鉆井平臺(tái)的鉆桿排放方式及其自動(dòng)化操作系統(tǒng)

劉平全, 崔學(xué)政, 董 磊

(中國(guó)石油大學(xué)(華東),東營(yíng) 257061)

鉆井平臺(tái)的鉆桿排放方式及其自動(dòng)化操作系統(tǒng)

劉平全, 崔學(xué)政, 董 磊

(中國(guó)石油大學(xué)(華東),東營(yíng) 257061)

對(duì)比了鉆井平臺(tái)的兩種鉆桿排放方式,并介紹了國(guó)外典型的自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng),以期為國(guó)內(nèi)鉆桿操作系統(tǒng)的研究提供幫助。

鉆井平臺(tái);鉆桿操作系統(tǒng)

Abstract:Comparison on two different drill pipe treatment methods of drilling platforms,and some foreign typical drill pipe automatic handling systems are introduced in this paper,which will be helpful to domestic research.

Key words:drilling platform;drill pipe handling system

鑒于對(duì)油氣資源的需求,各國(guó)已將注意力逐漸轉(zhuǎn)向深海。隨著作業(yè)水深的增加,鉆井所需的鉆桿數(shù)量相應(yīng)增加,鉆井作業(yè)時(shí)間和作業(yè)費(fèi)用隨之也相應(yīng)增加。傳統(tǒng)鉆桿操作方法現(xiàn)已無(wú)法解決所遇問(wèn)題,唯采用機(jī)械化、自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng),才能解決之。

1 鉆桿排放方式分析對(duì)比

1.1 鉆桿存放形式分析對(duì)比

目前,鉆井平臺(tái)上采用的鉆桿存放形式主要有立式和臥式兩種[2]。

立式存放:將鉆桿立根排放在鉆臺(tái)上的立根盒內(nèi),靠在井架的指梁上。其優(yōu)點(diǎn)是起下鉆速度快,鉆井過(guò)程中效率高,占用面積小;缺點(diǎn)是井架承載嚴(yán)重,風(fēng)浪較大時(shí),穩(wěn)定性差。

臥式存放:將鉆桿水平排放在甲板上。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備重心低,鉆井平臺(tái)穩(wěn)定性提高,井架承載情況改善;缺點(diǎn)是排放架占用面積大。

1.2 鉆桿操作過(guò)程分析對(duì)比

1.2.1 傳統(tǒng)鉆桿操作過(guò)程分析

當(dāng)鉆井平臺(tái)在指定位置開(kāi)始鉆井時(shí),需要人工將甲板鉆桿排放架上的鉆桿水平移至貓道,鉆臺(tái)上的小絞車下放鋼絲繩,利用索具等工具將鉆桿沿坡道拉上鉆臺(tái)。然后,利用吊卡、旋扣工具、在鼠洞內(nèi)將鉆桿連接成立根,放入立根盒存儲(chǔ)以備使用。

在鉆進(jìn)過(guò)程中隨著井深的增加,需要不斷地將立根從立根盒移至井口連接到鉆柱上;更換鉆頭或安裝測(cè)試工具及其他鉆柱底部工具時(shí),又要不斷地將立根從鉆柱上取下移至立根盒或從立根盒將立根移至井口連接到鉆柱上,即進(jìn)行起、下鉆操作。當(dāng)鉆完一口井后,又需要將立根從鉆柱上逐根取下,利用小絞車掛住立根頂端將立根甩下,然后水平移至甲板的鉆桿排放架上。

傳統(tǒng)的操作方式需要工作人員與鉆桿直接接觸,在起、下鉆過(guò)程中需要司鉆、鉆工、井架工等人的密切配合,稍有不慎便可能造成事故。移動(dòng)鉆桿立根時(shí),需要二層臺(tái)上的井架工伸手到井口中心位置將立根接到游車上(或拆下來(lái)),并且還需要不斷在指梁與井口中心之間移動(dòng)立根,這是鉆機(jī)上最危險(xiǎn)的工作之一,且工作強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低。

