陸 勤，蔡 全，顏 剛，楊 斌，馬富元，段世界，楊 慧

（1.喀什新海石油石化工程建設(shè)有限責(zé)任公司，新疆庫車842000；2.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司，江蘇徐州221008） ①

ZJ70L型鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)改造方案

陸 勤1，蔡 全2，顏 剛1，楊 斌1，馬富元1，段世界1，楊 慧1

（1.喀什新海石油石化工程建設(shè)有限責(zé)任公司，新疆庫車842000；2.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司，江蘇徐州221008）①

塔里木地區(qū)的油氣埋藏深，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，要求鉆井設(shè)備有充足的功率儲(chǔ)備。ZJ70L型鉆機(jī)配有3臺(tái)1 000kW的柴油機(jī)，不能滿足塔里木地區(qū)的鉆井需要。對ZJ70L型鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，即，增加1臺(tái)柴油機(jī)，將三聯(lián)動(dòng)整體傳動(dòng)箱改為四聯(lián)動(dòng)整體傳動(dòng)箱，以提高鉆井效率和鉆機(jī)處理井下事故的能力。

鉆機(jī)；動(dòng)力系統(tǒng)；傳動(dòng)裝置；技術(shù)改造

ZJ70L型鉆機(jī)是20世紀(jì)90年代研制的，配有3臺(tái)柴油機(jī)，采用整體式鏈條并車箱傳動(dòng)鉆井絞車、轉(zhuǎn)盤、2臺(tái)泥漿泵組等［1］。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度較低，承載能力較大，中心距可大；與摩擦型帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率稍高，能在惡劣環(huán)境下工作。因此，鏈傳動(dòng)在石油鉆機(jī)中被廣泛應(yīng)用。整體傳動(dòng)箱不用拆卸鏈條，實(shí)現(xiàn)了整體移運(yùn)，在大型鉆機(jī)常規(guī)機(jī)械傳動(dòng)中更顯優(yōu)勢，這也是ZJ70L型鉆機(jī)的主要特點(diǎn)。

塔里木盆地是世界上油氣勘探難度最大的地區(qū)之一，鉆探井深為6 000～8 000m，需要3臺(tái)1 000 kW的柴油機(jī)同時(shí)工作才能滿足鉆井工藝要求。在實(shí)際鉆井過程中會(huì)出現(xiàn)1臺(tái)柴油機(jī)因故障而檢修的情況，這將影響鉆井效率，在處理井下復(fù)雜事故時(shí)動(dòng)力不足。為了滿足塔里木地區(qū)的鉆井需要，對ZJ70L型鉆機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。本文介紹了傳動(dòng)方案和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 存在的問題

ZJ70L型鉆機(jī)的動(dòng)力由1＃、2＃、3＃柴油機(jī)提供，傳動(dòng)系統(tǒng)采用ZJ70LDB型鉆機(jī)的三聯(lián)動(dòng)整體傳動(dòng)箱。傳動(dòng)系統(tǒng)原理如圖1。

圖1 ZJ70L型鉆機(jī)的傳動(dòng)方案（改造前）

該鉆機(jī)在塔里木地區(qū)鉆井時(shí)存在功率不足的問題。鉆機(jī)配備有3臺(tái)3000系列A12V190PZL－1型柴油機(jī)，單臺(tái)功率1 000kW。在鉆井過程中，其中1臺(tái)柴油機(jī)因故障檢修或設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)而停機(jī)，這時(shí)只有2臺(tái)柴油機(jī)提供動(dòng)力，柴油機(jī)總功率僅2 000kW。絞車額定功率為1 470kW（2 000hp）；2臺(tái)F1600型泥漿泵功率（1 176×2）kW（3 200hp）。絞車與泥漿泵總功率為3 822kW，約為2臺(tái)柴油機(jī)功率的2倍，從而使整臺(tái)鉆機(jī)動(dòng)力嚴(yán)重不足，影響鉆井速度，遇到井下復(fù)雜情況，將極大增加處理難度和風(fēng)險(xiǎn)。

2 改造方案［2］

根據(jù)塔里木地區(qū)的鉆井實(shí)際，要滿足目前鉆機(jī)大功率、高泵壓、快速鉆井的需要，必須增加動(dòng)力，決定將鉆機(jī)動(dòng)力由3臺(tái)柴油機(jī)聯(lián)動(dòng)改為4臺(tái)柴油機(jī)聯(lián)動(dòng)，同時(shí)將整體傳動(dòng)箱由三聯(lián)動(dòng)改造成四聯(lián)動(dòng)，以保證鉆井生產(chǎn)的動(dòng)力需要。傳動(dòng)方案如圖2。

