新型XJ1800DBZ電動修井機的設計特點

范悅栓 許曉慶 李曉峰 魏東興 李湛 黃占鰲

摘 要：為實現節能減排、降低環境污染，以及自動化操作，滿足在人口居住區進行中深井、復雜井等的修井作業要求，研制了新型XJ1800DBZ電動修井機。該修井機主要由運載車、柴油機、變頻電機、雙輸入角箱、絞車、液壓盤式剎車、氣動盤式輔助剎車、井架及液氣控系統等部分組成。試驗及應用情況表明，該修井機最大鉤載達到設計要求，可滿足150t載荷的修井要求；修井機結構緊湊、布局合理、經濟性強，搬運快捷，性能穩定可靠，滿足環保節能的修井作業需求。

關鍵詞：電動修井機；自動化；變頻；節能環保

中圖分類號：TE935 文獻標識碼：A 文章編號：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

修井機為油田生產油氣井的穩定、高效產出發揮著重要作用，其通過起下管柱、井內循環及旋轉等操作，完成沖砂、清蠟、檢泵、打撈、堵漏、防砂、修套及開窗等一系列作業。隨著節能減排、環保等新政策的推廣以及油田穩產增產壓力的加大，開發新型修井機的需求日益增長。

1 設計特點

新型XJ1800DBZ電動修井機在傳統柴油機配置的基礎上，集成了變頻控制及液氣電控制，可采用電機或柴油機進行修井作業，滿足最大鉤載不超過1 800kN的修井作業。新型XJ1800DBZ電動修井機設計特點如下。

①控制性好。動力系統采用變頻調速技術，使用變頻器控制變頻調速電機為絞車及轉盤提供主動力，能夠實現速度無級控制，滾筒轉速在設定范圍內連續可調，減少了頻繁換擋，可根據作業情況靈活掌握絞車轉速及大鉤載荷。

②剎車系統靈敏可靠。主剎車采用當前技術成熟的液壓盤式剎車，具有剎車力矩容量大、制動效能穩定、剎車準確靈敏、操作輕便等特點，降低了司鉆的勞動強度；輔助剎車采用電機能耗制動，能實現管柱快速、平穩起放，精確控制游鉤位置及零速度懸停。

③可采用雙動力驅動。除了電機驅動，配備的底盤柴油機也可以為絞車及轉盤提供驅動力。兩種動力互為備用，且互鎖，可確保系統運行安全可靠。

④采用數字化控制技術，以PLC控制技術為核心，預留自動化工具的控制接口，實現數控、電控、氣控一體化設計，全面提升修井一體化設計水平，并為修井作業創建數字化、智能化、信息化作業平臺。

⑤安全性高。集成電子防碰、大鉤限重等安全裝置，可對大鉤的速度及載荷進行實時監控；在速度方面可進行上制動+上減速+下減速+下制動四個位置的動作控制，并在大鉤載荷超過設定值時斷開離合并剎車。

2 主要結構

XJ1800DBZ電動修井機結構如圖1所示。主要由運載車、井架、發動機及傳動箱、分動箱、差速箱、雙輸入角箱、變頻電機、絞車、氣動盤剎、死繩固定器、電動空壓機、電動液壓站、鉆臺及轉盤等部件組成。在滿足技術性能的前提下，結構緊湊，移運性強，自動化控制程度高，性能可靠。

其結構特點有：

①分體式變頻電機風機。采用700kW交流變頻電機驅動主滾筒，并且將電機的冷卻風機引至底盤上，以降低電機高度。滿足車裝鉆機的配套使用，且便于檢查維護。

②絞車剎車系統采用液壓盤剎+氣動盤剎。利用液壓盤式剎車作為主剎車，4套工作鉗和2套安全鉗，單邊正壓力可達65kN；輔助剎車為KOBELT 5026A氣動盤剎，且剎車盤自帶散熱鰭，在其高速旋轉中自動散熱。在利用電機作業時，可使用電機能耗制動或氣動盤剎作為輔助剎車。分體式盤剎液壓站，油箱及油泵為一個模塊，蓄能器為一個模塊，均安裝在付車架下，節省臺面空間，便于維護[1]。

③分體式電動液壓站。油箱和油泵分體式設計，油箱立式安裝，以適應車裝鉆機布局；可用柴油機驅動的主油泵或電動油泵為液壓系統提供動力，兩動力可進行切換，確保液壓系統工作的可靠性。

④控制集成。該修井機作業時的絞車、轉盤及泥漿泵、冷卻水箱等部件的控制均集成在司鉆房內；同時，使用網電驅動時變頻電機的控制同樣集成在司鉆房內。司鉆房內預留鐵鉆工、鐵架工及動力貓道等自動化工具的控制模塊安裝位置，為鉆機的進一步功能升級擴展打下基礎。

⑤運載車。采用油氣田專用底盤，驅動形式為14×8，前后橋間配差速箱，采用寬軸距重載車橋，越野輪胎，越野能力強，可滿足道路及油田惡劣路況行駛。

⑥油電雙動力。行駛時采用柴油機動力，通過分動箱及差速箱，驅動主機行駛；作業時，采用雙輸入角傳動箱，可輸入柴油機或電機動率。正常作業時，可采用交流變頻電機驅動絞車及轉盤作業，當電機或電控系統出現故障時，利用柴油機驅動，避免卡鉆事故發生。

3 主要技術參數

產品型號，XJ1800DBZ；最大鉤載，1 800kN；發動機，540HP；變頻電機，700kW；最大鉤載，1 800kN；傳動方式，液力+機械，電動變頻；游動系統，6×5；井架高度，38m；二層臺高度，22、 23m和24m；二層臺容量，3 000m；底座高度，6m；主大繩，[?32]；變速箱擋位，五正一倒。

4 試驗及應用情況

①在公司內進行了載荷試驗，使用CAT C15柴油機動力時，最大載荷為1 350kN；使用變頻電機動力時，最大載荷為1 800kN，滿足設計要求，符合API及石油行業標準要求。②絞車、轉盤及各傳動箱體連續空運轉試驗：利用發動機動力，在變矩器各擋位連續運轉2h，各部件溫度均不高于80℃，潤滑油溫度低于70℃，軸承溫升低于40℃。各部件運轉平穩。試驗結果均達到了設計要求。③該電動修井機研制成功后，在華北油田進行了修井作業，運行狀況良好，得到了用戶的肯定。該修井機在使用電機驅動時，系統噪聲值不高于60dB，滿足居民區的使用要求；工作效率較柴油機驅動修井機提升20%左右；使用成本節省60%左右；性能可靠，故障率低，達到了自動化控制程度高、環保節能的修井作業要求。

參考文獻：

[1]尹永晶，楊漢立，胡德祥，等.車裝鉆機[M].北京：石油工業出版社，2002.