1.2.2 自動(dòng)化鉆桿操作過(guò)程是指采用自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng)代替人工來(lái)完成上述的鉆桿操作過(guò)程。開(kāi)始鉆井時(shí),甲板起重設(shè)備將水平放置在甲板鉆桿排放架上的鉆桿起升、并移送至鉆桿傳送設(shè)備上,經(jīng)傳送后至鉆臺(tái)入口處。然后,位于鉆臺(tái)入口處的水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將鉆桿傳送設(shè)備上的鉆桿提起,并將其由水平狀態(tài)轉(zhuǎn)換至垂直狀態(tài),放入動(dòng)力鼠洞或交給垂直鉆桿操作系統(tǒng)進(jìn)行單根接成立根操作。單根接成立根操作是由垂直鉆桿操作系統(tǒng)、水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、動(dòng)力鼠洞以及鐵鉆工配合完成的,然后由垂直鉆桿操作系統(tǒng)將立根送入立根盒存儲(chǔ)以備使用或直接送往井口。在鉆進(jìn)以及起、下鉆過(guò)程中,由垂直鉆桿操作系統(tǒng)在井口與立根盒之間往返移送立根,以保證鉆井作業(yè)的正常進(jìn)行。當(dāng)鉆完一口井準(zhǔn)備移井位時(shí),根據(jù)相關(guān)要求,可以由上述自動(dòng)化鉆桿操作設(shè)備按反向程序,將立根送回至甲板排放架上,至此,完成了整個(gè)鉆桿的自動(dòng)化操作循環(huán)過(guò)程。

在自動(dòng)化鉆桿操作過(guò)程中,不需要工作人員與鉆桿的直接接觸,所有的操作均可通過(guò)遙控來(lái)實(shí)現(xiàn),鉆井效率明顯提高,減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了鉆井作業(yè)的安全性。此外,自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng)還具備離線單根接成立根的功能,可以在鉆井作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行接立根操作,這是提高鉆井效率的一個(gè)重要因素。

2 自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng)

19世紀(jì)40年代 Humble oil公司和Byron Jackson公司就聯(lián)合研制了半自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng),它必須由司鉆和井架工共同操作。1973年,全自動(dòng)化鉆桿排放系統(tǒng)首次安裝到挪威Smedvig West Venture半潛式鉆井平臺(tái)[3]上。迄今為止,國(guó)外在鉆桿自動(dòng)操作系統(tǒng)方面取得了較為顯著的成果,已經(jīng)形成了一系列完善設(shè)備。目前,在鉆桿自動(dòng)化操作系統(tǒng)方面具有世界領(lǐng)先水平的是National oilwell Varco公司和Aker Kvaerner MH公司,下面將結(jié)合這兩個(gè)公司的產(chǎn)品對(duì)自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng)進(jìn)行描述。

依照立式鉆桿排放方案,自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng)根據(jù)其所處理的鉆桿的空間位置可分為:水平鉆桿操作系統(tǒng)、垂直鉆桿操作系統(tǒng)和水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

2.1 水平鉆桿操作系統(tǒng)

水平鉆桿操作系統(tǒng)又稱為鉆桿傳送系統(tǒng),其主要作用是在鉆臺(tái)和甲板之間進(jìn)行鉆桿及其他管具的傳送,主要由甲板起重設(shè)備與鉆桿傳送設(shè)備兩部分組成。

2.1.1 甲板起重設(shè)備的作用是將甲板上的鉆桿移送至鉆桿傳送設(shè)備上,或反向操作,按其結(jié)構(gòu)形式分為3種類型:懸臂起重機(jī)、折臂起重機(jī)和門橋式起重機(jī)。

懸臂起重機(jī)(如圖1所示)主要由主體部分、懸臂裝置和機(jī)械手等構(gòu)成。起重機(jī)本體可以沿著軌道做水平移動(dòng),舉升裝置可以帶著懸臂垂直上下移動(dòng),懸臂可以做一定角度的傾斜。除此之外,為方便對(duì)鉆桿的抓取,懸臂還可以自由伸縮一定距離。這種起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便,但只能沿著軌道一次傳送一根鉆桿。由于自身結(jié)構(gòu)限制,其舉升高度一般較低,多用于近海作業(yè)的鉆井平臺(tái)。

