作关系，采取灵活多样的方式开展新产品研发和原有产 品的革新升级。 Ⅲ项目的技术可行性和成熟性分析 项目的技术创新性 项目基本原理关键技术及创新点 目前，国内各油田普遍采用的石油修井机大多数以柴油机为 动力，柴油机虽然功率大，但是作业时排烟多噪音大，尤其重 负荷时必须加大油门以提供动力。 石油修井过程，是个先提出油管和井下工具，对井和工具油管等进行修复，然后再下入相应设备和油管的过程。数千米的 油管重达数十吨，这就要求修井机按最大负荷配备动力，但在提 升油管时，开始重，随着油管的根根提出，重量不断减轻，下 入油管时的过程则是先轻后重。在上提和下放油管的过程中，是 间断性的，需要根根卸扣或根根上扣，放单根，提单根，处 理事故等工作，动力机满负荷工作时间比较短，而轻负荷作业时 间长，这就存在个问题，大柴机功率在提重油管时是合理的， 在提放轻油管时不合理，会造成能源的浪费和较多的污染排放。 通常修井机在完成修井作业后，前往新井位时，般井架与 修井机分开运移，占用车辆多费用高，拆钢绳装钢绳占用时 间长劳动强度大，既使体机也有找地锚拉绷绳组装钻台 等工作，不甚方便。尤其我国些油田，有相当部分油井在马 路旁，拉绷绳比较困难，有些油井在居民小区内，因为噪音， 晚上不能作业，动力机排放的烟雾也影响居民健康。 本项目所研发的修井机提供了种节能减排，噪音低，使用 方便的石油修井机。整机由以下主要部分组成 钻台 底座 悬臂垂直升降井架 滚筒 控制室 变速箱 液压系统 液压蓄能系统 空气压缩系统 电气系统 润滑系统 升降固定系统全机主要子系统配置如下 动力系统。 修井机设置大电动油泵组和小电动油泵组，其高压油出口与 蓄能系统相连，压力油可通过大油马达，高速轴离合器变速箱 低速轴离合器带动滚筒转动。正反轴由液压马达控制。小荷载时， 可由小油马达直接驱动滚筒转动，也可以大小马达同时驱动滚动 转动。同时在重载下油管时小油马达可作为负载油泵进行重 力蓄能。 液压泵由电驱动，没有烟雾排放，噪音小，根据不同的钩载 使用不同的油泵组来完成作业，避免了大功率小负荷的浪费现 象。利用辅助作业时间不断进蓄能，由此该修井机的装机功率仅 为同类机型的二分之。 变速箱 变速箱设高速档和低速档，各档三速共六速。设有高速轴离 合器和低速轴离合器。变速齿轮轴渐开线花健式离合，其拔叉由 小油缸推动。高速档和低速档高两个小油缸推动拔叉换档。三速 变速三个点也设三个小油缸分别推动进行变速，其控制放在控制 室，分设两块面板，块为高低挡控制面板，块为三速变速 控制面板。当离合器工作时所有换档变速全部锁住，只有在离 合器不工作时，才可进行换档变速的离合，且限定高，低档只 有档在工作位置，三速变速也只有个速度在工作位置上。它 是由套机械和气缸联锁装实现的。悬臂垂直伸缩井架 井架高距钻台米，是由桁架式和钢结构式组合而成。 中间设多级伸缩油缸完成升降动作，每节井架用快速螺栓连接， 下部与底座用螺栓连接，上部悬臂梁前部安装天车，后部设快绳 导向轮和死绳导向轮。 底座 底座是由槽钢和花纹板依据强度要求和设备布置位置要求 焊接而成，前部和后部设有左右伸缩千斤。当对好井口后，调整 底座高度。其前端面设有钻固定铰，工作时放下。运移时收起且 与井架固定。作业时，钻台放出，跨过井口，手动千斤放下，修 井时由六腿支撑，相当牢固。 液压蓄能系统 液压蓄能系统由氮气缸蓄能缸高压闸阀等组成。氮气缸 与蓄能缸上部由高压管线联通，蓄能缸上部为气体，下部为液体， 中间用活塞分隔，当液压油压力下降时气体推动活塞下行，液 压油排出，当液压油压力高时，推动活塞上行压缩气体进行蓄能。 空气压缩系统 该系统主要为高速轴离合器，低速轴离合器提供压力空气， 主要由电动空压机气瓶气缸油雾器回转导气接头快速 放气阀调压阀三位四通控制阀等组成。 液压系统 该系统主要设备有大电动泵组小电动泵组油箱马达冷却器过滤器高压闸阀低压闸阀油缸澄流阀单向阀 电磁卸荷阀平衡阀减压阀比例阀方向控制阀等。液压系 统的高压管与蓄能系统的蓄能缸的下部相连接。 润滑系统 该系统分油润滑系统和脂润滑系统。 油润滑系统由电动齿轮泵小油箱过滤器等组成，主要为 变速箱变挡变速齿轮的滑动轴承进行强制润滑。脂润滑为变速箱 输出轴轴承和滚筒支撑轴承进行润滑。 滚筒 它由滚筒离合器刹车盘外接链轮轴承座组成。滚筒 直径，长，滚筒直径外表设有钢绳用螺旋槽。 刹车采用盘刹，液压控制，离合器选用赛瓦。 天车防碰装置 可设液压限位开头，当游动滑车到达设定高度后自动刹 车。 设液压限位并控制马达供油系统，即切断油路。 