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摘 要： 介绍一种全拖挂直流电驱5000米钻机。钻机采用先进的模块划分集成理念，模块数量少；一套油缸起升井架和底座，一把榔头和取销工具即可实现拆装；井架、底座低位安装，整体起升；钻机转场，井架和底座采用专用自装卸半挂车，或采用常规平板车，绞车、动力机组、泥浆泵组和其他外围设备采用带后悬挂的拖撬＋牵引车移运和安装。
关键词： 全拖挂钻机；底座；井架；绞车；转盘驱动
中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0810068－01
ZJ50BD全拖挂钻机[1]是在第四石油机械厂与美国LOADMASTER公司合作成功开发5000米快移快装钻机主机的基础上，采用直流电驱、先进的模块划分集成，研发成的全拖挂直流电驱钻机。钻机的安装可不需要吊车的配合，仅有铲车和专用工具就可实现钻机的拆装。井架与底座低位安装，液缸起升，安装速度快、占地面积小。钻机移运快捷方便，整套钻机只需19拖，可大幅提高钻机油井转场、拆卸、安装效率，降低钻井成本[2]。
1 钻机主要部件结构
1.1 井架结构。井架为前直立套装伸缩式井架，有效高度为43.3米。井架分为上节、下节、底节和游动系统，遵循低位安装，整体起升的原则，钢丝绳伸缩两节套装部分[3]。
1）井架底节为矩形管和钢板结构。起升支腿在钻台面留有足够的空间，以便在转盘周围操作。
2）井架下节和上节为矩形管大腿和斜撑组成的空间杆件结构。下节包含有二层工作台、梯子交叉平台、通道平台、井架梯子、顶驱导轨等。上节包含有天车平台、天车座、天车总成、井架梯子等。
3）二层工作台由走道、护栏及主体组成，为可伸缩折叠平台，指梁为焊接结构，带有钻铤卡板和钻杆排放架，设有翻转走道和折叠护栏。
4）游动系统由天车总成、游车大钩及其下的顶驱和钢丝绳组成。
1.2 底座结构。底座为箱块组合式平行四边形结构。
1）上座由型钢和板材组焊而成，分为司钻侧、司钻对侧和中间的转盘支座及立根盒三部分，通过挂梁和销轴连成一体。上座布置有井架、转盘及驱动、鼠洞、防护立柱、缓冲油缸等。上座井架支脚处设有缓冲油缸，用于井架的起落缓冲和前后方向的调整。底座台面宽阔，钻工视野好，便于工作人员在钻台面上进行钻井作业，同时满足摆放和安装各种钻井用井口工具的要求。
2）中间部分由异型管加工成的八根立柱、立柱间有压缩杆和连接杆，通过销轴把上座和底座连接成一体。
3）底座的基座又分为四件，由销轴连接。底座上安装有预起升油缸和起升油缸。预起油缸用来把上座预起到一定高度后，起升油缸再把上座起升到工作位置。起升油缸用来起升井架和底座。
4）底座梯子和滑板猫道总成。底座上布置有四部梯子，有三部梯子直达地面，一部到补给罐，便于人们上钻台面。滑板猫道是钻杆、油管上、下钻台面的通道，钻台面上滑板坡道口设有防护立柱。
1.3 绞车结构。绞车为内变速，墙板式，全密闭三轴绞车，其中，内变速可以使绞车获得四个档，换档有机械换档和气胎离合器换档两种方式。从功能看，主要由传动部分、提升部分、控制部分、润滑部分、制动机构以及支撑部分等几个部分组成。完成起放井架、钻台，起下钻具，下套管及起吊重物、上卸扣等工作。
1.4 转盘驱动结构。转盘传动装置通过直流电机为ZP275转盘提供动力，是钻机驱动钻杆旋转的地面钻井设备。主要由以下几个部分组成：直流电动机、惯刹离合器、联轴器、万向轴、ZP275转盘总成、转盘梁、以及控制部分等。
1.5 其他配套设备的结构。配套部分采用后悬挂拖撬＋牵引车的形式，包括泥浆泵组、发动机组、泥浆固控、井控装置等都是外购，合理地将这些外购件布置在拖撬上，用牵引车运输，共有14套。可大幅提高钻机油井转场、拆卸、安装效率，降低钻井成本。
2 主要运输模块