折臂起重機(jī)是目前在國(guó)外應(yīng)用較多的一種甲板起重設(shè)備,典型的有Varco公司的Pipe Handling Crane和MH公司的 Pipedeck Pipehander。折臂起重機(jī)(如圖2所示)的塔身可以繞其自身軸線旋轉(zhuǎn),各關(guān)節(jié)臂可以繞鉸接軸做一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng),末端回轉(zhuǎn)裝置可以繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)對(duì)塔身、關(guān)節(jié)臂以及末端回轉(zhuǎn)裝置等機(jī)構(gòu)的調(diào)整可以實(shí)現(xiàn)對(duì)末端夾持機(jī)構(gòu)的精確定位。該起重機(jī)塔身固定在甲板上,對(duì)安裝的定位精度要求相對(duì)較低,工作時(shí)不需要沿甲板做平面移動(dòng),因此產(chǎn)生的動(dòng)載荷相對(duì)較小。折臂起重機(jī)具有一定的冗余自由度,可以靈活地進(jìn)行鉆桿的移送操作。

門橋式起重機(jī)是在通用型門橋類起重機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的改進(jìn),用來(lái)滿足平臺(tái)鉆桿操作的要求。Varco公司的Riser Gantry Crane/Gantry Crane(如圖3所示)和 MH公司的 Gantry Crane都屬于這類起重機(jī)。在鉆井平臺(tái)甲板上安裝起重機(jī)的行走軌道并在軌道上安裝齒條機(jī)構(gòu),起重機(jī)的兩腿上安裝有滾輪和齒輪。滾輪只承受壓力負(fù)荷而不具有驅(qū)動(dòng)的功能,通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)腿上的齒輪與軌道上的齒條嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的整體移動(dòng)。為防止抓取作業(yè)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng),機(jī)械手與導(dǎo)桿連接,通過(guò)絞車鋼絲繩機(jī)構(gòu)控制導(dǎo)桿的上下移動(dòng)。起重機(jī)通過(guò)大車行走機(jī)構(gòu)的平面移動(dòng)、小車行走機(jī)構(gòu)的平面移動(dòng)、提升機(jī)構(gòu)的垂直上下直線運(yùn)動(dòng),來(lái)實(shí)現(xiàn) XYZ三坐標(biāo)定位功能[4]。該起重機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)思路成熟,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位;其工作范圍較大,工作只受軌道行程的限制和起重機(jī)跨度的限制。

2.1.2 鉆桿傳送設(shè)備 自動(dòng)化貓道機(jī)是鉆桿和其他相關(guān)管具的傳送設(shè)備,可以在鉆臺(tái)和甲板之間安全可靠地往返傳送鉆桿(如圖4所示)。該系統(tǒng)由貓道機(jī)本體、鎖車機(jī)構(gòu)、尾部起升機(jī)構(gòu)等組成。工作時(shí),鉆桿水平放置到貓道機(jī)上,貓道機(jī)本體沿著導(dǎo)軌向鉆臺(tái)行進(jìn),到達(dá)預(yù)定位置后通過(guò)鎖車機(jī)構(gòu)和尾部起升機(jī)構(gòu)以及水平/垂直轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的配合將鉆桿從貓道機(jī)上移出。貓道機(jī)的尾部(臨近鉆臺(tái)一端)安裝有附屬的引導(dǎo)設(shè)備,可用于引導(dǎo)鉆桿對(duì)準(zhǔn)鼠洞或井口。

自動(dòng)化貓道機(jī)的主要特點(diǎn)是可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng),可以在多種平臺(tái)上使用,是目前國(guó)外應(yīng)用較多的自動(dòng)化鉆桿傳送設(shè)備。貓道機(jī)與折臂起重機(jī)配合的這種鉆桿傳送系統(tǒng)在國(guó)外被廣泛應(yīng)用,并在我國(guó)的海洋石油941自升式鉆井平臺(tái)上進(jìn)行了成功的運(yùn)用。

