湯彩俠

河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊，中國·河北 張家口 075100

為了提高鉆探效率、縮短工期、減少鉆工的勞動強度、節(jié)約人力、實現(xiàn)安全生產(chǎn)，我隊為宣東頁巖氣項目施工鉆機配備了鉆桿動力鉗用于擰卸鉆具，從而提升了該鉆機的整體裝備水平和鉆探效率。

鉆桿動力鉗；鉆探效率；勞動強度；安全生產(chǎn)

1 引言

在地質(zhì)鉆探施工過程中，鉆具在鉆井中的上下提升是整個鉆探過程的一項重要工藝，其中很重要的一個環(huán)節(jié)是擰卸鉆具，提高擰卸鉆具的速度可以提高鉆進效率，提高擰卸鉆具的質(zhì)量可以保障井內(nèi)鉆具的安全鉆進和提高鉆具的使用壽命，沒用鉆桿動力鉗以前使用的擰卸鉆具的方式方法用的設(shè)備工具多、勞動強度大，發(fā)生機械事故和傷亡事故的幾率大。所以，要不斷提高設(shè)備的機械化程度，不斷改進、提高擰卸鉆具方式方法，從而保障生產(chǎn)安全和提高鉆效。

2 鉆具擰卸方法發(fā)展的幾個階段及出現(xiàn)的問題

在地質(zhì)勘探的進程中，擰卸鉆具經(jīng)歷了如下幾個階段：

（1）人工利用簡單工具擰卸階段。這個階段人力勞動強度大，當(dāng)扭矩小時，使用擰管鉗擰卸鉆具，當(dāng)扭矩大時，使用大叉子和加力套管擰卸。所以當(dāng)鉆具較大時，人力擰卸難以達(dá)到鉆具所需要的扭矩。

（2）利用轉(zhuǎn)盤撥叉擰卸階段。這種方法是在鉆具接頭上銑出上下兩個插口，插入撥叉和墊叉，當(dāng)擰卸扭矩較小時，利用用鉆機變速箱直接驅(qū)動轉(zhuǎn)盤帶動撥叉擰卸鉆具；當(dāng)擰卸扭矩較大時，利用液壓油缸推動轉(zhuǎn)盤卸扣。但是隨著鉆井深度得增大（如3000 米），鉆具規(guī)格越來越大（127mm），鉆具重量越來越重（100t），鉆具上的插口和墊叉已經(jīng)不能承擔(dān)鉆具的重量，限制了撥叉擰卸方法的使用。

（3）利用旋繩、吊鉗擰卸階段。這種方法當(dāng)扭矩小時，通過貓頭拉動纏繞在鉆具上的旋繩，從而帶動鉆具旋轉(zhuǎn)；當(dāng)較大扭矩時，使用貓頭繩拉動吊鉗，吊鉗帶動鉆具旋轉(zhuǎn)。

使用旋繩、吊鉗擰卸鉆具也存在不足：

（1）貓頭繩容易拉斷、纏繞傷人，存在安全隱患，吊鉗脫落容易傷人。

（2）對于吊鉗產(chǎn)生的扭矩不能精確判斷，只能憑操作者的經(jīng)驗，難以保證鉆具的連接質(zhì)量。

（3）勞動強度大，需要人員多，作業(yè)速度慢，效率低。

（4）平臺需要放置內(nèi)鉗、外鉗、貓頭繩、鉗尾繩及固定樁等，場地混亂，不安全因素增大。

在擰卸鉆具方式方法的各個階段都有弊端和不足之處，針對上述情況，筆者在宣東頁巖氣項目上使用了ZQ203-100鉆桿動力鉗。

3 ZQ203-100 鉆桿動力鉗的特點

該型號鉆桿動力鉗是用于擰卸鉆具的設(shè)備，機械化程度較高，為旋扣鉗和扭矩鉗的一體結(jié)構(gòu)，鉗頭系開口型，能自由脫開鉆桿，機動性強。具有安全、省力、扭矩可控、擰卸速度快等作用，適用于起下鉆頻繁、鉆井周期長的鉆井[1]。

具有如下特點：

（1）液壓系統(tǒng)簡化，只有液壓馬達(dá)用液壓動力，其余用壓縮空氣；用氣缸前后移送，不需要人推拉鉗子。

（2）為了避免鉆具在大扭矩作用下造成彎曲，并防止它在卡瓦中打滑，采用上下鉗合體方式；上下鉗夾緊分別用剎帶和夾緊缸，結(jié)構(gòu)簡單。

（3）本鉗鉗頭浮動輕便靈活，使吊裝大為簡化（井架上裝一滑輪，鋼絲繩一端吊動力鉗，另一端用手拉葫蘆調(diào)節(jié)鉗體高低），在大扭矩（50KN．m）時，用門框限制鉗頭變形。

（4）為了保證新舊接頭均能可靠卡緊，采用了自動對中夾緊機構(gòu)，復(fù)位對缺口很方便，可迅速可靠的由上扣轉(zhuǎn)換到卸扣。

（5）扭矩和速度能控制，上扣或卸扣方向都可產(chǎn)生最大扭矩和速度。

4 ZQ203-100鉆桿動力鉗主要技術(shù)指標(biāo)（參數(shù)）

液壓系統(tǒng)最大壓力：16．6MPa

氣控系統(tǒng)工作壓力：0．5-1．0MPa

（1）額定流量下，鉗頭轉(zhuǎn)速（見表1）

表1 鉗頭轉(zhuǎn)速參數(shù)表

（2）在不同壓力下，鉗頭扭矩（表2）

表2 鉗頭扭矩參數(shù)表

4.1 適用管徑

（1）鉗頭顎板適用管徑范圍為：￠127-￠203mm。【其中有5 種規(guī)格尺寸：￠203（8″鉆鋌本體203mm）、￠178(7″鉆鋌本體178mm)，、￠ 162(5″鉆桿接頭162mm和61/4″鉆鋌本體159mm)、￠ 146（41/2″鉆桿接頭146mm）、￠127（31/2″鉆桿接頭127mm）。

