動力水龍頭在鉆塞施工中的應用

蘇愿忠

中原油田采油五廠，河南濮陽 457001

0 引言

PS8-85動力水龍頭是由液壓電機驅(qū)動，提供平穩(wěn)、無沖擊的輸出扭矩，在零轉(zhuǎn)速下，它可以使管柱承受850kN的拉伸負載；在100r/min時能支持450kN的動力負載。適用于鉆探和修井作業(yè)，尤其適用于打撈和修井，在對內(nèi)、外部套管、油管或鉆桿切割，鉆除堵塞、填充物或者水泥，磨銑或刮銑金屬套管使用方面，性能優(yōu)越。

1 結(jié)構及應用

一套完整的PS-85型動力水龍頭由動力水龍頭總成、控制裝置、基本動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)4部分組成；

1）動力水龍頭總成：包括一個升降式水龍頭、一個成套的沖洗管盤根盒總成、兩根高壓液壓軟管和一根電機排水軟管，一個放置水龍頭的托架，一套軟管絞盤裝置。水龍頭的作用是將液壓能轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)動能，帶動管柱旋轉(zhuǎn)；

2）控制裝置：PS-85型動力水龍頭控制部件是電氣控制，由旋轉(zhuǎn)速度和方向的操縱桿、發(fā)動機轉(zhuǎn)速開關、扭矩表以及主關機開關組成一個控制面板，工作人員在控制面板上操作整套系統(tǒng)；

3）基本動力系統(tǒng)：動力系統(tǒng)主要是功率為116.9kW的柴油發(fā)動機，是為液壓泵提供動力的動力源，操作中可根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速確定所需的馬力；

4）液壓系統(tǒng)：包括一個直接的驅(qū)動，和一個安裝在發(fā)動機飛輪上的可變排量的液壓泵，以及系統(tǒng)所需的管線、閥門、配件、油箱等部件。液壓泵驅(qū)動液壓油通過液壓管線傳給水龍頭上的液壓馬達。整套系統(tǒng)及配件安裝在一個拖車式底座上，形成一套固定的裝置。

2 工作原理

PS-85型動力水龍頭的動力源是柴油發(fā)動機，啟動發(fā)動機，發(fā)動機帶動安裝在其下部的飛輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的飛輪將發(fā)動機的動能傳給安裝在飛輪殼上的可變排量的液壓泵，再由直接驅(qū)動的液壓泵驅(qū)動液壓油通過液壓管線到水龍頭的液壓馬達，液壓馬達將液壓能轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)動能，由旋轉(zhuǎn)軸承帶動中心管旋轉(zhuǎn)，從而帶動連接在中心管上的管柱轉(zhuǎn)動，達到鉆塞施工的目的。在整個操作范圍內(nèi)，速度控制是連續(xù)可變的，特有的壓力補償性扭矩控制可以超越速度的控制以保持最大的扭矩。同時，動力裝置可以設定扭矩限制，從而消除了鉆柱里扭動或膨脹的危險。

3 技術參數(shù)

型號：PS85，一般負載等級：850kN 動態(tài)負載等級（100r/min）：450kN，

最大扭矩 ：5 352N·m，最大速度：155r/min，最大循環(huán)壓力：34.5MPa，

液壓系統(tǒng)額度工作壓力：34.5MPa，液壓油箱容積：152L，液壓輸出（最大流量/最大功率）：163L/34.5MPa，發(fā)動機油箱容積：227L，

標準桿連接：27/8″管螺紋，鵝頸管連接：21/2″管螺紋。

4 推廣應用情況

動力水龍頭于2010年7月在中原油田采油五廠投產(chǎn)應用，主要用于鉆塞作業(yè)施工，應用中能夠承受較大的負載，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可實時調(diào)整速度和扭矩，在換單根時，無需停車，減少了停、開車次數(shù)。截止11月份，共在14口鉆塞施工井上使用，累計運轉(zhuǎn)了575.5小時，累計進尺6 609.57m，平均每小時進尺11.48m，其中鉆塞面516小時進尺4 549.07m，平均每小時進尺8.82m，擴眼59.5小時進尺2 060.5m。

分別將動力水龍頭鉆塞和螺桿鉆鉆塞的情況進行了統(tǒng)計對比，與使用螺桿鉆鉆塞相比，動力水龍頭具有鉆速快、鉆塞一次成功率高、生產(chǎn)時效高等優(yōu)點，克服了螺桿鉆鉆塞存在的多種問題，性能對比見表1。

5 存在的問題

1）當井深在2 500m以后，因磨阻較大，在允許的馬力和扭矩下，轉(zhuǎn)速減慢；當扭矩較大，工作壓力超過10MPa時，動力裝置存在耗油量大、配件磨損嚴重的現(xiàn)象；

2）受井場條件限制，當井場小或規(guī)劃不合理時，出現(xiàn)扭矩桿掛繃繩和抽油機驢頭的現(xiàn)象；

3）水龍頭盤根易被磨損造成漏油；

4）在運轉(zhuǎn)過程中，存在水龍頭卡子掛水龍帶的現(xiàn)象。

6 解決方法

表1 動力水龍頭與螺桿鉆鉆塞性能對比表

水質(zhì)差，容易出現(xiàn)螺桿鉆堵塞無法繼續(xù)使用的現(xiàn)象。對工作介質(zhì)要求低在水質(zhì)差的情況下不影響鉆塞。

1）嚴格遵守動力水龍頭的操作規(guī)程，舍棄求快的心理，定期對設備進行維護保養(yǎng)，以保證設備的正常運轉(zhuǎn)，減少故障率，從而提高生產(chǎn)時效；

2）提前規(guī)劃好井場設備的擺放，給動力裝置預留出能保證安全運作的場地；

3）更新水龍頭盤根，選用耐磨、密封性好的材質(zhì)；

4）水龍頭卡子掛水龍帶現(xiàn)象，目前采用的是一人拉著水龍帶，使卡子接觸不到水龍帶。

通過運用證明，動力水龍頭是鉆塞施工較理想的鉆塞裝置，使用動力水龍頭鉆塞，解決了長期以來鉆塞效率低、一次成功率低的問題，同時使用過程中也反映出了一些問題有待解決，需要我們大家集思廣益，積極創(chuàng)新，解決這些問題。

[1]PS-85動力水龍頭操作維修說明書.