帶式鉆桿輸送機(jī)(如圖5所示)是Varco公司生產(chǎn)的一種鉆桿傳送設(shè)備,其功能與貓道機(jī)相似。該系統(tǒng)使用一種防油污的多層橡膠帶來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆桿的水平傳送,在輸送機(jī)的尾部安裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒(如圖5所示),另一端安裝有一個(gè)張緊筒。通過(guò)液壓馬達(dá)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn),從而使傳送帶運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)鉆桿的傳送。該設(shè)備優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以快速連續(xù)地傳遞鉆桿,并且輸送帶在工作過(guò)程中會(huì)對(duì)鉆桿起到很好的保護(hù)作用,不需要安裝鉆桿護(hù)絲;缺點(diǎn)是,風(fēng)過(guò)大時(shí),會(huì)出現(xiàn)鉆桿從傳送帶滾落的現(xiàn)象,其工作時(shí)允許最大風(fēng)速為20.56 m/s。由于這種傳送設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單獨(dú)立,所以可用來(lái)對(duì)現(xiàn)有鉆臺(tái)進(jìn)行改造。帶式鉆桿輸送機(jī)常與懸臂起重機(jī)配合,使用起來(lái)輕巧而靈便(如圖6所示)。

2.2 水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)安裝在鉆臺(tái)入口處,其主要作用是將在其下方水平放置的鉆桿提起并轉(zhuǎn)換成垂直狀態(tài),或反向操作。此外,還可以輔助垂直鉆桿操作系統(tǒng)完成單根接立根操作或獨(dú)立完成單根接立根操作。目前比較典型的水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有 Varco公司的 V-Door Machine、Stand Hand II、Pipe Laydown System以及MH公司的Eagle/Eagle Light等。各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式不同,但基本功能都是作為水平鉆桿操作系統(tǒng)與垂直鉆桿操作系統(tǒng)的銜接裝置使用。

V-Door Machine(如圖7所示)安裝在井架的V形門處,其最大舉升行程可達(dá)27 m。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是:與動(dòng)力鼠洞和鉆桿傳送設(shè)備尾部的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)配合,即可完成單根接立根操作,并可以在井口和鉆桿傳送設(shè)備

之間往返移送鉆桿,而不需要鉆桿排放系統(tǒng)的涉及。

Pipe Laydown System(如圖8所示)是一種在自動(dòng)化鉆井平臺(tái)上應(yīng)用較多的水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng),具有PLS-3、PLS-5等類型。該系統(tǒng)主要功能是進(jìn)行鉆桿的水平/垂直轉(zhuǎn)換,以及協(xié)助垂直鉆桿操作系統(tǒng)進(jìn)行離線單根接立根操作。

Eagle/eagle light兩種系統(tǒng)采用機(jī)器人控制原理實(shí)現(xiàn)其對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制,屬于全自動(dòng)化處理設(shè)備。其中eagle系統(tǒng)最大伸出范圍可達(dá)11 m,并具有接立根的功能,如圖9所示。

圖7 VDM系統(tǒng)

圖8 PLS系統(tǒng)

圖9 Eagle系統(tǒng)

2.3 垂直鉆桿操作系統(tǒng)

垂直鉆桿操作系統(tǒng)又稱鉆桿排放系統(tǒng),其功能是在鉆臺(tái)上對(duì)鉆桿或其他管具進(jìn)行操作,主要包括在井口與立根盒之間移送鉆桿立根、鉆桿單根連接成立根等操作。按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可分為柱形排放系統(tǒng)、橋式排放系統(tǒng)、機(jī)械手式排放系統(tǒng)。

2.3.1 橋式排放系統(tǒng)

Varco公司的Bridge Racker系列和MH公司的Bridge Crane System(如圖10所示)都是這種類型。這種類型的排放設(shè)備結(jié)構(gòu)相似,基本具有四個(gè)自由度,橫梁的兩端可以在支撐架的軌道上平行移動(dòng),中間垂直柱形結(jié)構(gòu)可以隨著小車在橫梁上做直線移動(dòng),柱形結(jié)構(gòu)可以繞自身軸線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),機(jī)械手可以沿柱形結(jié)構(gòu)上下移動(dòng)。橫梁的支撐導(dǎo)軌一般安裝在井架上,因此工作時(shí)會(huì)對(duì)井架產(chǎn)生一定動(dòng)載荷。其主要功能是在井口與立根盒之間進(jìn)行立根的移送,這種排放系統(tǒng)一般不具備離線接立根的功能。為防止在移送過(guò)程中立根下部產(chǎn)生擺動(dòng),通常在鉆臺(tái)上安裝一個(gè)機(jī)械手式操作系統(tǒng)控制立根的下部,與橋式操作系統(tǒng)配合使用。

