大庆I-130钻机及其替代机型的研制

我国常用钻机

之大庆I-130钻机及其替代机型的研制

一、大庆I，II-130钻机（ZJ32）

大庆I，II-130钻机（ZJ32）机械驱动钻机一种

我国早期主力钻机;

江汉(石油机械研究)所研制，兰石厂生产。

70年代开始生产,70年代末改造一次,大庆II-130,全国共560台左右，现在停止生产，由ZJ32代替。柴油机动力

大庆130钻机塔型井架H架=41m基本参数

L=3200m；

Qds=1300kN；Qmax=1600kN；2.动力配三台PZ12V190B型柴油机，统一驱动。符号意义：P—配套（带风扇、水箱、底座）；Z—增压（吸气口加增压泵）；12缸；V—缸V形布置；缸径190mm；B—改进型号。12小时功率:882kW（1200马力）；转速1500r/min。持续功率：750kW（1020马力）；转速1350r/min。×

××190

×××××-

转向符号：无符号---左转

R---右转

转速符号无符号--1500r/min

1---1200r/min2---1000r/min3---1300r/min4---900r/min

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：无符号--机械驱动钻机、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:

无符号

---般地区

M---沙漠地区；Y---高原地区

结构特征符号:

无符号

--非增压

Z---增压；ZL---增压、中冷

种类代号：无符号

---单机；P---配套

气缸直径（190mm）

气缸布置形式符号:V---V形布置；L---直列(省略)

气缸数：用数字表示

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---长冲程××内燃机产品型号编制新规则3.配备绞车

JC14.5，三轴开式润滑绞车快绳拉力145kN(14.5tf)，旧标准。

新标准：用“JC45”45-名义井深额定功率：500kW

（680马力）滚筒轴传动（猫头）输入4.钻井泵原配：NB8-600，2台双缸双作用泵。泥浆泵600马力

8—设计序号现配：3NB-1000

三泥泵三缸单作用泥浆泵，1000马力。（胜利油田配：SL3NB-1000，胜利三缸泥浆泵。）标准：NB前为缸数，无为双缸，NB下标为设计序号，后为功率。5.配备转盘

ZP520

转盘通径6.传动特点三台柴油机统一驱动，由联动机组完成。见传动系统图“分析”，图1-15。（1）并车皮带(并车)钻机，用E6700×16(E型三角胶带)。周长16根V型皮带，E型传递功率最大。(根据单根传递功率不同分为：Y，Z，A，B，C，D，E等级。)（2）传动路线

①1号柴油机驱动绞车路线1号车→万向节→减速箱→1号车离合器（双500×125）→正车箱→爬坡链条→输入轴→变速链（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）→猫头轴→低速链（Z=36：72）→低速离合器（1070×200）→滚筒轴。1号车2号车3号车绞车大庆Ⅰ-130钻机传动系统1号泵2号泵转盘爬坡链正车箱倒车箱②2号车驱动转盘倒转

1号车不能倒车。

2号车(柴油机)→万向轴→齿轮减速箱→2号车离合器→2,3并车皮带轮轴(φ630)→2号并车离合器→2,1并车皮带轮轴→倒车箱（链轮Z=17：41）→倒车离合器→爬坡链条→猫头轴→转盘离合器→过桥链轮（Z=29,40,21）→转盘水平轴。大庆Ⅰ-130钻机传动系统1号车2号车3号车绞车1号泵2号泵转盘正车箱倒车箱爬坡链③2,3号车驱动1号泵2号车→万向轴→齿轮减速箱→2号车离合器→并车皮带3号车→万向轴→齿轮减速箱→3号车离合器→并车皮带1号泵离合器→1号泵轴。1号泵大庆Ⅰ-130钻机传动系统3号车2号车1号车绞车2号泵转盘倒车箱正车箱爬坡链（3）传动副型号意义

①气胎离合器普通型：双500×125,双胎，摩擦轮外经500mm,宽度125mm。主动轮圈上装有气胎和摩擦片，充气后膨胀，使摩擦片抱紧被动轮摩擦鼓，实现离合。特点：动力挂合，传动柔和，过载保护，操作方便，省力，远控。新标准前加LT。通风型气胎离合器：LT1070/125T

离胎式通风

主动从动摩擦鼓气胎摩擦片普通型气胎离合器气管线②链条2”—2×160

节距排数链节数（4）特征皮带并车，后台链轮倒车。齿轮传动:两轴相反；链条、皮带传动(一般)两轴同向。

7.