设电子扫描系统，当钢绳收到定长度后自动刹车。 以上方案均可，也可方案合用。 上面介绍了修井机的概况及所选用的设备，下面就其创新点 进行介绍。 节能减排 由于采修井机采用六腿支撑，升降自如，跨井口支撑抗倾性能 好。尤其在作业时，钻台与底座采用刀铰刚性连接，主要吊重的 倾复力矩由跨井口的手动千斤支撑，整机稳定。 修井机液压系统液压冲击小 由于液压系统高压管与蓄能器连接，同时有溢流阀，卸阀 保护，液流平衡，液压冲击小，对马达泵及系统的元件起到了保 护作用，尤其在紧急刹车情况下，各设备都是安全的。不存在象 柴油机做动力的修井机在紧急情况刹车会息火。 离合换挡方便省力可靠修井机设有高速轴离合器和低速轴离合器，离合采用个控 制阀，确保使高速轴先合，低速轴后合，简化了操作，减轻了操 控人员的劳动强度。换挡变速采用手动换向阀控制缸推动拔叉离 变速，换挡可靠，当手动换向阀空位，油缸随即定位。即齿轮定 位，不存在以往脱挡现象。 悬臂垂直降井架，升降自如平衡强度高，稳定性好 修井机模块化设计，可单独在井场作业，也可固定于车 上作业，可依据现场情况自行决定。 修井机，设计作业深度米，大钩载荷吨行程 米提升速度米秒，装机功率千瓦，压力，般 工作使用，液压泵和马达设计压力为，当修井机 作业解卡时，可以调整使用压力，完成解卡作业。 总之，该修井机采用电驱动，液压储能原理根据不同的钩载 启动相应的液压站和相应的液压执行元件，使整机装机功率小， 作业总耗能仅为普通修井机的四分之，可大量节约能源。随机 设计的悬臂垂直伸缩井架和折叠收放钻台，运移和安装方便，劳 动强度低，经济效益好。 项目技术来源及知识产权归属情况 本项目的技术由公司组织企业研发人员通过自主创新研发 并已完成发明专利申请，发明人姜汝诚，公开日年月 日，公开号。 本着尊重知识尊重研发人员劳动成果的原则，经公司董事会研究决定，本项目技术所有权归于项目带头人姜汝诚先生。在 日后的生产过程中，姜汝诚先生以知识产权入股方式参与该项业 务的经营并分享相应权益。 项目国内发展现状存在问题发展趋势及指标比较 技术现状分析及存在问题 现从产品开发设计技术工艺及质量控制个层面对我国 修井机发展现状进行描述和分析。 产品开发方面 常规修井机用于平原丘陵山地戈壁沙漠边缘包 括有公路通达的沙漠腹地基本型式的修井机，经过多年的持 续开发，已经形成额定钩载，最大钩载 完整的产品系列，主要产品型号有 。在产品系列上 与美国已无差异。 常规修井机均为车载式，采用专用底盘少数额定载荷 以下的小吨位修井机也采用通用二类底盘，满足前后桥驱动 形式，车桥数从桥至桥，液压助力转向，双管路制动。行驶和 作业共用套动力系统，多采用车台柴油机液力机机械传动 箱。大吨位修井机如采用双机并车，以保证较大的输出 动力小吨位修井机有底盘柴油机全功率取力，配液力变矩器和 机械变速箱或纯机械变速箱的方案。绞车分单双滚筒 种，主刹采用带刹，辅刹多为水刹车或气控水冷盘刹。配桅杆形带绷绳井架，多为节伸缩式，液压起升及伸缩。为缩短整车长度， 增强通过性能，也设计制造了液压起升节井架钢丝绳伸缩的 修井机。井架按大腿材料分角钢圆管矩形管种形式。中型 以上修井机配置旋转系统，钻台按结构分整体式低于 伸缩分体式和折叠式高于种。控制系统 采用传统的液气电控制方式，整体上处于手动操作 阶段，与钻机相比还存在相当大的差距。 设计技术方面 有限元分析熟练掌握此技术，对修井机的发展起到关 键作用。主要厂家和院所使用 等软件对修井机结构件特别是井架和车架的强度刚度稳定性 等综合受力情况进行分析，指导设计人员结构改进和优化设计， 以适应不同工况和规范。这从根本上改变了修井机结构件依赖模 仿设计的局面。主要厂家还建立了应力测试系统，能便捷地进行 实物测试，将测试结果与分析数据进行比较，使结构件的设计更 为可靠，从样机试制到定型生产的时间也大为缩短。些研究人 员还对修井机的修井曲线载荷谱等项目进行了研究，发现修 井机载荷均值服从正态分布，幅值服从威布尔分布，这为在有限 元分析基础上进步开展可靠性设计做了有益探索。 载车与总体设计根据整机要求和特殊路况设计制造的 专用底盘，能配套更适合作业工况的动力及传动装置，更合理地 布置车上部件，因而较通用底盘有更好的适用性。载车设计与修井机总体设计同步发展，从最初的桥车，向两头扩展为 桥和桥车。在不断完善设计扩展车型的过程中，成功解决了 以下问题柴油机与液力机械传动箱的匹配，大钩载荷特性优 化双发动机并车，并车箱分动箱和车架等结构的优化 宽轮距重载荷转向驱动和从动桥④单前桥双前