浅谈国内快速移运钻机技术现状及发展建议

概述了我国快速移运钻机的发展现状;介绍了国内近几年新研制的几种典型快速移运钻机。通过对国外快速移运钻机发展动向和技术性能的分析,找出了国产钻机在品种规格、设计水平、适应能力和配套能力等方面存在的差距,并提出几点看法和建议。

7000m快速移运拖挂钻机设计

为了提高钻机的移运性能,缩短钻机搬家时间,研制了一套7 000 m快速移运拖挂钻机。该钻机短距离搬家时满足井架、底座直立状态整体移运要求,在移运条件受到限制时,井架(带天车、游车钻井钢丝绳及顶部驱动装置等)和底座(带钻台设备)分别单独低位整体移运,钻机各辅助功能模块也能满足快速搬家的要求。钻机配套了整体正压防爆司钻控制房和钻机消防系统,提高了钻机使用的安全性。在阿布扎比油田基地的现场应用中,钻机从着手搬家到搬家就位完成所有部件连接达到钻井状态总共用时48 h,钻机所有部件搬家车次约为16车,比常规7 000 m钻机节省80%的拆卸、搬家、安装时间和搬家车次,大大缩短了钻机的搬家时间,提高了搬家效率,降低了搬家成本。

560kW快速移运钻机的研制

为提高钻机的快速移动性能,满足石油装备市场对快移钻机的需求,研发了560 k W全配套快速移运钻机。该钻机模块高度集成,具有现场拆装方便快捷和移运迅速等优点。该钻机配备整体拖挂钻台,可液压起放台体和钻台整体,司钻房和防喷器等可随钻台一起实现快速整体移运。钻井泵、电控系统及固控系统采用半拖挂车结构设计,可实现外围配套的快速移运及安装。在中东地区作业,拖挂钻台移运速度15 km/h,整套设备在10 km井场移运用时11 h,整体使用效果良好。该钻机的研制成功为钻台及外围配套,乃至成套钻机的快速移动设计积累了经验,也为类似设备的设计和使用提供了借鉴。

新型4000m窄轮距快速移运钻机研制

为了打开长期由国外制造商主导的阿曼钻机市场,针对阿曼地区的硬化路面和油田内道路等多种复杂路况,同时进一步提高钻机的搬家效率,研制了新型4000 m窄轮距快速移运钻机。该钻机采用了超级快速移运技术,实现了整个钻机的全模块拖挂快速移运以及井场搬家过程中无吊机作业,通过对钻机的合理布局,减少各移运模块之间的相互等待时间,极大地提高了钻机的搬家效率和安全性。在HSE设计方面,该钻机应用了除互锁、防碰和零排放等成熟技术外,还首次配套了远程无线摇控起升系统,大型全制动全钢子午胎平衡车桥和动力区域低噪声设计,全面提升了钻机的HSE性能。出厂试验结果表明新型4000 m窄轮距快速移运钻机的研制和设计很成功,在油田现场实现了8 h完成21 km井场搬家,钻机移运效率达到新的高度。该钻机的研制成功可为快移钻机技术的进一步创新设计提供参考。

基于汽车吊和车载移动支撑的吊杆拱桥快速移运拆除

针对既有高速公路改扩建中跨线桥拆除时存在的效率低、安全性差和交通影响大等问题,以沈海高速开阳段K3254+987高架桥(43 m中承式钢筋混凝土吊杆拱桥)为背景,提出汽车吊拆除拱肋和车载移动支撑快速移除梁体相结合的方法,完成设备的研制与应用。研制的设备主要由移动运输设备、钢管立柱支架和整体式连接纵梁组成。首先,在路外场地将整体式连接纵梁和钢管立柱支架拼装在移动运输设备上,形成车载移动支撑,同步将跨线主梁与拱肋横梁-桥台间主梁切割分离;其次,封闭交通,遥控移动运输设备行至待拆主梁下方,顶紧跨线主梁,将其自重转移至该设备;然后在汽车吊配合下,切割吊杆和拱肋;最后移运跨线主梁和部分拱肋至路外场地,实现快速拆除。实践表明,在桥下既有高速短暂封闭(≤5 h)条件下,该方法可实现吊杆拱桥的安全快速拆除,缩短工期,降低污染,经济效益显著。

ZJ40DBT沙漠快速移运拖挂钻机的研制

国内常规拖挂钻机普遍采用2段伸缩式结构,由于运输尺寸限制,通常井架的高度较低,多数产品只适用于19 m立根作业,不满足北非用户的使用要求。为此,研发了ZJ40DBT沙漠快速移运拖挂钻机。该钻机采用5轴传动结构,将自动送钻系统和主电机动力输入系统集成在一台减速器上,既减小了绞车宽度,又简化了传动结构;井架采用直立无绷绳3段伸缩式结构,满足28 m立根作业要求。厂内和现场试验结果表明:钻机的各拖车移运平稳,刹车灵敏,泵的各项指标满足要求;钻机能实现快速安装和移运功能,各项技术参数满足钻井作业要求。该钻机的研制成功为成套钻机的快速移动设计积累了经验。

5000m快速移运钻机固控系统研究

根据中东地区沙漠环境作业要求,开发了适合5 000 m快速移运钻机的车载固控系统。该固控系统由6个半挂车载罐体组成,设备可随罐体整体运输;并对固控流程进行优化,提高了钻井液的处理效率。该系统拆装简便、机动性能良好,具有广阔的应用前景。

一种适应低温环境的快速移运半拖挂钻台

为解决车装钻机钻台存在的运输模块较多、安装拆卸费时、井场转运慢、吊装不安全等问题.研制了一种半拖挂钻台,其通过具有牵引鹅颈的底座和装有刚性悬挂的后车架连接在一起,在牵引车作用下实现快速移运.最大程度的节约钻机的转场搬家时间,并且具备在高寒低温环境下工作的能力.