2.1 傳動(dòng)箱

1） 增加4＃傳動(dòng)軸。

為使改造后的3＃柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的2＃泥漿泵轉(zhuǎn)速不變，既可實(shí)現(xiàn)3＃、4＃柴油機(jī)分別驅(qū)動(dòng)2＃泥漿泵，又可實(shí)現(xiàn)4臺(tái)柴油機(jī)動(dòng)力聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的目的，整體傳動(dòng)箱在原節(jié)能發(fā)電機(jī)軸處增加4＃傳動(dòng)軸總成，軸上裝配用于驅(qū)動(dòng)2＃帶泵軸的Z1＝28鏈輪和用于驅(qū)動(dòng)節(jié)能發(fā)電機(jī)的Z2＝52鏈輪。

所需部件：

①設(shè)計(jì)支撐4＃軸所需的箱體，并鏜兩端軸承盒座孔、加工連接螺栓孔。

②2×CB600×125氣胎離合器總成1套。

③2×CB600×125氣胎離合器托盤1件。

④2×CB600×125摩擦鼓及軸承等附件1套。

⑤4＃傳動(dòng)軸1根。

⑥軸承盒2件。

⑦支撐軸承2套。

⑧Z＝28的8排鏈輪1件。

⑨平鍵、螺栓、襯套、隔套、油封盒、油封等附件1套。

圖2 ZJ70L型鉆機(jī)的傳動(dòng)方案（改造后）

⑩氣路管線、氣路閥件、油路管線與接頭1套。

2） 改造原2＃帶泵軸。

在2＃帶泵軸上裝配Z＝43齒鏈輪，以保證在4＃柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的4＃傳動(dòng)軸上的Z＝28齒鏈輪帶動(dòng)2＃帶泵軸上的Z＝43齒鏈輪，與3＃柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)2＃帶泵軸時(shí)的傳動(dòng)比i＝Z2／Z1＝43／28＝1.536相同。由圖2可以看出，1＃柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)1＃帶泵軸時(shí)的傳動(dòng)比與2＃柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)1＃帶泵軸時(shí)的傳動(dòng)比i＝Z2／Z1＝43／28＝1.536也相同，這樣1＃帶泵軸的這種傳動(dòng)關(guān)系與2＃帶泵軸相同，并且2＃、3＃柴油機(jī)并車時(shí)的傳動(dòng)比為i＝Z2／Z1＝28／28＝1，即，1＃、2＃柴油機(jī)及1＃泥漿泵與3＃、4＃柴油機(jī)及2＃泥漿泵的傳動(dòng)比為1，從而實(shí)現(xiàn)1＃、2＃、3＃、4＃柴油機(jī)并車的需要。

3） 安裝節(jié)能發(fā)電機(jī)。

將原節(jié)能發(fā)電機(jī)軸總成及箱體移到改造后的4＃傳動(dòng)軸后邊（如圖2）。改變原Z＝21齒節(jié)能發(fā)電機(jī)傳動(dòng)鏈輪的軸向裝配位置，將鏈輪裝配在泥漿泵一端，以使改造后的節(jié)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。

4） 計(jì)算改造后的整體傳動(dòng)箱的傳動(dòng)比。

1＃、2＃、3＃、4＃傳動(dòng)軸對帶泵軸輸出鏈輪均為Z1＝28，1＃、2＃帶泵軸鏈輪均為Z2＝43，傳動(dòng)比i＝Z2／Z1＝43／28＝1.536。使改造后的1＃、2＃泥漿泵輸入傳動(dòng)比與改造前相同，從而達(dá)到轉(zhuǎn)速相同的目的。

2.2 氣路和油路

1） 設(shè)計(jì)4＃傳動(dòng)軸所需的潤滑油管、支管、噴管、油嘴，安裝在相應(yīng)的箱體部位。

2） 設(shè)計(jì)4＃柴油機(jī)所需的氣路控制板，安裝氣路控制用的氣路膠管、氣路支管、氣嘴、快速接頭、球閥、二通氣開關(guān)等相關(guān)附件，連接到相應(yīng)的氣路管線上。

3） 在整體傳動(dòng)箱底座下焊接1個(gè)潤滑油油箱，集中給整體傳動(dòng)箱供油和回油，在1＃傳動(dòng)軸和3＃傳動(dòng)軸箱外各外接1個(gè)機(jī)油泵，采用皮帶傳動(dòng)，由2臺(tái)機(jī)油泵集中為整體傳動(dòng)箱供油。

