淺談鉆機(jī)局部問題改進(jìn)

劉洪軍

（大慶鉆探工程公司機(jī)械修理廠金屬部件分廠，黑龍江大慶163413）

淺談鉆機(jī)局部問題改進(jìn)

劉洪軍*

（大慶鉆探工程公司機(jī)械修理廠金屬部件分廠，黑龍江大慶163413）

由于傳統(tǒng)市場(chǎng)格局的變化和來自國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的壓力，給石油機(jī)械開發(fā)和設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作帶來了挑戰(zhàn)和機(jī)遇。①個(gè)性化和多樣化：由于各油田各地區(qū)情況不同，用戶使用習(xí)慣、文化水平的差異，要求設(shè)計(jì)的鉆機(jī)具有鮮明的特點(diǎn)和適用性，以適應(yīng)不同地域、不同用戶的要求。②模塊化設(shè)計(jì)：由于油氣田鉆井周期越來越短，搬家次數(shù)在迅速增加，相應(yīng)費(fèi)用也將上升，這就要求鉆機(jī)向裝卸快捷的模塊組合型發(fā)展。③符合安全、環(huán)保的要求：鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差、噪音高，對(duì)人體健康極為不利，因此要把健康、安全、環(huán)保的觀念充分融入鉆機(jī)總體方案中，體現(xiàn)在總體設(shè)計(jì)、加工制造的每個(gè)環(huán)節(jié)上，體現(xiàn)在鉆機(jī)的每個(gè)部件上。要從設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量上徹底解決漏油問題，以滿足日益增長(zhǎng)的環(huán)保要求，完善緊急狀態(tài)下的現(xiàn)場(chǎng)逃生裝置。④要有良好的可靠性：可靠性是指鉆機(jī)使用壽命長(zhǎng)、經(jīng)久耐用、操作安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便。

鉆機(jī)局部；改進(jìn)；細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

1　鉆機(jī)滾筒、排繩器問題改進(jìn)

因滾筒排繩不暢所導(dǎo)致亂繩、跳繩問題，長(zhǎng)期以來絞車滾筒纏繩亂繩、跳繩的問題一直困擾著鉆機(jī)使用者和設(shè)計(jì)者，在實(shí)習(xí)過程中，由于見到的鉆機(jī)種類型較多，所以對(duì)這方面有了一些自己的看法和觀點(diǎn)，在這里將其擺出來。

（1）滾筒導(dǎo)繩部分：在滾筒部位的區(qū)別，經(jīng)過在井隊(duì)實(shí)際觀察情況，得出幾種不同類型滾筒槽體的區(qū)別，其中，美國(guó)IDECO的E2100型鉆機(jī)絞車滾筒槽體為4片對(duì)焊，在側(cè)板開槽進(jìn)行導(dǎo)繩；蘭石國(guó)民ZJ32L與羅馬尼亞F320-4DHG滾筒結(jié)構(gòu)一樣，均為側(cè)板開槽型；側(cè)板開槽導(dǎo)繩均是直接加工而成，精度質(zhì)量得到了有效的保證；而我們使用的大多數(shù)導(dǎo)繩塊是用手工打磨最終加工出來的，因而導(dǎo)繩塊的尺寸精度、質(zhì)量都無法保證，使我們的導(dǎo)繩作用不理想，每次在滾筒上起始纏繩時(shí)都要用榔頭等工具進(jìn)行敲打引導(dǎo)，使鋼絲繩的壽命也受到一定的影響。

（2）排繩器部分：快繩快速移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力，可以簡(jiǎn)化成水平方向上左右、前后2種主要的作用力。由以上可知大多排繩器可以抵消大部分快繩迅速移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水平、前后2種力；而我們2015年5月20日前大多的排繩器由于彈簧的作用有限，而且實(shí)際使用中不可能將彈簧的張力調(diào)節(jié)的恰如其分，因而達(dá)不到設(shè)計(jì)中的使用標(biāo)準(zhǔn)。所以，我們的排繩引導(dǎo)整體效果遠(yuǎn)不如其他國(guó)外公司的穩(wěn)定。