修井机用轮式移运固控系统研制

根据中东地区0~55℃、湿度100%的沙漠环境作业要求,研制了在沙漠恶劣条件下能够正常工作的修井机用轮式移运固控系统。该套固控系统由3个拖挂车载罐体组成,每个罐体上搭载的设备可随罐体整体运输。该系统既可用于单口井作业时钻井液的处理,也可满足丛式井作业时钻井液处理流程。文中研制的移运式固控系统可实现快速拆装,同时还具备快速移运的特性,可大幅度节省搬家费用、缩短作业时间、降低作业风险,具有广阔的发展应用前景。

一种新型快移钻机的结构设计

快速移运钻机作为新型石油钻机的一种形式,具有搬迁速度快、成本低、节省拆装时间及有效人工劳动强度等优势,近年来研发速度加快,具有较大的发展潜力。该快移钻机使用整体拖挂移运,底座采用箱叠式结构,大大节省了拆装、搬家的时间及费用。整体移运时,井架既可以直立也可以放倒,同时这类钻机也适用于沙漠环境。

5000m(ZJ50/3150DBT)全拖挂钻机

宝鸡石油机械有限责任公司针对中东市场用户需求研发了5000m(ZJ50/3150DBT)全拖挂钻机,主要采用单元模块化设计,单元模块整体移运,模块间实现快速连接和拆卸。钻机的主机模块可整体直立移运及井架、底座分体移运,填补了国内空白,在正压送风司钻控制房、钻井泵液力端的液压快速拆卸等技术处于国际先进水平。根据用户现场长时间的使用情况,钻机的快速移运性能可大幅减少搬家时间,增加钻机的有效工作时间。该钻机打破了欧美装备制造商对中东地区石油钻采装备高端市场的长期垄断,提高了我国拖挂钻机的整体技术水平,增强了国际竞争力。

9000 m智能钻机关键技术

国内9 000 m钻机研制发展迅速,在钻深能力和变频驱动方面已经达到国际水平,但智能自动化关键技术的整合应用仍然落后。鉴于此,通过回顾国内超深井钻机发展历程以及国外装备自动化发展趋势,指出了国内高端钻井装备与国外存在的差距,主要介绍了9 000 m智能钻机研制关键技术。9 000 m智能钻机融合快速移运技术和人性化设计理念,首次将拖挂技术应用于9 000 m钻机,可实现不同运输条件下的多状态快速移运;将人性化理念贯穿于钻机设计环节,最大程度为作业人员提供安全、健康、环保、舒适的作业环境。9 000 m智能钻机的研制成功在一定程度上促进了高端钻井装备的国产化进程。

DDJ-10电动钢丝绳倒绳机研制与应用

针对目前快速移运钻机移运特性设计了DDJ-10电动钢丝绳倒绳机,钻机在移运过程中游吊系统随井架一体移运,因此倒绳机可与井架或底座连接与游动系统一体移运,同时由于快速移运钻机极少进行抽、穿绳作业,倒绳机不配备引绳滚筒,结构简化重量轻易于布置。另外,倒绳机配备刹车系统,产品安全性能得到提升。

关于钻井液罐移运形式的研究

近年来,更高的开采效率、更低的开采成本,俨然已经成为各大国际油公司竞相追逐的目标,而且比任何时候都显得更加的迫切。随着浅层井的日益饱和,深井、超深井钻机的需求会逐渐显现,意味着更多、更大的配套设备将被运用。面对更多、更大的配套设备,搬家效率将是钻井服务商必须要面临和亟需解决的问题。固控系统作为钻机配套的一部分,由于钻井液罐数量多、管线复杂、附件繁多,一直是影响搬家效率的一个重要因素。本文从国内外经常使用的钻井液罐及其移运形式,分析了各种结构的基本形式、优缺点及改进方向,为钻井液罐的快速移运方案设计提供参考。

拖挂式低温泥浆泵组的研制

针对现有泥浆泵组不适应低温环境,在井场转运时,需使用大型平板车、重型吊机等问题,研制出一套新型拖挂式泥浆泵组。采用柴油机加液力传动箱驱动,带传动方式和低温技术。整套泵组集成在半挂式底座上,可与井场其他运输模块共用一个拖车头;实现了泥浆泵组在井场的快速移运,免吊装,并能在低温环境下作业。

举升式石油钻机猫道机的模块化结构分析与设计

为了匹配石油钻机整体设备的自动化、结构化、模块化,以举升式石油钻机猫道机为研究对象,对其进行模块化结构分析和设计,提出猫道机模块化结构组成和设计思路。本设计将举升式猫道机的结构分解为四大组成模块:基础模块、辅助模块、功能模块、特种模块。每个组成模块又由若干个不同功能的子模块构成,同时搭建子模块的图形和参数数据库,根据石油钻机的类型和用户需求,可以快速调用模块搭建产品和实现系列化产品设计。同时,综合考虑石油钻采全套设备的自动化和模块化,利用猫道机子模块中的连接模块实现猫道机与石油钻机之间的相互连接,猫道机功能模块与其他钻采设备之间的互通和连接。

ZJ40DBT拖挂钻机气控系统设计

为了实现钻机在长距离井位间的快速移运及安装,兰石石油装备工程股份有限公司研制了ZJ40DBT沙漠快速移运拖挂钻机。作为钻机最主要的控制方式之一,该钻机的气控系统在现代化机械设计理念基础上采用模块化集成设计。重点介绍钻机气控系统的整体设计思路,并对回路关键部分进行详细阐述。为今后的拖挂式快速移运钻机气控系统设计提供参考。