MZJ10煤层气钻机的研制

０ 引 言
开发煤层 气对 缓解 能 源 的供 需 矛盾 、实施 可持
井液循 环 系统 、空气循 环 系统 、泡沫循 环 系统 和井
口Ｔ具 等组 成 ，结构 如图 １所示 。 续发展的能源 战 略 、保 护 人类 的生 存环 境 和解 决煤
炭开采安全 问题 等具有 十分 重要 的现实 意 义¨ 。我 国现行 的煤层 气钻探大 多采用 水源钻 机和物 探钻机 。 该类钻 机 比较简 陋 ，装 机 功 率小 ，运行 效 率 低 ，搬
４ 月南阳二机石油装备 （ 集团）有限公司对 Ｒ ５ 钻 Ｂ０
机进行 了改造 ，在此 基础 上开 始研 制 Ｍ Ｊ０煤层 气 Ｚ１ 钻机 ，２ １ ０ ０年 ６月试 制 出样 机 ，样 机经 过严 格 的试
１２ 工作原 理 ．
１２ １ 传动 系统工作 原理 ． ．
钻机 的动力 取 自底 盘 发动机 ，在 发动 机 、传 动 箱后 安装分 动箱 ，通 过挂合 机构 实现 底盘 驱动 和上
发 动 机 ９ Ｗ ／ ０ ７ｋ ２１ ０
液压 绞车 、液 压 动力 钳 、旋 转 液 缸 和 承 载销 液 缸 ；
井 架起 升 和液压 支腿 部分 南 １ 五联 液控 阀进行 控 个
制 ，分 别控 制 着 ４个 液 压 支 腿 的伸 缩 和 井 架 的 起 升 ；钻 井泵 驱动 部分 由液 压泵 经单联 液控 阀驱 动液 压 马达 ，液 压 马达经 联轴 器带 动钻井 泵工 作 ；液 控 变 量泵 为动 力水龙 头 驱动 马达供 油 ，动力水 龙头 正
迁 费用 高 ；进 口煤层 气钻 机一 般 为 车载钻 机 ，全液 压控制 、功能齐全 、自动 化 程度 高 ，但 购置 费用 和 运行维 修成本均 较 高。研究 和 开发 符合 我 同 国情 且
具有 自主知识 产权 的煤层 气钻 机具有重要 意义 。 煤层气 钻 机 一 般 按 ￣３ ｉ （ 英 寸 ） 钻 杆 ７ ｎ ｏ ｔ ２ 来评 价钻 井 深 度 ，一 般 情 况 下 ，最 大 载荷 ４ ０ ｋ ０ Ｎ 的钻 机可 钻深度 为 １ ０ ｌ ０ｌ，最大 载荷 ５ ０ｋ ２ Ｉ ０ Ｎ的钻 机可 钻深度 为 １５ ０Ｉ 取决 于 地 质 条件 、钻 具 形 ０ ｌ（ ｌ
验检验 ，能够满 足 ｌ ０ ０ｍ煤层 气井 的钻探要求 。 ０
１ 技 术 分析
１ １ 结 构 ．
ＭＺ １ 层气 钻机 由运 载车底 盘 、动 力传动 系 Ｊ０煤
２１ ００年 第 ３ ８卷 第 ｌ ２期
高加 索 ：ＭＺ １ Ｊ０煤 层 气 钻 机 的研 制
机驱动 ，空气 钻井 时启 动供 气 ，钻井 液 钻井 时 熄火 停供 ，节约油料 。传动系统工作 原理如 图 ２所示 。
摘要 针 对 我 国煤 气层 钻机 多采用 水源 钻 机和 物 探钻 机 ，而且 比较 简陋 ，装 机 功 率小 ，运 行 效 率低 和搬迂 费用 高 的问题 ，根据煤 气层 开 采 的特殊 性 ，研 制 了 ＭＺ １ 层 气钻 机。 该 钻机 为 车 ｌ０煤 Ｉ
装 式 、全 液压 驱动 和控制 ，钻 井所 需 的提 升 下压 功 能 、旋 转功 能 、循 环 功 能 、辅助 设备 和 井 口工
状 、钻杆 和 套 管 ）２。根 据 煤 层 气 开 采 的特 殊 性 ， Ｌ Ｊ 决定 研 制 最 大 提 升 载 荷 为 ４ ０ ｋ ０ Ｎ、最 大 钻 深 为 １ ０ ｌ ０Ｉ 的全 液压 驱 动 的车装 煤 层 气钻机 。２０ ０ ｌ ０ ９年
图 １ ＭＺ １ Ｊ０煤 层 气 钻 机 结 构 示 意 图
热驱 动部分 由齿 轮油 泵直 接驱 动散 热器 马达 ，马达 带 动散 热器 风扇 对 经 过 散热 器 的液 压 油进 行 散 热 。
１２ ２ 液控 系统 工作 原理 ．．
１ 运载车底 盘；２ 一 一前后支架 ；３ 空气压缩机组 ；４ 一 一分动箱；
５一 液 压 油 箱 及 散 热 器 ；一 钻 井 泵 ；一 液 压 绞 车 ；一 井 口工 具 ； ６ ７ ８ ９ 循 环 管 汇 ；Ｏ 井 架 ； ｌ 提 升 下 压 装 置 ；２ 旋 转 动 力 头 。 一 Ｊ一 Ｉ一 ｊ一
反 转 南单 联 阀控制 ，动力水 龙头 的转速 南手柄 阀改
变液 控变 量泵 的排 量进行 控制 ；提 升下 压液 压油泵
为液 控变 量泵 ，泵 的 出油 口经 单联 阀与 提升下 压液
阀控 制液缸 的起 升 和下压 ，手柄 阀控 制泵 的排量 ，进 而控 制液 缸提 升和 下压 的速度 ；散
石 油
一
机
械
６ 一 Ｏ
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２１ ０ ０年 第 ３ ８卷 第 ｌ ２期
●新产 品 开 发
ＭＺ １ Ｊ０煤 层 气 钻 机 的 研 制
高 加 索
（ 阳二 机 石 油装 备 （ 团 ） 有 限公 司 ） 南 集
具 等全部 实现 了液压 传 动和控 制 ，操 作简便 ， 自动化 程度 高。试 验表 明 ，在 １ ０ 钻 井过 程 中， ０ｍ ０
各 系统运 行平 稳 ，各 项 性能指 标符合 设计 要求 。
关键 词 煤 层 气 车装 式 钻机 液 压驱 动
统 、提 升下 压系 统 、旋 转 动力 系统 、液压 系统 、钻
装驱 动 的转换 和 互 锁 。在 分 动 箱 上 安 装 ６个 液 压 泵 ，分别驱 动不 同 的液压 马达 ，带 动各执 行元 件动 作 ，实现提升 、旋 转 、循环 等钻 井作 业 以及液 压 支 腿伸缩 、井架起放 、液压绞车提 升 、动力 钳上 卸扣 、 散热 器运转等 辅助 动作 。空气 压缩 机 由单 独 的发 动