泵转盘转盘倒车倒车箱箱正车箱正车箱爬坡链爬坡链（3 3）传动副型号意义）传动副型号意义 气胎离合器气胎离合器普通型：普通型：双双500500125,125,双胎，摩擦轮双胎，摩擦轮外经外经500mm,500mm,宽度宽度125mm125mm。 主动轮圈主动轮圈上装有上装有气胎和摩擦片气胎和摩擦片，充，充气后膨胀，使摩擦片抱紧气后膨胀，使摩擦片抱紧被动轮摩被动轮摩擦鼓擦鼓，实现离合。，实现离合。特点特点：动力挂合，传动柔和，过载：动力挂合，传动柔和，过载保护，操作方便，省力，远控。

11、保护，操作方便，省力，远控。新标准前加新标准前加LTLT。通风型气胎离合器：通风型气胎离合器：LT1070/125TLT1070/125T 离离 胎式胎式 通风通风 主动主动从动从动摩擦鼓摩擦鼓气胎气胎摩擦片摩擦片普通型气胎离合器普通型气胎离合器气管线气管线链条链条 2”22”2160160 节距节距 排数排数 链节数链节数（4 4）特征）特征 皮带并车，后台链轮倒车。皮带并车，后台链轮倒车。齿轮传动齿轮传动: :两轴相反；链两轴相反；链条、皮带传动条、皮带传动( (一般一般) )两轴同向。两轴同向。 7.7. 大庆大庆130130钻机总特点：打钻机总特点：打3200m3200m井井; ;塔架

12、；统一驱塔架；统一驱动；皮带并车；三轴开式绞车，链轮后台倒车。动；皮带并车；三轴开式绞车，链轮后台倒车。大大庆庆- -1 13 30 0 钻钻机机传传动动系系统统1 1号车号车2 2号车号车3 3号车号车1 1号泵号泵2 2号泵号泵绞车绞车水刹车水刹车压风机压风机转盘转盘万向节万向节1号离合器号离合器减速箱减速箱正车箱正车箱爬坡链爬坡链输输入入轴轴变变速速链链IIIIII猫头轴猫头轴低速离合器低速离合器低速链低速链万向节万向节减速箱减速箱离合器离合器2,3并车皮带轮轴并车皮带轮轴2号离合器号离合器2,1并车皮带轮轴并车皮带轮轴倒车箱倒车箱倒车离合器倒车离合器万向节万向节减速箱减速箱离合器离合器

13、3号离合器号离合器并车皮带轮轴并车皮带轮轴离合器离合器过桥链轮过桥链轮 1 1号柴油机驱动绞车路线号柴油机驱动绞车路线2 2号车驱动转盘倒转号车驱动转盘倒转 1 1号车不能倒车。号车不能倒车。2,32,3号车驱动号车驱动1 1号泵号泵 二、替代机型的研制二、替代机型的研制引言引言 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

14、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 1、技术分析、技术分析1.1设计参数名义钻深名义钻深 127 mm( 5 in ) 钻杆1 500 2500m;114 mm( 41/2in )钻杆1 600 3 000 m 最大钩载最大钩载: 1 700 kN绞车额定功率绞车额定功率: 550 kW ( 735 hp) ;绞车档数：绞车档数：4

15、+2R钻井泵型号及台数钻井泵型号及台数: : F 1300 1;转盘开口名义直径转盘开口名义直径: : 698. 5 mm ( 27 in) ;转盘挡数转盘挡数: : 4 + 2R;井架有效高度井架有效高度: : 33 m;钻台高度及净空高度钻台高度及净空高度: : 6 m，4. 7 m;柴油机型号及台数柴油机型号及台数: : G12V190PZL 3 2;独立独立 机机 泵泵 组组 型型 号号 及及 台台 数数: : 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

16、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

17、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。天车天车井架上体上段井架上体上段井架上体下段井架上体