2.3.2 機(jī)械手式排放系統(tǒng)是將不同類型的機(jī)械手安裝在鉆臺(tái)、二層臺(tái)以及井架上等位置,通過(guò)系統(tǒng)的平面移動(dòng)或機(jī)械手的伸縮功能來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆桿的移送。Varco公司的Compact Racker、Racking Lift Arm、Racking Guide Arm、Z-back Arm,MH公司的2-Arm System等都是這種類型。Varco公司的Compact Racker(如圖11所示)是采用機(jī)器人控制原理實(shí)現(xiàn)對(duì)其機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的精確控制,來(lái)達(dá)到準(zhǔn)確移動(dòng)鉆桿的目的。MH公司的2-Arm System(如圖12所示)是將上下兩個(gè)機(jī)械手分別安裝到二層臺(tái)和鉆臺(tái)上,通過(guò)兩個(gè)機(jī)械手的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)立根在井口和立根盒之間的移送。機(jī)械手式排放系統(tǒng)既可以作為輔助設(shè)備與其他排放系統(tǒng)配合使用,也可以單獨(dú)進(jìn)行鉆桿的操作。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,安裝也相對(duì)簡(jiǎn)單,除了可以作為自動(dòng)化鉆井平臺(tái)的鉆桿操作系統(tǒng),還可以用來(lái)對(duì)現(xiàn)有的一些平臺(tái)進(jìn)行改造。

圖10 橋式排放系統(tǒng)

圖11 Compact Racker排放系統(tǒng)

2.3.3 柱形排放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征是將兩個(gè)或多個(gè)機(jī)械手安裝在一個(gè)獨(dú)立支撐的柱形結(jié)構(gòu)上,這種排放系統(tǒng)功能比較強(qiáng)大,適合在多種鉆井平臺(tái)上作業(yè)。Varco公司的 HydraRacker、Star Racker、Pipe Handling Machine、Pipe Racking System以及MH公司的Pipe Racking Machine都是這種類型。

Star Racker的特點(diǎn)是其具有一種星形結(jié)構(gòu)的立根盒,不同于X-Y型和平行型,這種結(jié)構(gòu)的立根盒不需要立根鎖定機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;該系統(tǒng)不能在鉆臺(tái)上移動(dòng),通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)和機(jī)械手的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)立根的移送,如圖13所示。

Pipe Racking System(如圖14所示)是一種應(yīng)用較多并且比較成熟的一種鉆桿排放系統(tǒng),它經(jīng)歷了PRS-3i、PRS-4i、PRS-5、PRS-6i、PRS-8、PRS-8i等多種型號(hào)的發(fā)展 ,該系統(tǒng)可以在鉆臺(tái)上沿軌道移動(dòng) ,并且具有離線單根接成立根功能。PRS系統(tǒng)與 PLS系統(tǒng)相互配合可以實(shí)現(xiàn)鉆臺(tái)上鉆桿的全自動(dòng)化處理,在Transocean Sedco Forex的超深水鉆井船“Discoverer Enterprise”上得到成功運(yùn)用[5]。

Pipe Racking Machine具有兩種工作模式。當(dāng)系統(tǒng)處于水平/垂直模式(如圖15(a)所示)的時(shí)候具有水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功能,可以實(shí)現(xiàn)鉆桿由水平狀態(tài)向垂直狀態(tài)的轉(zhuǎn)換;處于垂直模式(如圖15(b)所示)的時(shí)候可以進(jìn)行立根的垂直移送操作,該系統(tǒng)同樣具備離線單根接立根的功能。

圖13 SR排放系統(tǒng)

圖14 PRS排放系統(tǒng)

柱形排放系統(tǒng)多用于新型的自動(dòng)化鉆井平臺(tái)或鉆井船上,作為鉆桿等的自動(dòng)化排放設(shè)備使用,相對(duì)于其他排放系統(tǒng),具有很多優(yōu)點(diǎn):柱形排放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)立,工作時(shí)不會(huì)對(duì)井架等設(shè)備產(chǎn)生附加載荷;大多數(shù)柱形排放系統(tǒng)可以在鉆臺(tái)上面移動(dòng),作業(yè)范圍大、功能強(qiáng),部分柱形排放系統(tǒng)兼具水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功能;多數(shù)柱形排放系統(tǒng)可與水平/垂直轉(zhuǎn)換系統(tǒng)配合來(lái)完成離線單根接立根的操作,提高了工作效率。