滾筒問題實(shí)例：2013年11月，鉆井一公司一套ZJ70D20絞車出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的亂繩問題。通過對(duì)事故絞車的觀察得知：絞車在掛合Ⅰ檔低速時(shí)，滾筒產(chǎn)生在第二層左邊側(cè)板處出現(xiàn)跳繩現(xiàn)象，當(dāng)纏至第二層第9～15圈時(shí)又出現(xiàn)了一次跳繩，留下了25mm寬的縫隙，到纏繩至第三圈時(shí)就出現(xiàn)了夾繩現(xiàn)象；當(dāng)滾筒掛合至Ⅰ檔高速時(shí)，亂繩現(xiàn)象就更為嚴(yán)重，絞車Ⅱ檔無法使用。由前述可知纏繩發(fā)生：該滾筒的亂繩、跳繩現(xiàn)象主要是由于設(shè)計(jì)、加工方面的原因，而非單單是由滾筒高速引起的。通過對(duì)問題滾筒的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪可知：擋塊基本符合設(shè)計(jì)要求，但滾筒左側(cè)緊貼側(cè)板處直槽寬度約為32.5mm，此處繩槽中無鋼絲繩壓痕，鋼絲繩在此處就高出15～20mm左右，故而在此處出現(xiàn)跳繩。處理過程及效果：現(xiàn)場(chǎng)對(duì)側(cè)板進(jìn)行修磨，將此處側(cè)板磨6mm深，1m左右長(zhǎng)度的繩槽，并對(duì)繩窩處進(jìn)行了打磨，處理后再次試驗(yàn)時(shí)，無論Ⅰ、Ⅱ檔高低速直至第五層第一圈才有跳繩現(xiàn)象，其余排繩均很整齊正常，由于此時(shí)已接近游吊系統(tǒng)極限位置，故而可以認(rèn)為此問題基本解決。

綜上所述，針對(duì)滾筒亂繩、纏繩問題，有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

①滾筒加工最好采用整體加工法，而且不要再用導(dǎo)繩塊，而應(yīng)該為在側(cè)板中開槽引導(dǎo)快繩的纏繩，同時(shí)在加工滾筒側(cè)板時(shí)，應(yīng)事先鑄好與繩窩對(duì)稱的配重塊，做靜平衡時(shí)，采用鉆空減重法，不用加配重塊法；②排繩器的設(shè)計(jì)上應(yīng)重點(diǎn)做好水平方向上縱向（即前后）力的抵消工作，或加鋼絲繩抵效力、或改進(jìn)彈簧的使用。③抓好生產(chǎn)質(zhì)量問題，盡量避免出現(xiàn)像上例中所出現(xiàn)的加工質(zhì)量問題，避免因加工而引起的連鎖質(zhì)量隱患。鉆機(jī)漏油問題的進(jìn)一步優(yōu)化解決建議，在這里，鉆機(jī)漏油，主要指的是絞車、變速箱及機(jī)械傳動(dòng)的并車箱漏油問題。雖然經(jīng)過公司各級(jí)設(shè)計(jì)人員和現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員的共同努力，漏油問題已得到了一定的控制和改善，但是漏油問題并未得到真正的全面解決，時(shí)不時(shí)還發(fā)生絞車漏油問題。我個(gè)人認(rèn)為，我們防治漏油的思想方向存在一定的偏差，過去以堵為主，忽視了疏導(dǎo)的重要性。以我在大慶油田鉆井二公司實(shí)習(xí)時(shí)所在井隊(duì)所用羅馬尼亞F-320-4DHG型鉆機(jī)絞車、蘭石國(guó)民公司的ZJ32L中的JC32L絞車及美國(guó)E-2100型鉆機(jī)絞車為例。兩型絞車在各個(gè)觀察窗、蓋板、聯(lián)接部位均有防漏及回油裝置，不僅在堵漏的同時(shí)還積極引導(dǎo)流油迅速有效地回流到油箱中，而且E-2100型絞車與動(dòng)力機(jī)組聯(lián)接部位的螺栓在三面僅僅各只有3枚，轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)箱連接處螺栓也只共有7枚。這些國(guó)外或其他公司所設(shè)計(jì)的治漏措施要比我們的設(shè)備好得多，我公司的設(shè)備防漏，無非就是加密封墊、抹密封膠，這些措施，初期效果明顯，一旦經(jīng)過油田實(shí)際惡劣工況的檢驗(yàn)就漏形必出。再者，針對(duì)各種軸頭滲、漏油，也應(yīng)進(jìn)一步完善其回油渠道，并且要經(jīng)過進(jìn)一步縝密的計(jì)算、試驗(yàn)，來取得最佳的油槽尺寸。

2　鉆機(jī)一些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問題改進(jìn)

隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在我公司所用各種液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也越來越完善和美觀。但過分追求外觀，會(huì)給使用帶來一定的困難。這些問題主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

（1）外形過于緊湊小巧。有些液壓站把電機(jī)、油路板、集成塊、冷卻器、過濾器、蓄能器、儀表、連接管路、電控箱等部分全部集中在油箱下，使得油箱被立體包圍，元件、管件立體交錯(cuò)，出油管要么是沿箱壁順勢(shì)而下，要么是齊刷刷穿墻而出直奔執(zhí)行器，其構(gòu)思可謂精巧。然而，這樣一來就給用戶帶來了諸多不便。