（2）每種接頭允許磨損量為20mm，允許偏磨5mm。

（3）公母接頭總長不低于420mm。

4.2 移送氣缸

最大行程：1500mm

前進推力：2360N（P 氣=0．6MPa）

后退拉力：1710N（P 氣=0．6MPa）

5 ZQ203-100 鉆桿動力鉗的使用效果

從使用鉆桿動力鉗以來，取得了明顯的效果、主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）減少了安全隱患，為安全生產(chǎn)提供了保障。由于減少了鉆具擰卸設(shè)備、工具的使用，井口易發(fā)安全事故的因素減少，避免了傷人事故的發(fā)生。

（2）鉆桿動力鉗配置壓力表，可以精確控制扭矩。動力鉗高速檔和低速檔產(chǎn)生的即時扭矩清晰準(zhǔn)確，根據(jù)配套鉆具的力學(xué)性能參數(shù)，使扭矩既能滿足鉆具螺紋連接強度，又不損壞鉆具螺紋。

（3）節(jié)省了勞動力，減少了井口操作人員。使用吊鉗擰卸鉆具時，最少需要三個人同時操作；使用鉆桿動力鉗，只需要一人就能完成擰卸鉆具作業(yè)。

（4）機械化程度高，提高了擰卸鉆具速度。使用旋繩、吊鉗擰卸鉆具時，操作環(huán)節(jié)較多，耗時較長；使用動力鉗擰卸鉆具，只需簡單幾步操作，即可完成擰卸鉆具作業(yè)，降低了操作時間。

（5）操作簡單，降低了職工勞動強度。原來的旋繩、吊鉗和貓頭操作勞動強度高，人容易疲勞；而動力鉗的使用，操作員只需搬動幾個氣閥或液壓閥手柄，即可完成全部作業(yè)。幾乎所有的工作都是由氣缸、液壓馬達(dá)等完成的。

（6）減少了使用工具，使鉆臺更整潔。使用旋繩、吊鉗擰卸鉆具時，鉆臺需要放置旋繩、貓頭繩、內(nèi)鉗、外鉗、鉗尾繩和鉗尾固定樁等，不僅造成鉆臺臟亂差，而且容易造成人員傷害。使用動力鉗后，鉆臺只需安裝一個固定樁和一臺動力鉗，就能完成全部作業(yè)。不僅鉆臺容易打掃和維護，而且，人員行走和操作都很安全方便。

6 ZQ203-100 鉆桿動力鉗使用過程中出現(xiàn)的問題和解決思路

在使用的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題及需要改進的地方：

設(shè)置顎板和定位堵頭的配套連鎖機構(gòu)。由于該型號動力鉗的顎板（鉗牙）和定位堵頭是根據(jù)鉆具的不同規(guī)格配套使用的，在使用過程中，只有顎板和定位堵頭是同一規(guī)格的才能使鉆具接頭位于鉗頭中心，轉(zhuǎn)動鉗頭時不會損壞接頭。如果顎板與定位堵頭不是同一規(guī)格（比如5″顎板配31/2″堵頭），就會造成鉆具接頭偏心，轉(zhuǎn)動鉗頭時就會損壞接頭螺紋，只有同一規(guī)格的才能使用，可以更有效的保護接頭。

ZQ203-100 鉆桿動力鉗在擰卸套管時要注意保護好套管螺紋。由于套管的扣較細(xì)，需要人工導(dǎo)向帶扣，再用鉆桿動力鉗把套管扶正擰卸，套管螺紋的額定擰緊扭矩較?。ū热玟摷塏80，規(guī)格為139．7*7．72mm 的套管，普通長圓扣推薦擰緊扭矩為6300N．m;鋼級為G105 的73mm 鉆桿接頭，推薦擰緊扭矩為8940N．m），一定要控制好扭矩，不要損壞套管螺紋。

減少動力站不必要的工作時間，增設(shè)動力站程序控制閥。由于擰卸鉆具只是上下鉆操作過程的一個環(huán)節(jié)，占用很少一部分時間，在上下鉆、摘換吊卡的時候不需要動力站工作，如果能在推拉氣缸的換向閥上設(shè)置聯(lián)動機構(gòu)，使動力鉗擰卸鉆具時動力站工作，離開鉆具時動力站停止工作，那么既能減少動力消耗，又能延長設(shè)備壽命。

通過鉆桿動力鉗在鉆井施工中的實際應(yīng)用，提高了鉆探效率，節(jié)省了勞動力，保證了生產(chǎn)安全，充分發(fā)揮了設(shè)備機械化的優(yōu)勢，為今后為各施工鉆機配備該設(shè)備提供了技術(shù)參考和數(shù)據(jù)支持，隨著科技的迅速發(fā)展，逐步用技術(shù)含量高的現(xiàn)代化設(shè)備代替原始的操作方式和舊的設(shè)備已是大勢所趨，也從整體上提高了企業(yè)的設(shè)備裝備水平和核心競爭力。