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水平定向鉆機技術現象分析

2020-03-16 13:45:11

水平定向鉆機技術現象分析

大型水平定向鉆機是應用于石油、天然氣、給排水、電力、水煤漿等超大型地下管線的鋪設的理想設備,是節能環保、施工的非開挖設備。

國外產品多具有全自動的鉆桿自動存取裝置、快速錨固定位裝置、防觸電報警等自動及保護系統。國產水平定向鉆機雖然起步較晚,但由于大量的施工工程的推動,因此發展速度極快,我國國情與國外有區別,造成了鉆機的使用需求及現狀同國有差距,主要表現在以下方面。

1、底盤結構型式不同

中國幅員遼闊,地質條件千差萬別,大噸位鉆機主要在野外施工,受施工場地的限制,國產鉆機往往采用自行走履帶底盤,對道路要求低,具有通過能力強的優點。

國外鉆機得益于良好的基礎設備配套條件,底盤以拖掛式汽車底盤為主,在交通便利的情況下,具有轉場方便、快捷的優點。

2、鉆架體的結構型式不同

由于采用了履帶式底盤,發動機一般布置在整機寬度的一側,限制了鉆架寬度方向,雖然可采用后置式發動機布置來增加鉆架的寬度,但采用后置式發動機布置往往會造成行走的接近角或離去角小的缺點。為了克服履帶式底盤的缺點,鉆架體還需要采用搖臂結構、鉆架滑移等措施來調整施工人土角。

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3、帶增力結構的動力頭

具有增力功能的鉆機,在回拖阻力較大時,可確保順利施工,降低施工風險。迎合了國內用戶“花小錢,辦大事”的想法。

4、虎鉗

可靠的夾持機構是定向鉆機施工的基礎,水平定向鉆進技術來源于石油鉆井,但由于水平定向鉆機的施工工況與石油鉆井有著極大地不同,造成水平定向鉆機的扭矩大,極易出現鉆桿拆桿打滑等問題。

現階段大型鉆機普遍采用三油缸夾持式虎鉗,通過增加鉆桿的包角和接觸面積,降低鉆桿的夾持應力,提高卸扣扭矩。

此外,在長距離施工中,一般需要下套管,為了適應套管施工工法,鉆機的虎鉗多設計成全浮動型式。

5、動動

大型鉆機的功率較大,國內外鉆機均以雙發動機作為動力源。雙發動機配置整體成本稍低,導向作業或小功率輸出時,可以使用一臺發動機工作,節能,降低施工成本,更重要的是施工,即使一臺發動機出現故障,仍能進行施工作業。

6、液壓系統

非開挖施工中,一般存在先導孔、回擴孔和回拖管三個階段,在這三個階段中,旋轉扭矩及推拉力對發動機的功率輸出要求不同:導向孔施工階段,扭矩及推拉力較小,輸出的功率較小;回擴孔施工階段,旋轉的功率需求較大,推拉的功率需求較小;而在管線回拖階段,推拉的功率輸出需求較大。

根據施工需要,旋轉系統一般應用節能的閉式液壓系統,從而達到節能的目地,所以在大型鉆機中,旋轉系統一般應用閉式系統。同時為了提高液壓系統的效率,泵、馬達等均使用效率高的柱塞馬達作為能量轉換及執行元件。

7、氣系統

隨著現代電子技術的進步,PLC控制器以可靠的性能、穩定的質量、邏輯智能強的特點,獲得了廣泛的推廣及應用。

8、人機工程學研究及翊

大型鉆機的施工,一般是進行大直徑、長距離的工程施工,往往施工工期長,需要操作的工作環境,提高操作手的操作。

9、配置零部件的高性價比

不僅是我國的用戶,全球用戶都十分注重產品的性價比,在滿足產品性能、可靠性、較好的維修保養性能基礎上,對鉆機進行價值工程分析方法,去除產品的冗余功能,降低設備的制造成本。

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