首先，維修困難。由于過于緊湊，許多地方?jīng)]有足夠的扳手空間及人體活動(dòng)空間，給維修保養(yǎng)帶來困難，甚至影響生產(chǎn)效率。

其次，用戶不易判斷各部分間的連接關(guān)系，給故障的判斷處理帶來困難。

另外，過于緊湊使設(shè)備的振動(dòng)加大。振動(dòng)不僅會(huì)影響設(shè)備的工作性能，而且會(huì)使各接頭處松動(dòng)而引起泄漏，甚至發(fā)生危險(xiǎn)。同時(shí)，過分的堆積也會(huì)使設(shè)備的剛性受到影響。

（2）直角彎曲過多及變徑過于簡(jiǎn)單。因受空間狹小的限制，為了能將兩部分連接起來，直角彎曲就不可避免地多了起來。彎管機(jī)及熱煨法也就得不到使用，取而代之的是直角彎或自制彎頭（圖1）。有時(shí)為了將兩連接尺寸不一致的元件連接起來，連接管件就需要變徑。同樣，由于受空間的限制，有些變徑就顯得過于簡(jiǎn)單（圖2）。過于簡(jiǎn)單的變徑會(huì)直接影響油液的流動(dòng)狀態(tài)，使油液由層流急劇轉(zhuǎn)化為紊流狀態(tài)，產(chǎn)生大的液壓沖擊，引起振動(dòng)及壓力波動(dòng)，同時(shí)還會(huì)引起局部高溫。過多的直角彎曲及簡(jiǎn)單變徑不僅會(huì)產(chǎn)生較大的壓力損失，增加功耗，而且會(huì)使油溫上升，加速油液的老化，影響元件的工作性能及使用壽命。這樣不僅增加了用戶的成本，而且影響了正常的生產(chǎn)。

圖1　直角彎曲

圖2　變徑連接

（3）顏色統(tǒng)一。有些液壓站的吸油及回油管、壓力油管、加工件、油箱及液壓件等都涂成了統(tǒng)一的顏色，這樣用戶就不大容易分清各部分的工作性質(zhì)及哪些區(qū)域?yàn)槲ｋU(xiǎn)區(qū)，給用戶的使用帶來不便。應(yīng)該根據(jù)不同的使用和功能，用不同的顏色來區(qū)分，以利于用戶的使用、檢修、維護(hù)工作。

（4）關(guān)于大、小鼠洞位置的設(shè)定。大鼠洞主要是在鉆井鉆進(jìn)過程中存放方鉆桿，小鼠洞主要是在鉆井鉆進(jìn)過程中接單根時(shí)存放單根（此為不用TDS頂驅(qū)、風(fēng)動(dòng)上、卸扣設(shè)備時(shí)的情況）。因此可知在正常鉆井鉆進(jìn)過程中，大、小鼠洞起著重要的作用。我公司生產(chǎn)鉆機(jī)中大、小鼠洞與井口位置關(guān)系。其中，3000m鉆機(jī)中L1=1050mm，L2=900～1100mm，L3=1400～1550mm；5000m鉆機(jī)中L1=1190～1200mm，L2=795～1100mm，L3=2020～2160mm；7000m鉆機(jī)中 L1=1200mm，L2= 800～1100mm，L3=2200～2400mm；另，水龍頭和方鉆桿總長(zhǎng)300m約為15000mm，5000m約為16000mm，7000m約為17500mm。由此可知為保證風(fēng)動(dòng)上、卸扣器的正常使用小鼠洞應(yīng)后傾角約3.94°～4.1°，同時(shí)在鉆臺(tái)面以下的空間中應(yīng)以小鼠洞中心為軸直徑在300mm內(nèi)在其向后傾4.1°時(shí)，立根臺(tái)周圍不應(yīng)有任何阻礙。在這里，有的鉆機(jī)在立根臺(tái)的布置上與我公司的產(chǎn)品有所不同，其在小鼠洞正前方、鉆臺(tái)大門后方不合立根臺(tái)一體設(shè)計(jì)，而是自己自成一體，這樣也就在鉆臺(tái)下方空出一塊空間，以供小鼠洞的后傾要求。對(duì)于大鼠洞的位置，應(yīng)處于當(dāng)水龍頭、方鉆桿放入大鼠洞后，既不影響立根的排放，也不影響無司鉆控制房時(shí)司鉆的視線（即不影響司鉆、鉆工觀察指重表、立管壓力表等設(shè)備），同時(shí)還要有利于鉆工的操作。也就是說，大鼠洞中心也要向左后方（即大鼠洞中心與井口中心連線向井口方向）傾斜，其中3000m鉆機(jī)約為6.82°～7°，5000m鉆機(jī)約為7.81°～8.22°，7000m鉆機(jī)約為7.69°～8.68°，同時(shí)相應(yīng)的在鉆臺(tái)面以下的空間中應(yīng)以大鼠洞中心為軸直徑在400mm內(nèi)在其向后傾相應(yīng)角度時(shí)，周圍不應(yīng)有任何阻礙；同時(shí)大鼠洞在延伸到鉆臺(tái)面以上后，向前其與立根盒的直線距離要大于水龍頭的最大外徑，向后以不擋住司鉆、鉆工觀察立管壓力表、指重表的視線為宜。