ZJ50DB全拖挂钻机是由5000米快移快装钻机衍变而来，井架、底座采用相同的移运方式，半挂车＋牵引车，主机运输模块有5个，其中井架1个，底座3个，绞车1个；井架运输是两级伸缩井架合套后的长度＋牵引车的部分长度，为27.5米，重量近40吨，移运时立管、平台和电缆可不拆卸随井架整体运输，简单快捷，半挂车的承载能力是50吨，加上牵引车分载部分，重量大约17吨的顶驱和游车随井架整体移运是最佳运输方案之一，模块最大重量可高达57吨，充分体现高度集成快移快装钻机主机优势。配套部分均采用后悬挂拖撬＋牵引车的拖挂形式供14拖。整套钻机只需19拖，可大幅提高钻机油井转场、拆卸、安装效率，降低钻井成本。
钻机外围配套模块的划分与集成采用简洁方便，安装快捷的原则，均采用牵引车＋带后悬挂拖撬的方式运输，总数量14个。动力系统及控制4个，油水罐2个，固控罐4个，泵2个，液压站及远控房1个，皆采用牵引车拖挂移运方式。模块最大长度23米，最大重量55吨。外围配套模块的模块划分与集成依据钻机总体平面布置，基本上遵循以下原则：气源及净化系统与动力集成，集中分布在1#、2#发电机组拖撬上，油水罐分别独立成油罐拖撬和水罐拖撬，油泵和水泵分别布置在油缸和水罐拖撬端部；固控罐中的处理罐、中间罐、混合吸入罐分别独立成撬，补给罐拖挂由补给罐、液气分离器、节流管汇、倒绳机集成；MCC与SCR集成拖撬；一台泥浆泵组与外围设备的高架电缆架集成拖撬；绞车的冷却水箱与主机的高架电缆架集成一拖撬；主机液压站与井控远控房集成一拖撬；这些都是一些很好的集成方式，能够起到减少模块，集中安装，便于运输的功效。
3 结论
ZJ50DB全拖挂快移快装钻机设计、制造依据“性能先进、工作可靠、运移方便、运行经济、满足HSE要求”的原则。钻机瞄准国际高端市场，配置有铁钻工、旋转鼠洞等井口机械化工具，同时还可配置有底座自行走装置、管子自动处理系统、BOP移安装置，性能先进，作业效率高；模块化集成程度高，接口标准化，大大缩短了搬迁时间，提高了搬迁效率。整机性能达到同类钻机的国际水平，是一套先进的理想钻机。
参考文献：
[1]李继志、陈荣振，石油钻采机械概论[M].东营：石油大学出版社，2001.
[2]龚惠娟、刘玉杰等，GW-M1000型高移运钻机[J].石油机械，2001：33～35.
[3]常玉连、刘玉泉，钻井井架、底座的设计计算[M].北京：石油工业出版社，1994.
作者简介：
金宗祥（1975-），男，工程师，1998年毕业于武汉化工学院化工设备与机械专业，现从事钻修设备的设计、开发工作。
关键词： 全拖挂钻机；底座；井架；绞车；转盘驱动
中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0810068－01
ZJ50BD全拖挂钻机[1]是在第四石油机械厂与美国LOADMASTER公司合作成功开发5000米快移快装钻机主机的基础上，采用直流电驱、先进的模块划分集成，研发成的全拖挂直流电驱钻机。钻机的安装可不需要吊车的配合，仅有铲车和专用工具就可实现钻机的拆装。井架与底座低位安装，液缸起升，安装速度快、占地面积小。钻机移运快捷方便，整套钻机只需19拖，可大幅提高钻机油井转场、拆卸、安装效率，降低钻井成本[2]。
1 钻机主要部件结构
1.1 井架结构。井架为前直立套装伸缩式井架，有效高度为43.3米。井架分为上节、下节、底节和游动系统，遵循低位安装，整体起升的原则，钢丝绳伸缩两节套装部分[3]。
1）井架底节为矩形管和钢板结构。起升支腿在钻台面留有足够的空间，以便在转盘周围操作。
2）井架下节和上节为矩形管大腿和斜撑组成的空间杆件结构。下节包含有二层工作台、梯子交叉平台、通道平台、井架梯子、顶驱导轨等。上节包含有天车平台、天车座、天车总成、井架梯子等。
3）二层工作台由走道、护栏及主体组成，为可伸缩折叠平台，指梁为焊接结构，带有钻铤卡板和钻杆排放架，设有翻转走道和折叠护栏。
4）游动系统由天车总成、游车大钩及其下的顶驱和钢丝绳组成。
1.2 底座结构。底座为箱块组合式平行四边形结构。
1）上座由型钢和板材组焊而成，分为司钻侧、司钻对侧和中间的转盘支座及立根盒三部分，通过挂梁和销轴连成一体。上座布置有井架、转盘及驱动、鼠洞、防护立柱、缓冲油缸等。上座井架支脚处设有缓冲油缸，用于井架的起落缓冲和前后方向的调整。底座台面宽阔，钻工视野好，便于工作人员在钻台面上进行钻井作业，同时满足摆放和安装各种钻井用井口工具的要求。
