王志忠 蔡金萍 張正芳 姚培生 王亞朋 張宏宇

（1.南陽(yáng)二機(jī)石油裝備（集團(tuán)）有限公司，河南 南陽(yáng) 473065；2.南陽(yáng)防爆集團(tuán)股份有限公司，河南 南陽(yáng) 473065）

一種適應(yīng)低溫環(huán)境的快速移運(yùn)半拖掛鉆臺(tái)

王志忠1蔡金萍1張正芳1姚培生1王亞朋2張宏宇2

（1.南陽(yáng)二機(jī)石油裝備（集團(tuán)）有限公司，河南 南陽(yáng) 473065；2.南陽(yáng)防爆集團(tuán)股份有限公司，河南 南陽(yáng) 473065）

為解決車(chē)裝鉆機(jī)鉆臺(tái)存在的運(yùn)輸模塊較多、安裝拆卸費(fèi)時(shí)、井場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)慢、吊裝不安全等問(wèn)題。研制了一種半拖掛鉆臺(tái)，其通過(guò)具有牽引鵝頸的底座和裝有剛性懸掛的后車(chē)架連接在一起，在牽引車(chē)作用下實(shí)現(xiàn)快速移運(yùn)。最大程度的節(jié)約鉆機(jī)的轉(zhuǎn)場(chǎng)搬家時(shí)間，并且具備在高寒低溫環(huán)境下工作的能力。

半拖掛；快速移運(yùn)；鉆臺(tái)；低溫環(huán)境

隨著鉆井市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，快速移運(yùn)鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)外鉆井市場(chǎng)的需求越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)車(chē)裝鉆機(jī)，主機(jī)部分通過(guò)自行走或半拖掛實(shí)現(xiàn)快速移運(yùn)，但鉆臺(tái)底座部分大多還采用普通的模塊化運(yùn)輸[1]。

公司以前的TZT160抽拉式半拖掛鉆臺(tái)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝效率低，且受道路運(yùn)輸限制，鉆臺(tái)工作高度只能到5.5米多，已不能滿足較深鉆井的作業(yè)要求。為此，研發(fā)了一種旋升式半拖掛鉆臺(tái)，工作高度達(dá)到7米，能夠?qū)崿F(xiàn)快速移運(yùn)，同時(shí)具備在高寒低溫環(huán)境下工作的能力。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)組成。該半拖掛鉆臺(tái)移運(yùn)系統(tǒng)主要由底座、后車(chē)架、剛性懸掛、電氣路、液壓支腿等組成。主要是通過(guò)具有牽引鵝頸的底座和裝有剛性懸掛的后車(chē)架連接在一起，使鉆臺(tái)形成半拖掛結(jié)構(gòu)。牽引車(chē)通過(guò)底座前部的牽引鵝頸上的牽引銷(xiāo)，拖動(dòng)半拖掛鉆臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鉆臺(tái)的快速移運(yùn)的。底座移運(yùn)時(shí)作為車(chē)架使用。移運(yùn)狀態(tài)如圖1。

1.輪胎 2.剛性懸掛 3.后車(chē)架 4.立柱 5.底座 6.臺(tái)體 7.液壓支腿 8.牽引鵝頸 9.牽引銷(xiāo) 10.牽引車(chē)

1.2 工作原理。鉆臺(tái)底座移運(yùn)前，先將后車(chē)架通過(guò)連接裝置安裝在底座尾部，然后通過(guò)底座前部的兩個(gè)液壓支腿，使底座繞后車(chē)架剛性懸掛的中部的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，直到底座前部的牽引鵝頸的高度與牽引車(chē)鞍座高度相適應(yīng)，然后使鵝頸上的牽引銷(xiāo)和牽引車(chē)相連，收起底座前部的液壓支腿；連接控制行駛的電、氣路。即可實(shí)現(xiàn)鉆臺(tái)的快速移運(yùn)。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

2.1 后車(chē)架與底座的連接結(jié)構(gòu)。后車(chē)架分為左右兩部分，分別與底座通過(guò)連接裝置相連接。連接裝置分兩部分，前部為銷(xiāo)軸、耳板，后部為銷(xiāo)軸、連接環(huán)，使后車(chē)架鵝頸和底座結(jié)合面的前、后部都連接起來(lái)。同時(shí)后車(chē)架鵝頸和底座結(jié)合處鑲嵌承載裝置，其在移運(yùn)過(guò)程中起傳遞力的作用。在后車(chē)架的尾部，設(shè)一橫梁，使左右后車(chē)架保持平行并成為一整體，有利于一線雙橋懸掛及輪胎搖擺時(shí)的平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 鉆臺(tái)的液壓缸起升。鉆臺(tái)的旋升采用液壓缸起升，液壓缸安裝在在臺(tái)體內(nèi)部，隨著活塞桿地伸出，鉆臺(tái)立柱形成的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，使鉆臺(tái)逐漸旋升，直到豎直狀態(tài)。鉆臺(tái)采用液壓缸起升，操作簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定、節(jié)約時(shí)間。

2.3 旋升豎直限位裝置

為防止鉆臺(tái)臺(tái)體旋升過(guò)位，在后立柱和底座短立柱之間設(shè)置豎直、水平限位板，當(dāng)鉆臺(tái)旋至豎直位置時(shí)，兩限位板貼緊，穿上銷(xiāo)軸，使平行四邊形鉆臺(tái)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4 適用低溫環(huán)境的措施。對(duì)鉆臺(tái)的主要受力件如轉(zhuǎn)盤(pán)承載梁、立柱等，采用低溫材料和低溫焊材。同時(shí)設(shè)置保溫、供熱措施對(duì)鉆臺(tái)保溫，以確保材料的性能。例如通過(guò)專(zhuān)門(mén)的加熱裝置對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)承載梁、立根盒、井架基礎(chǔ)、底座等部位進(jìn)行蒸汽加熱，鉆臺(tái)臺(tái)面設(shè)置防風(fēng)墻等。

3 計(jì)算及試驗(yàn)

利用有限元分析軟件ANSYS，對(duì)鉆臺(tái)移運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算與分析。經(jīng)計(jì)算底座與前鵝頸連接處應(yīng)力最大值為203MPa，其結(jié)果符合API 4F要求。

鉆臺(tái)進(jìn)行了500公里的廠內(nèi)行駛試驗(yàn)和多次現(xiàn)場(chǎng)移運(yùn)試驗(yàn)，分別對(duì)鉆臺(tái)的剎車(chē)、制動(dòng)各項(xiàng)性能進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)表明該半拖掛鉆臺(tái)滿足低速移運(yùn)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

該半拖掛鉆臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、移運(yùn)方便、有效地節(jié)約了搬家時(shí)間，提高了車(chē)裝鉆機(jī)系統(tǒng)移運(yùn)的便捷、靈活性。

先后多次出口俄羅斯市場(chǎng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤和用戶反饋，一致認(rèn)為移運(yùn)性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝快捷方便，市場(chǎng)前景廣闊。

[1]王小權(quán)，張建偉，代大良，許建民，張丙中，黃建華，黃凌江，劉情.國(guó)產(chǎn)快速移運(yùn)鉆機(jī)存在的問(wèn)題及改進(jìn)建議[J].石油機(jī)械，2007（10）：69-71.

[2]尹永晶，楊漢立，胡德祥.車(chē)裝鉆機(jī)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2002.

TE922

A

1671-0037（2014）10-90-1

王志忠（1979-），工程師，研究方向：石油鉆修機(jī)設(shè)計(jì)。