鉆桿操作系統(tǒng)是否具有離線單根接成立根功能是衡量其自動(dòng)化程度以及工作效率的一個(gè)重要因素。如果垂直鉆桿操作系統(tǒng)是一種具有單根接立根功能的柱形系統(tǒng)如 PRS、PRM等,則相應(yīng)的水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)就不需要具有單根接立根能力,只起到輔助作用;如果垂直鉆桿操作系統(tǒng)本身不具備離線單根接立根功能,則相應(yīng)的水平/垂直鉆桿轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是否具有單根接立根功能就顯得十分重要。

2.4 “海洋石油941”鉆井平臺(tái)的鉆桿操作系統(tǒng)

“海洋石油941”是大連船舶重工集團(tuán)為中海油服建造的用于海上石油和天然氣勘探、開(kāi)采作業(yè)的自升式鉆井平臺(tái),這也是我國(guó)第一座JU2 000型自升式鉆井平臺(tái),最大作業(yè)水深121.92 m,最大鉆井深度9 144 m。

“海洋石油941”上配備了Varco公司的自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng),主要包括在甲板和鉆臺(tái)之間往返傳送鉆桿的折臂起重機(jī)、自動(dòng)化貓道機(jī)(如圖16所示)以及在鉆臺(tái)上進(jìn)行鉆桿排放操作的 HR(HydraRacker)柱形排放系統(tǒng)(如圖17所示),此外,還配備有用來(lái)進(jìn)行鉆桿上卸扣操作的鐵鉆工(如圖18所示)。該鉆井平臺(tái)于2006年9月11日下水作業(yè),隨著總鉆井深度的不斷累積,其自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng)的優(yōu)越性得到了充分體現(xiàn)。該鉆桿自動(dòng)操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)平臺(tái)上鉆桿的起、運(yùn)、卸、排等一系列機(jī)械化操作,明顯提高了工作安全性以及降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,采用自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng)也是“海洋石油941”作業(yè)效率較高的一個(gè)重要因素。該系統(tǒng)在“海洋石油941”上的成功運(yùn)用為我國(guó)海洋鉆井的鉆桿自動(dòng)化操作開(kāi)創(chuàng)了先河,也為研究和發(fā)展我們自己的鉆桿自動(dòng)操作系統(tǒng)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

圖16 折臂起重機(jī)和自動(dòng)化貓

圖17 HR鉆桿排放系統(tǒng)

圖18 鐵鉆工

3 結(jié)束語(yǔ)

鉆桿自動(dòng)操作系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)作為一新興項(xiàng)目,與其相關(guān)的研究工作才剛剛起步。該系統(tǒng)是自動(dòng)化鉆井平臺(tái)的重要組成部分,其作用直接影響到作業(yè)的效率、工作的安全等,因此,應(yīng)予以重視和推廣。自動(dòng)化鉆桿操作系統(tǒng)在國(guó)外經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和應(yīng)用,其技術(shù)相對(duì)成熟,其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也是值得我們借鑒的,因此,充分了解國(guó)外各種鉆桿自動(dòng)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)、基本類型等,對(duì)我們的研究和設(shè)計(jì)工作有很大的幫助。

[1] 劉文慶,崔學(xué)政,張富強(qiáng).鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)的發(fā)展及典型結(jié)構(gòu)[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2007,36(11):74-77.

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Treatment Methods and Automatic Handling Systems of Drill Pipe for Drilling Platforms

LIU Ping-quan, CUI Xue-zheng, DONG Lei
(China University of Petroleum(Huadong),Dongying 257061,China)

TE928

A

1001-4500(2010)01-0051-06

2009-05-01; 修改稿收到日期:2009-08-13

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(八六三計(jì)劃);“深水半潛式鉆井船設(shè)計(jì)與建造關(guān)鍵技術(shù)”(2006AA09A104)項(xiàng)目支持

劉平全(1985-),男,碩士研究生,主要從事海洋鉆井平臺(tái)的鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。