ZJ50／3150LDB－1型钻机研制

温晓莉，田建新，赵学锋，齐国忠

（1.中原总机石油设备有限公司，河南濮阳457001；2.川庆钻探工程有限公司国际工程公司，成都610500；3.西部钻探克拉玛依钻井公司，新疆克拉玛依834009） ①

ZJ50／3150LDB－1型钻机研制

温晓莉1，田建新1，赵学锋2，齐国忠3

（1.中原总机石油设备有限公司，河南濮阳457001；2.川庆钻探工程有限公司国际工程公司，成都610500；3.西部钻探克拉玛依钻井公司，新疆克拉玛依834009）①

为适应现代钻井的需要，在总结ZJ50／3150LDB型钻机特点的基础上，研制了ZJ50／3150LDB－1型钻机。该钻机操作安全，结构简单，性能稳定可靠；能够在不倒绳的情况下实现1次穿绳、2次起升；司钻偏房与前台底座一起起升；绞车高、低速采用电控摘开、挂合，反应速度快；转盘采用电机独立驱动，是一种具有市场发展潜力的钻机。

钻机；研制；结构；特点

现代钻井对钻机的要求越来越高，对于钻机配套，要求总体布局合理，安全可靠，能满足安全快速拆、迁、装要求，并具有检修、调整、运输方便等特点。针对5 000m链条传动钻机，在总结ZJ50／3150LDB型（以下简称50LDB型）钻机特点的基础上，研制了新型ZJ50／3150LDB－1型（以下简称50LDB－1型）钻机。

1 结构参数

名义钻深范围

50LDB－1型钻机技术性能和基本参数符合SY／T5609—1999《石油钻机型式与基本参数》标准，主要配套部件符合API规范及相关国际标准和国内行业标准，并符合HSE规范要求，能够满足钻井新工艺的要求，钻井安全可靠。

2 结构特点［1－2］

2.1 总体结构

50LDB－1型钻机是一种链条传动与电传动组合的机电复合驱动钻机。该钻机采用3台G12V190PZL－3／0型柴油机做主动力输出，经并车传动装置，把动力分别传给绞车和泥浆泵。绞车采用多轴结构，动力通过链条输入到主滚筒，通过滚筒实现大钩和水龙头的起升作业；主刹车采用液压盘式刹车，辅助刹车采用水冷或风冷电磁涡流刹车。转盘采用电机独立驱动。传动原理如图1。

图1 ZJ50LDB－1型钻机传动原理

2.2 井架

井架结构形式为K型，由5段组成，主大腿采用H型钢，第1段和第2段采用法兰连接，其他3段之间用耳板销子连接，左、右各段通过背扇钢架、斜拉杆和背横梁用销轴连接起来；人字架为焊接箱型立柱结构，左、右人字架之间无快绳滑轮横梁，钻台面积开阔；井架低位安装，设计有液压缓冲缸，依靠绞车动力和游动系统将井架整体起升到位；井架采用二次折叠式笼梯，使用时将笼梯护圈展开，运输时可将所有护圈朝一个方向叠放与井架主段一起吊装运输，也可实现多个笼梯叠放运输，既节省了运输空间，同时还避免了笼梯变形碰撞，能够满足安装美国VARCO公司和中国石油勘探开发研究院采油采气装备所的DQ70BS型顶驱装置要求。

2.3 底座

底座包括前台和后台，前台底座为旋升式结构，设计有液压缓冲缸，靠绞车动力将前台底座起升到工作状态，台面空间大，所有台面设备可以实现低位安装；后台为箱块式结构，可安装绞车、并车链条箱、柴油机等。整体结构紧凑，实现了模块化设计，拆装方便，符合钻机快速移运和拆装的要求。

根据国家计算机网络应急技术处理协调中心（CNCERT/CC）通报，第二季度我国互联网网络运行正常，互联网基础设施总体运行平稳。大陆地区木马和僵尸网络程序受控端约为148.67万个IP，比上一季度环比减少21.96%；木马和僵尸网络程序控制端约为2.25万个IP，环比减少63.39%；感染飞客蠕虫约为85.87万个IP，环比增长4.02%；发现网站后门8243个IP，环比减少8.70%；发生网页篡改约4442个IP，环比下降16.72%。国家信息安全漏洞共享平台（CNVD）收录漏洞3635个，其中高危漏洞1179个；收录0day漏洞1050个。

2.4 绞车

绞车采用多轴式，动力通过链条箱输入绞车，经输入轴、中间轴和滚筒轴变速后得到6正挡和2倒挡。绞车高低速换挡采用电控，其他采用气控，通过石油链条传动动力，配备应急电机装置。

2.5 并车链条箱

并车链条箱为3机2泵带节能发电机的6轴式整体密封结构，可将3个动力机组合并为整机提供和分配柴油机动力，也可以单独或联合驱动1台绞车、1台或2台泥浆泵和1台节能发电机及空压机，该链条箱可以驱动JC50型或JC70型绞车。

2.6 防碰天车

为防止游车碰撞天车，采用双重保护结构，既在滚筒上方设置过圈防碰装置，同时还在井架上设置智能电子防碰装置，能够避免发生重大事故，确保人身和设备的安全。

液压盘式刹车和司钻房集机、电、液、气于一体，控制灵活，安全省力；配备的4画面工业监视仪可以清晰地观察到钻机主要部件的工作情况；司钻房视野开阔，操作空间大，提供了舒适的工作环境。

