关于2000m全液压齿轮齿条钻机

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1、石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2011年第39卷第2期●新产品开发2000m全液压齿轮齿条钻机王文尔张军帅尹永晶李鸿涛(南阳二机石油装备(集团)有限公司)摘要为适应井深2000m以内定向井、水平井和侧钻井等特殊钻井作业需要，开发了全液压齿轮齿条钻机。钻机的电控系统采用现场总线控制技术，用PLC来控制、监测钻机的主要部件；液压系统采用基于电液闭环比例技术，实现对液压泵、液压马达的控制，并完成动力头的提升和下放、旋转等功能；钻机还配套了管子处理装置，从管排架上抓取钻杆并将其送至井口。这种钻机具有结

2、构紧凑、移动性好、工作可靠及成本较低等优点，具有广阔的市场前景。关键词液压钻机齿轮齿条液压系统电控系统管子处理装置2000m全液压齿轮齿条钻机是南阳二机石油置与钻柱直接连接，实现钻柱沿井眼轨迹的精确定装备(集团)有限公司在调研国内外多种液压钻位和控制。钻机还配备了管子处理装置，用来夹持机的基础上，充分吸收国外技术，自主研制出的新钻柱并将其移动到井口中心，完成钻柱与动力头上／型钻机。它适用于常规竖直井的开发，对定向井、卸扣丁作，替代传统钻机的鼠洞、气动(液压)绞水平井、侧钻井等特殊钻井和复杂情况下浅井、中车、动力钳等，

3、大大降低了工人劳动强度和作业风深井钻井更能发挥优势。与传统钻机相比，它不需险，符合HSE要求。再配置绞车、游吊系统、钢丝绳、链条、猫头等，而采用零部件较少的齿轮齿条机构，降低了成本，1钻机整体设计维护保养也更容易。另外，钻机操作安全方便，作业人员不必站在转盘附近的危险区域，只需操纵电2000m全液压齿轮齿条钻机由动力系统、8×一液控制面板即可操作钻柱。从环保角度讲，齿轮8运载车底盘、分动箱、带泵箱、井架、动力头、齿条钻机也有一大优势，即作业商不需要钻太多井假转盘、管子处理装置、液压系统及电控系统等部眼便可实现开发目标

4、⋯。2000m全液压齿轮齿条件组成(见冈1)。钻机由1台47kW柴油机作为钻机将动力单元、刹车系统、液压系统、井架、动行驶和钻井作业动力。柴油机通过液力传动箱驱动力头全部安装在1个8×8的运载车上。与传统钻机分动箱，分动箱通过摘挂或驱动运载车行走，或在相比，它既能提供提升力又能提供向下的压力(加作业状态时驱动液压泵。液压泵既可驱动动力头的压钻进)，消除了其对钻铤的依赖。该钻机的提升装2台液压马达旋转，实现旋转钻进作业，又可驱动图12000m齿轮齿条钻机结构图1一井架；2一运载车；3一井架前支架；4一散热水箱；5一动力

5、头；6一柴油机；7一传动箱；8一分动箱；9一带泵箱及油泵；10一液压油箱；11一起升油缸；l2一井架后支架。2011年第39卷第2期王文尔等：2000m全液压齿轮齿条钻机4台提升／an压液压马达及减速器，完成动力头的装2个反扭矩传感器和液压盘式刹车，防止当动力提升和下放。钻机主要参数如下：头停止旋转钻进时，钻柱由于反扭矩的释放，造成名义钻深：2000m(l14．3mm钻杆)；钻具脱扣。在提升／下放马达的轴头上安装1个编最大钩载：1580kN；码器，在系统中装备精密压力变送器、工作方式选最大提升速度：0．6m／s；择开

6、关(恒压、恒速)、转向选择开关(正转／反动力头转速：0～150r／rain；转)、恒速给定按钮、测速给定按钮等来实现自动动力头连续工作扭矩：25kN·m；送钻功能。在中间轴的轴头上安装1个分辨率为井架净空高：15m；1024位的编码器，实现自动定向钻井。钻水平井管子处理装置夹持管柱直径：88．9～203．2mm；或定向井时，刹车钳抱死，通过动力头的上下运动夹持管柱最大质量：2235kg。来下放钻柱。当涡轮钻具的实际位置与目标靶区偏离时，信号反馈给PLC，PLC给液压马达信号，马达开始工作，当轴头转过设定的角度后，编码

7、器信号反馈给PLC，PLC给盘刹钳信号，盘刹抱死，从而精确地控制钻头的旋转角度和钻压。2．2液压系统钻机的液压系统(见图4)采用基于电液闭环比例技术，指令参量的输入以模拟量的直流电压信号来实现。液压系统的1号液压泵和2号液压泵为动力头旋转马达(1、2号马达)供油；3号液压泵和4号液压泵为4台动力头提升／加压液压马达(3～6号马达)供油；1台变量液压泵为管子处理装置的背钳缸、起升缸、动力头的刹车油缸等供油，并分别组成3套闭式回路。另外一台常规液压泵为2个井架起升液压缸、6个运载车液压支腿油缸等供油。整套液压系统还包括散

8、热器、油过滤器、液压油箱、多路阀、管路接头等。变量液压油图2动力头结构图泵的多功能阀包括一个实现压力限制的顺序阀及一1一动力头机架；2一水龙头总成；3一盘刹总成；个高压溢流阀，用以实现过压保护。当系统压力到4一提升马达及减速器总成；5一背部滚轮总成。达压力限定值时，压力限制阀迅速开启，进而推动装2个液压马达，工作时，液压马达驱动输入轴，斜盘向中