石油钻机整机移运装置设计研究

一、几种常见的钻机移运装置
1.拖车式移运装置
拖车式移运装置利用拖车牵引装置将底座和井架运输到工作场地，这种类型的移运装置需要在钻机底座上安装承载升降系统、承载轮滑、鹅颈等附件，在移运过程中，升降系统托起底座，并安装承载轮轴，牵引车的牵引拖台连接底座上的鹅颈将其移运到钻机底座。

井架移运时，将井架水平放置以后，安装滑动系统托架，并固定在游车上，天车尾部的前托架和牵引车连接，牵引车牵引整个底座和井架到规定位置。

但是，这种拖车式移运装置在移运过程中，托架、牵引车、底座不容易对接好，运输过程中，无法实现转弯。

2.步进式移运装置
步进式移运装置是在钻机底座安装4个角液压系统的移动装置，井架竖直方向的顶升液压系统伸长将钻机整体抬升到一定高度，平移液压系统则沿着水平方向移动移运车在轨道上移动，移动到指定位置以后，顶升液压排放压力，钻机自动落下，平移液压系统则缩回到原来的位置，导轨恢复到原来初始状态。

这样一个过程为一个步进，在钻机移运过程中，需要多次循环数步进才能完成移运工作目标。

这种移运方式，对平移和顶升的距离、角度要求比较高。

3.滑移式整体移运装置
滑移式整体移运装置主要由组合式滑轨和液压平移装置构成，钻机底部两侧滑移轨道上设置了距离相同的矩形槽，两个移动液压缸活塞伸长或者缩回时，则棘爪被推入到导轨的矩形槽并卡住槽位，油缸收缩或伸长时则带动整个钻机整体在轨道上移动。

在移动过程中，如果需要改变方向，只需要转变棘爪的方向。

4.轮轨式移运装置
轮轨式移运装置则是在滑移式移运装置的基础上，将滑动摩擦转为滚动摩擦，通过液压缸推滑轮向轨道平移。

钻机移运时，利用底座四个角的8个升降油缸将钻机整体提升2m，然后拆除底座和轨道两侧的锁紧装置和垫片，上升油缸泄完压力以后，车轮和轨道接触，移动油缸推动钻机沿着导轨平移一个油缸行程。

然后，取下油缸和轨道的连接销轴，则油缸液压系统回缩到下一个轨道的步进孔，将其连接销轴则完成一个步
进工作。

连续循环直到钻机移动到新的
钻井位。

二、石油钻机整机移运装置的设
计
1.移运装置整体设计思路
整机移运装置主要满足7000m石油
钻机开采和勘探工作要求，移运装置采
用步进式平移方式，也就是在钻机的左
右基座安装平移装置支撑座，需要平移
作业时，则只需要将钻机主体用四套平
移装置提升液压缸，在自动行走机构的
作用下，带动钻机向前或者向后移动到
指定位置以后，刹车系统拉动制动器，
然后收缩液压油缸，将钻机移动指定位
置。

钻机绞车、转盘、钻井泵采用交流
变频电传动全数字控制，确保整个钻机
的自动化控制。

钻机电力控制系统采用
PLC技术控制，并在顶部驱动装置、输
管机、钻井泵等设备之间设置安全逻辑
互锁装置和逻辑故障诊断设备，提高整
个钻机操作的安全性。

2.设备基本技术参数
钻机深度为7000m，最大静钩载重
为4500kN，井架底座直立轮式移运质量
为850t，井架底座移运质量为970t，钻井
液步进移动质量为720t，液压系统额定
压力为21MPa，顶升油缸单点最大顶升
力为3000kN，移动速度为112.5mm/min，
高位猫道移运质量为68t。

3.主机模块设计
为了减少钻机整体移运过程中的拆
卸时间，钻机采用大模块设计，井架、
底座以及上部装置为主机模块，主机模
块配套步进和轮轨式移运装置，根据
具体作业环境，采用移运方式。

井作业
时，井架底座处于直立状态下可直接带
动钻柱移动；长距离钻井移运时，则井
架和底座可采取直立拖挂运输。

主机模
块步进装置安装4个角点，由举升油缸、
步进油缸、定向装置、滚子总成构成，
移运时，根据目标方向设置好定向装置
的方向，然后通过举升油缸顶起移运模
块，步进油缸推动移运模块前进到下一
个步进位置，举升油缸回落到原来位
置，步进油缸缩回到液压系统，并将移
运靴归位，进入下一个步进循环工作。

4.钻井液模块设计
钻井泵、吸入罐、振动筛罐则安
装在钻井液模块上，并安装步进和轮轨
式移运装置。

井作业时，钻井液的载荷
跟进主机移运情况变化，减少了拆卸工
作量，但是一定程度上增加了钻井液模
块的面积，步进移运钻井液的模块面积
为28.2×20.4×13.4（m），钻井模块面
积太大，影响到长距离轮式运输，在运
输过程中，可能出现转弯困难，增加整
体轮式移运质量，影响到整个钻井液模
块的移运速度。

因此，考虑到长距离运
输，将钻井液模块拆分为钻井液罐单元
和钻井泵单元，并将两个单元分别安装
在步进移运装置上、下升降系统，不需
要大型吊装设备，可以实现升降系统快
速对接，从而实现钻井液模块快速安装
和拆卸，提高整个移运速度和工作效
率。

5.高位猫道设计
在钻井作业时，需要为钻机移运预
留一定的空间，让移运装置可以同步主
机移运到指定位置。

因此移运装置设计
了拖挂式高位猫道，高度为5m，宽度
为9.7m，并配备抓管机和输管机。

高位
猫道的轮轴设计为全转向，可以实现横
向、纵向、斜向任意角转变，主机模块
前进或者后退时，高位猫道可与主机系
统连接，实现同步移运。

如果钻机需要
长距离运输，则高位猫道主管机和输管
机拖挂主机整体移运。

如上所述，石油钻机整机移运装置
因技术和设备等诸多方面差异，其自身
工作有效性也有明显不同。

在实际操作
过程中，需要充分关注技术原理和应用
需求，根据现有情况优化原有设计。

参考文献：
[1]徐军,高迅,陈文征,彭太锋,黄家文.钻机步进式
移运装置的研制与应用[J].石油机械,2015,43(08).
[2]华北庄.国内外石油钻机现状及对发展我国钻
机的建议[J].石油钻采机械,1984(02):10-25.
石油钻机整机移运装置设计研究
田德新　董洪辰 山东科瑞机械制造有限公司
【摘　要】随着我国石油开采工业的发展，石油开采逐渐进入深井作业，对钻机的要求越来越高。

钻机移运装置可以提高钻机的工作效率，降低钻井成本，对促进我国石油工业的发展具有重要意义。

本文以石油钻机整体移运装置作为研究对象，分析了目前国内几种常见的移运装置，进一步探讨了石油钻机整机移运装置的设计。

【关键词】石油钻机；整体移运装置；设计
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