2）中间部分由异型管加工成的八根立柱、立柱间有压缩杆和连接杆，通过销轴把上座和底座连接成一体。
3）底座的基座又分为四件，由销轴连接。底座上安装有预起升油缸和起升油缸。预起油缸用来把上座预起到一定高度后，起升油缸再把上座起升到工作位置。起升油缸用来起升井架和底座。
4）底座梯子和滑板猫道总成。底座上布置有四部梯子，有三部梯子直达地面，一部到补给罐，便于人们上钻台面。滑板猫道是钻杆、油管上、下钻台面的通道，钻台面上滑板坡道口设有防护立柱。
1.3 绞车结构。绞车为内变速，墙板式，全密闭三轴绞车，其中，内变速可以使绞车获得四个档，换档有机械换档和气胎离合器换档两种方式。从功能看，主要由传动部分、提升部分、控制部分、润滑部分、制动机构以及支撑部分等几个部分组成。完成起放井架、钻台，起下钻具，下套管及起吊重物、上卸扣等工作。
1.4 转盘驱动结构。转盘传动装置通过直流电机为ZP275转盘提供动力，是钻机驱动钻杆旋转的地面钻井设备。主要由以下几个部分组成：直流电动机、惯刹离合器、联轴器、万向轴、ZP275转盘总成、转盘梁、以及控制部分等。
1.5 其他配套设备的结构。配套部分采用后悬挂拖撬＋牵引车的形式，包括泥浆泵组、发动机组、泥浆固控、井控装置等都是外购，合理地将这些外购件布置在拖撬上，用牵引车运输，共有14套。可大幅提高钻机油井转场、拆卸、安装效率，降低钻井成本。
2 主要运输模块
ZJ50DB全拖挂钻机是由5000米快移快装钻机衍变而来，井架、底座采用相同的移运方式，半挂车＋牵引车，主机运输模块有5个，其中井架1个，底座3个，绞车1个；井架运输是两级伸缩井架合套后的长度＋牵引车的部分长度，为27.5米，重量近40吨，移运时立管、平台和电缆可不拆卸随井架整体运输，简单快捷，半挂车的承载能力是50吨，加上牵引车分载部分，重量大约17吨的顶驱和游车随井架整体移运是最佳运输方案之一，模块最大重量可高达57吨，充分体现高度集成快移快装钻机主机优势。配套部分均采用后悬挂拖撬＋牵引车的拖挂形式供14拖。整套钻机只需19拖，可大幅提高钻机油井转场、拆卸、安装效率，降低钻井成本。
钻机外围配套模块的划分与集成采用简洁方便，安装快捷的原则，均采用牵引车＋带后悬挂拖撬的方式运输，总数量14个。动力系统及控制4个，油水罐2个，固控罐4个，泵2个，液压站及远控房1个，皆采用牵引车拖挂移运方式。模块最大长度23米，最大重量55吨。外围配套模块的模块划分与集成依据钻机总体平面布置，基本上遵循以下原则：气源及净化系统与动力集成，集中分布在1#、2#发电机组拖撬上，油水罐分别独立成油罐拖撬和水罐拖撬，油泵和水泵分别布置在油缸和水罐拖撬端部；固控罐中的处理罐、中间罐、混合吸入罐分别独立成撬，补给罐拖挂由补给罐、液气分离器、节流管汇、倒绳机集成；MCC与SCR集成拖撬；一台泥浆泵组与外围设备的高架电缆架集成拖撬；绞车的冷却水箱与主机的高架电缆架集成一拖撬；主机液压站与井控远控房集成一拖撬；这些都是一些很好的集成方式，能够起到减少模块，集中安装，便于运输的功效。
3 结论
ZJ50DB全拖挂快移快装钻机设计、制造依据“性能先进、工作可靠、运移方便、运行经济、满足HSE要求”的原则。钻机瞄准国际高端市场，配置有铁钻工、旋转鼠洞等井口机械化工具，同时还可配置有底座自行走装置、管子自动处理系统、BOP移安装置，性能先进，作业效率高；模块化集成程度高，接口标准化，大大缩短了搬迁时间，提高了搬迁效率。整机性能达到同类钻机的国际水平，是一套先进的理想钻机。
参考文献：
[1]李继志、陈荣振，石油钻采机械概论[M].东营：石油大学出版社，2001.
[2]龚惠娟、刘玉杰等，GW-M1000型高移运钻机[J].石油机械，2001：33～35.
[3]常玉连、刘玉泉，钻井井架、底座的设计计算[M].北京：石油工业出版社，1994.
作者简介：
金宗祥（1975-），男，工程师，1998年毕业于武汉化工学院化工设备与机械专业，现从事钻修设备的设计、开发工作。