4） 在1＃帶泵軸和2＃帶泵軸箱外軸頭處各外接1個(gè)機(jī)油泵，采用皮帶傳動(dòng)，單獨(dú)為1＃帶泵軸和2＃帶泵軸供潤滑油。

5） 重新配置傳動(dòng)箱內(nèi)的油路管線，保證整體傳動(dòng)箱的油路暢通。

2.3 底座

1） 加長原傳動(dòng)箱底座下的公用大底座，用于安裝改造后的傳動(dòng)箱及附件。

2） 加長原整體傳動(dòng)箱底座，用于安裝移位后的節(jié)能發(fā)電機(jī)傳動(dòng)軸總成及箱體。

3） 設(shè)計(jì)4＃柴油機(jī)底座。

4） 設(shè)計(jì)節(jié)能發(fā)電機(jī)安裝用船型底座1部，將原節(jié)能發(fā)電機(jī)安裝在此底座上。

5） 重新布局，移動(dòng)并安裝節(jié)能發(fā)電機(jī)旁的電器控制柜。

3 安裝調(diào)試

1） 對1＃、2＃、3＃、4＃柴油機(jī)傳動(dòng)軸及1＃、2＃帶泵軸和節(jié)能發(fā)電機(jī)軸上的各傳動(dòng)鏈輪副校正，將所有鏈輪副齒寬中心線調(diào)整重合，軸向誤差＜2mm，各軸的軸向竄動(dòng)量＜0.3mm，各軸平行度誤差＜0.5mm［3］，保證鏈條傳動(dòng)平穩(wěn)。

2） 全套傳動(dòng)裝置改造完畢后，找正、安裝連接4臺(tái)柴油機(jī)組，安裝節(jié)能發(fā)電機(jī)組及壓風(fēng)機(jī)。

3） 現(xiàn)場試驗(yàn)運(yùn)行，各傳動(dòng)部件運(yùn)轉(zhuǎn)良好，實(shí)現(xiàn)了4臺(tái)柴油機(jī)動(dòng)力聯(lián)合驅(qū)動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤及2臺(tái)泥漿泵的目的，增加了泥漿泵的動(dòng)力，完全能滿足高效鉆井的動(dòng)力要求。

4 結(jié)論

1） 將原3臺(tái)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)改為4臺(tái)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)后，大幅度提高了鉆機(jī)的動(dòng)力，使鉆機(jī)有了動(dòng)力儲(chǔ)備，確保了鉆機(jī)提升系統(tǒng)及2臺(tái)泥漿泵在高泵壓的動(dòng)力需求。

2） 新方案采用的零部件尺寸盡可能與原聯(lián)動(dòng)箱通用，以方便維修、配件供應(yīng)、保養(yǎng)和管理。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、造價(jià)低。

3） 改造后的ZJ70L型鉆機(jī)提高了鉆進(jìn)速度和起、下鉆速度，提高了處理井下事故和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，同時(shí)使鉆井隊(duì)的經(jīng)濟(jì)效益明顯提高，特別適用于塔里木盆地區(qū)的鉆井作業(yè)。

［1］ 張新華，劉永勤，謝天梅.鉆機(jī)整體式鏈條并車箱的設(shè)計(jì)［J］.石油礦場機(jī)械，2006，35（5）：78－79.

［2］ 董云飛，戴樹濤，馬士平.ZJ70L型鉆機(jī)全網(wǎng)電拖動(dòng)技術(shù)改造方案［J］.石油礦場機(jī)械，2008，37（6）：84－87.

［3］ SY／T 5716.8—1995，石油鉆機(jī)大修理技術(shù)條件：傳動(dòng)裝置［S］.

Technical Improvement of ZJ70LDrilling Rig Power System

LU Qin1，CAI Quan2，YAN Gang1，YANG Bin1，MA Fu－yuan1，DUAN Shi－jie1，YANG Hui1
（1.Kashi Xinhai Petroleum and Petrochemical Engineering Construction Co.，Ltd.，Kuche 842000，China；2.SINOPEC Pipeline Storage and Transportation Company，Xuzhou221008，China）

In Tarim region，oil and gas buried deep，complex geological structure，so drilling equipment requires adequate power reserves.ZJ70Ldrilling rig with 3sets of 1000kW diesel engines，drilling can not meet the needs in Tarim region.ZJ70Ldrilling rig’s power system for technical improvement，that is，adding one more diesel engine，reforming three engines driving unit into four engines driving unit，drilling efficiency was improved and the handling capacity of drilling process incidents.

drilling rig；power system；driving unit；technical improvement

1001－3482（2011）11－0077－04

TE924

B

2011－06－08

陸 勤（1966－），男，江蘇南通人，工程師，主要從事石油鉆井設(shè)備修理改造與研究工作，E－mail：luqin9＠sina.cn。