（5）各型鉆機(jī)氣控系統(tǒng)中的布置。在同一類型的鉆機(jī)中，氣控系統(tǒng)中各種管線的排布、走向，都應(yīng)一致、整齊、易于修理更換。切不可出現(xiàn)同一型號(hào)的鉆機(jī)，卻沒有任何兩套走線、布置一樣的情況，這樣做不僅規(guī)范、美觀，而且也利于油田客戶的修理、維護(hù)、保養(yǎng)等日常工作。最好將主氣管線，閥件的進(jìn)氣管線、出氣管線、控制氣管線等，用不同的顏色指明，更加利于辨別、維護(hù)等工作。另外，在同一套鉆機(jī)中，各種接氣銘牌上的名稱都應(yīng)保持一致，切不可在司鉆控制房中是一種叫法、在絞車上是一種叫法、在動(dòng)力機(jī)組上又是另一種叫法，這樣做讓使用者難以適應(yīng)，只能是機(jī)械式的死記，一旦在接法上出現(xiàn)問題，后果則不堪設(shè)想。

（6）細(xì)小處產(chǎn)品質(zhì)量的控制。在鉆井公司實(shí)習(xí)、工作過程中，通過對(duì)各種型號(hào)的鉆機(jī)進(jìn)行的觀察，可以發(fā)現(xiàn)。以羅馬尼亞F320為例，使用過二十多年的鉆機(jī)，其鉆臺(tái)面上鋪臺(tái)與鋪臺(tái)之間的間隙大小基本一樣，而且均能保持在5mm以內(nèi)；而反觀我們的鉆機(jī)，在井場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，基本上沒有幾臺(tái)鉆機(jī)的鋪臺(tái)是一次到位（這一、兩年），不少鋪臺(tái)之間的縫隙在15～20mm之間徘徊，雖經(jīng)過多次整改后會(huì)有較大改觀，但是這仍說明我們?cè)诩?xì)節(jié)方面的重視程度仍然很不夠。再者，以美國(guó)E2100型絞車為例，E2100絞車上面的一些觀察口蓋（如氣胎離合器上的觀察口），非常容易打開，而且安裝時(shí)也很方便，反觀我們的絞車上的觀察口，直接用螺絲上緊時(shí)難開、難上，用斜鐵搭扣把又上不緊，一有振動(dòng)就會(huì)松動(dòng)乃至脫落。再者，在我們所用50D、70D系列鉆機(jī)中，動(dòng)力機(jī)組后邊、儲(chǔ)氣罐上邊的鋪臺(tái)只有左右兩邊分別與左右上船有聯(lián)接，其余部位沒有聯(lián)接或支撐，導(dǎo)致中間懸空，由于此鋪臺(tái)較長(zhǎng)，幾乎每臺(tái)鉆機(jī)上的這塊鋪臺(tái)都是中間低、兩邊高，且當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)比較明顯，這時(shí)人走在上邊也有較大晃動(dòng)，建議在絞車（動(dòng)力機(jī)組）底座上配焊支撐，起到加強(qiáng)作用，減小高度差、降低振動(dòng)幅度，符合要求。

3　結(jié)語

在今天，技術(shù)含量日趨同質(zhì)化的石油機(jī)械行業(yè)中，我們需要不斷的創(chuàng)新，不斷的深入實(shí)踐，真正地找到在實(shí)際工作中的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)，把先進(jìn)的技術(shù)與實(shí)際工作結(jié)合起來，研發(fā)出更有效，更實(shí)用的產(chǎn)品。

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1004-5716（2016）05-0053-03

2015-05-14

2015-05-20

劉洪軍（1984-），男（漢族），遼寧昌圖人，助理工程師，現(xiàn)從事鉆機(jī)修理技術(shù)工作。