新型XJ1800DBZ电动修井机的设计特点

范悦栓 许晓庆 李晓峰 魏东兴 李湛 黄占鳌

摘 要：为实现节能减排、降低环境污染，以及自动化操作，满足在人口居住区进行中深井、复杂井等的修井作业要求，研制了新型XJ1800DBZ电动修井机。该修井机主要由运载车、柴油机、变频电机、双输入角箱、绞车、液压盘式刹车、气动盘式辅助刹车、井架及液气控系统等部分组成。试验及应用情况表明，该修井机最大钩载达到设计要求，可满足150t载荷的修井要求；修井机结构紧凑、布局合理、经济性强，搬运快捷，性能稳定可靠，满足环保节能的修井作业需求。

关键词：电动修井机；自动化；变频；节能环保

中图分类号：TE935 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）23-0072-02

Design Features of New XJ1800DBZ Electric Workover Rig

FAN Yueshuan XU Xiaoqing LI Xiaofeng WEI Dongxing LI Zhan HUANG Zhanao

（RG Petro-machinery Group Co.， Ltd.，Nanyang Henan 473000）

Abstract： In order to save energy and reduce pollution， reduce environmental pollution， and automate operation， meet the requirements of deep well and complex well operation in population residential area， a new type of XJ1800DBZ electric workover machine was developed. The workover machine consists of a carrier car， a diesel engine， a variable frequency motor， a double input angle box， a winch， a hydraulic disc brake， a pneumatic disc type auxiliary brake， a derrick， a liquid gas control system， etc. The test and application showed that the maximum hook load of the workover machine can meet the design requirements and can meet the requirements of 150t load repair. The well workover machine is compact in structure， reasonable in layout， strong in economy， fast in handling， stable and reliable in performance， to meet the needs of environmental protection and energy saving.

Keywords： electric workover rig；automation；frequency conversion；energy saving and environmental protection

修井机为油田生产油气井的稳定、高效产出发挥着重要作用，其通过起下管柱、井内循环及旋转等操作，完成冲砂、清蜡、检泵、打捞、堵漏、防砂、修套及开窗等一系列作业。随着节能减排、环保等新政策的推广以及油田稳产增产压力的加大，开发新型修井机的需求日益增长。

1 设计特点

新型XJ1800DBZ电动修井机在传统柴油机配置的基础上，集成了变频控制及液气电控制，可采用电机或柴油机进行修井作业，满足最大钩载不超过1 800kN的修井作业。新型XJ1800DBZ电动修井机设计特点如下。

①控制性好。动力系统采用变频调速技术，使用变频器控制变频调速电机为绞车及转盘提供主动力，能够实现速度无级控制，滚筒转速在设定范围内连续可调，减少了频繁换挡，可根据作业情况灵活掌握绞车转速及大钩载荷。

②刹车系统灵敏可靠。主刹车采用当前技术成熟的液压盘式刹车，具有刹车力矩容量大、制动效能稳定、刹车准确灵敏、操作轻便等特点，降低了司钻的劳动强度；辅助刹车采用电机能耗制动，能实现管柱快速、平稳起放，精确控制游钩位置及零速度悬停。

③可采用双动力驱动。除了电机驱动，配备的底盘柴油机也可以为绞车及转盘提供驱动力。两种动力互为备用，且互锁，可确保系统运行安全可靠。

④采用数字化控制技术，以PLC控制技术为核心，预留自动化工具的控制接口，实现数控、电控、气控一体化设计，全面提升修井一体化设计水平，并为修井作业创建数字化、智能化、信息化作业平台。

⑤安全性高。集成电子防碰、大钩限重等安全装置，可对大钩的速度及载荷进行实时监控；在速度方面可进行上制动+上减速+下减速+下制动四个位置的动作控制，并在大钩载荷超过设定值时断开离合并刹车。

2 主要結构

XJ1800DBZ电动修井机结构如图1所示。主要由运载车、井架、发动机及传动箱、分动箱、差速箱、双输入角箱、变频电机、绞车、气动盘刹、死绳固定器、电动空压机、电动液压站、钻台及转盘等部件组成。在满足技术性能的前提下，结构紧凑，移运性强，自动化控制程度高，性能可靠。

其结构特点有：

①分体式变频电机风机。采用700kW交流变频电机驱动主滚筒，并且将电机的冷却风机引至底盘上，以降低电机高度。满足车装钻机的配套使用，且便于检查维护。

②绞车刹车系统采用液压盘刹+气动盘刹。利用液压盘式刹车作为主刹车，4套工作钳和2套安全钳，单边正压力可达65kN；辅助刹车为KOBELT 5026A气动盘刹，且刹车盘自带散热鳍，在其高速旋转中自动散热。在利用电机作业时，可使用电机能耗制动或气动盘刹作为辅助刹车。分体式盘刹液压站，油箱及油泵为一个模块，蓄能器为一个模块，均安装在付车架下，节省台面空间，便于维护[1]。

③分体式电动液压站。油箱和油泵分体式设计，油箱立式安装，以适应车装钻机布局；可用柴油机驱动的主油泵或电动油泵为液压系统提供动力，两动力可进行切换，确保液压系统工作的可靠性。

④控制集成。该修井机作业时的绞车、转盘及泥浆泵、冷却水箱等部件的控制均集成在司钻房内；同时，使用网电驱动时变频电机的控制同样集成在司钻房内。司钻房内预留铁钻工、铁架工及动力猫道等自动化工具的控制模块安装位置，为钻机的进一步功能升级扩展打下基础。

⑤运载车。采用油气田专用底盘，驱动形式为14×8，前后桥间配差速箱，采用宽轴距重载车桥，越野轮胎，越野能力强，可满足道路及油田恶劣路况行驶。

⑥油电双动力。行驶时采用柴油机动力，通过分动箱及差速箱，驱动主机行驶；作业时，采用双输入角传动箱，可输入柴油机或电机动率。正常作业时，可采用交流变频电机驱动绞车及转盘作业，当电机或电控系统出现故障时，利用柴油机驱动，避免卡钻事故发生。

3 主要技术参数

产品型号，XJ1800DBZ；最大钩载，1 800kN；发动机，540HP；变频电机，700kW；最大钩载，1 800kN；传动方式，液力+机械，电动变频；游动系统，6×5；井架高度，38m；二层台高度，22、 23m和24m；二层台容量，3 000m；底座高度，6m；主大绳，[?32]；变速箱挡位，五正一倒。

4 试验及应用情况

①在公司内进行了载荷试验，使用CAT C15柴油机动力时，最大载荷为1 350kN；使用变频电机动力时，最大载荷为1 800kN，满足设计要求，符合API及石油行业标准要求。②绞车、转盘及各传动箱体连续空运转试验：利用发动机动力，在变矩器各挡位连续运转2h，各部件温度均不高于80℃，润滑油温度低于70℃，轴承温升低于40℃。各部件运转平稳。试验结果均达到了设计要求。③该电动修井机研制成功后，在华北油田进行了修井作业，运行状况良好，得到了用户的肯定。该修井机在使用电机驱动时，系统噪声值不高于60dB，满足居民区的使用要求；工作效率较柴油机驱动修井机提升20%左右；使用成本節省60%左右；性能可靠，故障率低，达到了自动化控制程度高、环保节能的修井作业要求。

参考文献：

[1]尹永晶，杨汉立，胡德祥，等.车装钻机[M].北京：石油工业出版社，2002.