18、下段井井架架下下体体二二层层台台井井架架底底座座舌台舌台伸缩伸缩梁梁指指梁梁伸缩架体伸缩架体1.2.3底座形式底座形式底座前台采用底座前台采用油缸起升油缸起升平行四边形结构平行四边形结构BE特色技术特色技术后台采用后台采用常规模块钻机箱块式结构常规模块钻机箱块式结构，如图，如图3所示所示前台各部件均为前台各部件均为整体结构分为整体结构分为4 4个运输模块，即个运输模块，即钻台测箱主体钻台测箱主体（2 2个），钻台个），钻台底座基础后段底座基础后段1 1个个，转盘梁运输模，转盘梁运输模块块1 1个。个。 1.2.4井架起升形式井架起升形式井架为伸缩形式井架井架为伸缩形式井架为伸缩形式为伸缩形式

19、( 见图见图 4) ，油缸起升，除前台外油缸起升，除前台外只需加绞车底座来平只需加绞车底座来平衡井架起升力矩。井衡井架起升力矩。井口中心至天车最前端口中心至天车最前端距离约距离约32 m。1. 2. 5 转盘传动箱形式转盘传动箱形式 BE380L 钻机采用钻机采用爬坡万向轴驱动转盘爬坡万向轴驱动转盘，然而，由于，然而，由于 BE380L 钻机钻台两钻机钻台两侧箱模块间距仅为侧箱模块间距仅为3. 2 m，在宽度方向无法安装常规模块钻机驱动转盘的链，在宽度方向无法安装常规模块钻机驱动转盘的链条条2 挡箱挡箱; 而且由于而且由于 BE380L 钻机顶部侧箱长度受移运尺寸的限制，采用新钻机顶部侧箱长度

20、受移运尺寸的限制，采用新型旋升式型旋升式 ZJ40L 的的2 挡齿轮传动模式也受长度空间的局限，见图挡齿轮传动模式也受长度空间的局限，见图5。通过研究，通过研究，BE380L 转转盘驱动创新设计一种盘驱动创新设计一种 2挡换向齿轮箱，结构紧挡换向齿轮箱，结构紧凑，确保有限空间下安凑，确保有限空间下安装与维护空间的需求。装与维护空间的需求。1. 2. 6 钻井泵组形式钻井泵组形式 后台采用双机带单泵形式，根据需要可后台采用双机带单泵形式，根据需要可 2 3台同类型钻机加配台同类型钻机加配1 套独立机套独立机泵组泵组。柴油机偶合器机组和钻井泵型号一致。柴油机偶合器机组和钻井泵型号一致。1. 2.

21、7 预留网电驱动接口预留网电驱动接口 在电网布设方便的地区，可将在电网布设方便的地区，可将2 台柴油偶合机组中的台柴油偶合机组中的1 台换成电驱动偶合器机台换成电驱动偶合器机组，保留组，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调速以满足转盘低转速要求; 采用高压驱动电动机技术。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预留丛式井移动装置接口 国内某些油区国内某些油区 ( 如陕北地区如陕北地区) 丛式井较多，因此丛式井较多，因此 BE380L 钻机可预留丛式井移钻机可预

22、留丛式井移动装置接口，以适应工程作业的需求。动装置接口，以适应工程作业的需求。2、方案评价2.1 优点优点(1)钻机采用钻机采用机械驱动机械驱动方式，成熟可靠，经济性较好。方式，成熟可靠，经济性较好。( 2) 钻机井架采用钻机井架采用油缸起升油缸起升，不以绞车为动力，因此可前后台同时安装，缩短，不以绞车为动力，因此可前后台同时安装，缩短安装时间，体现大庆安装时间，体现大庆 130 型钻机的安装特点。型钻机的安装特点。( 3) 整机整机占地面积小占地面积小，比常规，比常规 ZJ40L 模块钻机模块钻机小小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。与常规输模块。与常规ZJ40L 模块钻机相比，主机运输车次模块钻机相比，主机运输车次 ( 不含固控系统、油水罐不含固控系统、油水罐等外围配套设备等外围配套设备) 减少减少9 车次。车次。 5) 预留网电驱动接口，在电网布设丰富区域，单机可预留网电驱动接口，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，减少预留丛式井整机移运接口，在适应丛式井作业区域