大庆130钻机总特点：打3200m井;塔架；统一驱动；皮带并车；三轴开式绞车，链轮后台倒车。大庆Ⅰ-130钻机传动系统1号车2号车3号车1号泵2号泵绞车水刹车压风机转盘万向节1号离合器减速箱正车箱爬坡链输入轴变速链IIIIII猫头轴低速离合器低速链万向节减速箱离合器2,3并车皮带轮轴2号离合器2,1并车皮带轮轴倒车箱倒车离合器万向节减速箱离合器3号离合器并车皮带轮轴离合器过桥链轮

①1号柴油机驱动绞车路线②2号车驱动转盘倒转

1号车不能倒车。③2,3号车驱动1号泵

二、替代机型的研制

引言

大庆－130钻机逐步被淘汰已成共识，但与目前2000～2800m(127mm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2000～2800m井深范围油气勘探开发的需要，国内各钻机制造商也都进行相关技术的研究，但效果并不理想，因此开发一种3000m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、技术分析1.1设计参数名义钻深Ø127mm(5in)钻杆1500～2500m;Ø114mm(41/2in)钻杆1600～3000m

最大钩载:1700kN绞车额定功率:550kW(735hp);绞车档数：4+2R钻井泵型号及台数:F－1300×1;转盘开口名义直径:698.5mm(27in);转盘挡数:4+2R;井架有效高度:33m;钻台高度及净空高度:6m，4.7m;柴油机型号及台数:G12V190PZL－3×2;独立机泵组型号及台数: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。天车井架上体上段井架上体下段井架下体二层台井架底座舌台伸缩梁指梁伸缩架体1.2.3底座形式底座前台采用油缸起升平行四边形结构BE特色技术后台采用常规模块钻机箱块式结构，如图3所示前台各部件均为整体结构分为4个运输模块，即钻台测箱主体（2个），钻台底座基础后段1个，转盘梁运输模块1个。

1.2.4井架起升形式井架为伸缩形式井架为伸缩形式(见图4)，油缸起升，除前台外只需加绞车底座来平衡井架起升力矩。井口中心至天车最前端距离约32m。1.2.5转盘传动箱形式BE380L钻机采用爬坡万向轴驱动转盘，然而，由于BE380L钻机钻台两侧箱模块间距仅为3.2m，在宽度方向无法安装常规模块钻机驱动转盘的链条2挡箱;而且由于BE380L钻机顶部侧箱长度受移运尺寸的限制，采用新型旋升式ZJ40L的2挡齿轮传动模式也受长度空间的局限，见图5。通过研究，BE380L转盘驱动创新设计一种2挡换向齿轮箱，结构紧凑，确保有限空间下安装与维护空间的需求。1.2.6钻井泵组形式

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1套独立机泵组。柴油机偶合器机组和钻井泵型号一致。1.2.7预留网电驱动接口

在电网布设方便的地区，可将2台柴油偶合机组中的1台换成电驱动偶合器机组，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调速以满足转盘低转速要求;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国内某些油区(如陕北地区)丛式井较多，因此BE380L钻机可预留丛式井移动装置接口，以适应工程作业的需求。2、方案评价2.1优点(1)钻机采用机械驱动方式，成熟可靠，经济性较好。(2)钻机井架采用油缸起升，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－130型钻机的安装特点。(3)整机占地面积小，比常规ZJ40L模块钻机小15%～20%