3 与50LDB型钻机比较［3－4］

1） 起升安全 50LDB型钻机起升包括井架和前台底座起升，要穿2次绳，操作繁琐。50LDB－1型的井架和前台底座起升是由绞车通过2根起升大绳拉升到位，在不倒绳的情况下1次穿绳，2次起升；1次穿绳可节省人力物力，2次起升可使每次起升力较小，起升安全，平稳可靠。

2） 低位安装 50LDB型钻机的司钻偏房是在前台底座起升完成后进行安装，属于高空作业，安装不方便，不安全，耗费时间较长，通常需要1／2～1 d。50LDB－1型的司钻偏房可以直接在前台底座低位安装，只用1～2h即可完成，避免了高位安装时出现的许多问题，在井队很受欢迎。

3） 绞车高低速摘／挂速度快 50LDB型钻机的绞车高、低速控制全部采用气控，当指令从司钻房发出到达安装在台面下的绞车时，先要充满气管线，因此摘／挂速度较慢。50LDB－1型的绞车高、低速采用电控系统（如图2），极大地加快了反应速度，不会出现动作滞后的现象，符合钻机自动化控制的需要。另外，滚筒高低速、液压盘式刹车和过圈阀形成联动，保证了整个钻机操作的安全可靠性。

图2 绞车滚筒高低速 液压盘刹和过圈阀电控系统

4） 移运性好 50LDB型钻机设计的并车链条箱和自动压风机是独立的，运输时需分开运输。50LDB－1型的并车链条箱和自动压风机底座设计为一体，布置紧凑美观、安装方便，并且并车链条箱采用的是伸缩式护罩，运输时不超宽，运输方便。

5） 转盘独立驱动 转盘独立驱动装置的设计要根据整个底座的结构特点，便于安装和运输，同时要满足钻井工艺的要求。50LDB型钻机的转盘独立驱动装置由电机、惯性刹车、齿轮箱、转盘链条箱和万向轴组成，如图3。50LDB－1型的转盘独立驱动装置由电机、惯性刹车、齿轮箱和万向轴组成，如图4。与前者相比，后者省去了链条箱，简化了机械结构，同时节省了相应的维修费用；实现模块化设计，整体运输尺寸比50LDB型钻机小。

图3 50LDB型钻机转盘独立驱动装置

图4 50LDB－1型钻机转盘独立驱动装置

4 应用情况

首套50LDB－1型钻机在中原油田钻井二公司已完成首口井的钻井任务，23d累计钻深3 120m。2009－03，第2口井已经开始钻井。中原油田钻井一公司也已投入使用。现场使用表明，该钻机配套及功能齐全，设备及系统运行正常，技术性能优越，整机可靠性高，操作维护方便，能够满足钻井工艺的要求；移运性好，适应野外环境和运输条件。

5 结论

1） 该钻机设计合理，总体布局协调，操作安全可靠，主要技术性能参数能满足钻井工艺要求。

2） 起升井架和前台底座实现了1次穿绳2次起升，起升过程平稳可靠；司钻偏房随前台底座同时起升。

3） 绞车高、低速采用电控，摘／挂反应速度快。

4） 转盘采用电机独立驱动，运输模块整体尺寸小。

5） 结构紧凑，实现模块化设计，移运性好。

［1］ 郑有理，龚治斌，韩国英，等.5 000m交直流复合电驱动钻机应用［J］.石油矿场机械，2009，38（9）：71－74.

［2］ 冯彦伟.ZJ50／3150JD型钻机的研制与应用［J］.石油矿场机械，2010，39（6）：58－60.

［3］ 李继志，陈荣振.石油钻采设备及工艺概论［M］.山东：石油大学出版社，1992.

［4］ 李宏茹.ZJ45J型钻机全面技术改造与使用［J］.石油矿场机械，2004，33（4）：79－80.

Development of ZJ50／3150LDB－1Drilling Rig

WEN Xiao－li1，TIAN Jian－xin1，ZHAO Xue－feng2，QI Guo－zhong3
（1.ZYZJ Petroleum Equipment Co.，Ltd.，Puyang457001，China；2.Chuanqing Drlling of the International Engineering Company，Chengdu610051，China；3.Karamay Drilling Company of XBDC，Karamay834009，China）

In order to adapt to the needs of the modern drilling rig，based on summing up the features of the original ZJ50／3150LDB drilling rig，ZJ50／3150LDB－1drilling rig is developed.It features in operational safety，simple structure，reliable performance.In the situation of having no use for stringing，it can implemented one stringing，and double lifting；the dog house is lifted together with rear substructure；high and low speed of drawworks drum is adopted with electric control，so the speed of clutch on off is quick；the rotary table is driven dependently.ZJ50／3150LDB－1drilling rig is a great market potential for development drilling rig.

drilling rig；developed；structure；feature

1001－3482（2011）10－0086－04

TE922

B

2011－06－30

温晓莉（1978－），女，河南信阳人，工程师，2002年毕业于河南科技大学机械设计专业，主要从事石油钻井机械新产品的开发工作，E－mail：wxl667＠yahoo.com.cn。