MZJ10煤层气钻机的研制.pdf

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1、石油机械一6O一CHINAPETROLEUMMACHINERY2010年第38卷第l2期●新产品开发MZJ10煤层气钻机的研制高加索(南阳二机石油装备(集团)有限公司)摘要针对我国煤气层钻机多采用水源钻机和物探钻机，而且比较简陋，装机功率小，运行效率低和搬迂费用高的问题，根据煤气层开采的特殊性，研制了MZlI10煤层气钻机。该钻机为车装式、全液压驱动和控制，钻井所需的提升下压功能、旋转功能、循环功能、辅助设备和井口工具等全部实现了液压传动和控制，操作简便，自动化程度高。试验表明，在1000m钻井过程中，各系统运行平稳，各项性能指标符合设计要求。关键词煤层气车装式钻机液压驱动统、

2、提升下压系统、旋转动力系统、液压系统、钻0引言井液循环系统、空气循环系统、泡沫循环系统和井口T具等组成，结构如图1所示。开发煤层气对缓解能源的供需矛盾、实施可持续发展的能源战略、保护人类的生存环境和解决煤炭开采安全问题等具有十分重要的现实意义¨。我国现行的煤层气钻探大多采用水源钻机和物探钻机。该类钻机比较简陋，装机功率小，运行效率低，搬迁费用高；进口煤层气钻机一般为车载钻机，全液压控制、功能齐全、自动化程度高，但购置费用和运行维修成本均较高。研究和开发符合我同国情且具有自主知识产权的煤层气钻机具有重要意义。煤层气钻机一般按~73into(2英寸)钻杆来评价钻井深度，一般情况下，

3、最大载荷400kN的钻机可钻深度为1200lIl，最大载荷500kN的钻机可钻深度为1500Ill(取决于地质条件、钻具形图1MZJ10煤层气钻机结构示意图状、钻杆和套管)L2J。根据煤层气开采的特殊性，1一运载车底盘；2一前后支架；3一空气压缩机组；4一分动箱；决定研制最大提升载荷为400kN、最大钻深为5一液压油箱及散热器；6一钻井泵；7一液压绞车；8一井口工具；1000Ill的全液压驱动的车装煤层气钻机。2009年9一循环管汇；JO一井架；Il一提升下压装置；j2一旋转动力头。4月南阳二机石油装备(集团)有限公司对RB50钻1．2工作原理机进行了改造，在此基础上开始研制M

4、ZJ10煤层气1．2．1传动系统工作原理钻机，2010年6月试制出样机，样机经过严格的试钻机的动力取自底盘发动机，在发动机、传动验检验，能够满足l000m煤层气井的钻探要求。箱后安装分动箱，通过挂合机构实现底盘驱动和上装驱动的转换和互锁。在分动箱上安装6个液压1技术分析泵，分别驱动不同的液压马达，带动各执行元件动作，实现提升、旋转、循环等钻井作业以及液压支1．1结构腿伸缩、井架起放、液压绞车提升、动力钳上卸扣、MZJ10煤层气钻机由运载车底盘、动力传动系散热器运转等辅助动作。空气压缩机由单独的发动2010年第38卷第l2期高加索：MZJ10煤层气钻机的研制机驱动，空气钻井时启动

5、供气，钻井液钻井时熄火液压绞车、液压动力钳、旋转液缸和承载销液缸；停供，节约油料。传动系统工作原理如图2所示。井架起升和液压支腿部分南1个五联液控阀进行控发动机97kW／2100制，分别控制着4个液压支腿的伸缩和井架的起升；钻井泵驱动部分由液压泵经单联液控阀驱动液压马达，液压马达经联轴器带动钻井泵工作；液控变量泵为动力水龙头驱动马达供油，动力水龙头正反转南单联阀控制，动力水龙头的转速南手柄阀改变液控变量泵的排量进行控制；提升下压液压油泵为液控变量泵，泵的出油口经单联阀与提升下压液图2传动系统工作原理图缸相连，单联阀控制液缸的起升和下压，手柄阀控1．2．2液控系统工作原理制泵的排

6、量，进而控制液缸提升和下压的速度；散液控系统由以下几部分组成：井口工具部分、热驱动部分由齿轮油泵直接驱动散热器马达，马达井架起升及液压支腿部分、钻井泵驱动部分、动力带动散热器风扇对经过散热器的液压油进行散热。水龙头部分、提升下压部分和散热驱动部分。这6所有液控系统的动作在司钻台集中控制，各部分的部分分别由6个液压泵驱动，共用1个液压油箱。压力由压力表集中显示。液压系统工作原理如图3井口工具由1个4联液控阀进行控制，分别控制着所示散热系统动力水龙头驱动系统图3液压系统工作原理图1．3主要技术参数系统为一车安装，具有良好的运移性能，可适应煤名义钻井深度：1000m；田道路条件。最大

7、钻孑L直径：350mm；(2)采用全液压传动形式，钻杆提升及钻进、提升最大载荷：400kN；旋转、钻井液循环动力传动采用闭式液压系统，可下压最大载荷：200kN；实现主要钻井参数无级调速，以适应不同地层、地发动机功率：247kw+97kW；质状况。在应用液压控制的同时，综合运用机、旋转动力头连续工作扭矩：15kN·lqq：电、液、气一体化技术。与机械钻机相比，具有更井架有效空间：11000mm；高的作业效率。底盘驱动型式：6×4；(3)旋转钻井系统采用动力水龙头，配备钻最高行驶速度：45km