鉆機滑移共享關(guān)鍵技術(shù)應用淺析

劉建波，顧金彪

(中海石油 (中國)有限公司 天津分公司，天津 300452)

0 前言

隨著海洋石油的逐步開發(fā)，海洋石油模塊鉆機的需求量也會日益增加。新建1個海洋石油鉆機模塊的費用十分昂貴，如果實現(xiàn)1臺鉆機模塊同時滿足相鄰井口平臺使用，即可節(jié)約建造費用，提高設備的利用率，同時提高油田整體開發(fā)效率。因此，實現(xiàn)相鄰2個井口平臺共享一臺鉆機模塊的設計尤為重要。

LD5－2模塊鉆機滑移改造建造項目，是綏中36－1油田Ⅰ期調(diào)整項目方案中非常重要的一部分。該項目是在原有LD5－2DPP平臺旁新建1個LD5－2WHPB井口平臺，該井口平臺設井槽30個，同時需將2004年底已經(jīng)作業(yè)了的70D模塊鉆機經(jīng)過改造后從LD5－2DPP平臺滑移至LD5－2B平臺，并在B平臺進行鉆完井作業(yè)。LD5－2模塊鉆機滑移共享關(guān)鍵技術(shù)的主要內(nèi)容為:①鉆機滑移導軌由LD5－2DPP平臺延伸至新建WHPB;②管子堆場重新設計與安裝;③儲能器電控改造;④干涉滑移的鉆井水罐、泥漿中轉(zhuǎn)罐、巖屑回收槽改造;⑤電纜及電纜拖鏈的設計與改造。

1 鉆機滑移導軌由LD5－2DPP平臺延伸至新建WHPB

1.1 滑軌的設計方案

模塊鉆機通過滑移來滿足新老相鄰平臺井口作業(yè)需求。根據(jù)平臺的情況和模塊鉆機在移動后的工作要求，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，進行了多種實施方案的對比研究和經(jīng)濟技術(shù)性能的評價，方案重點在技術(shù)、使用、實施、成本等環(huán)節(jié)。

該方案為利用原A平臺導軌，每根上增開7組步行孔，并將導軌端部截去404mm。增加2根29600mm的導軌，每根導軌分為3段進行安裝。導軌采用優(yōu)質(zhì)低合金結(jié)構(gòu)鋼D36材質(zhì)材料，組焊成特種“T”型截面組合梁，上表面加工成雙排步行孔，步行孔間距610mm，排距290mm。根據(jù)等強度原理，在導軌腹板兩側(cè)布置加強筋板，將腹板、翼板和甲板連接在一起，保證鉆機在任何工況下每一口井都能實現(xiàn)安全作業(yè)。鉆機通過液壓步進裝置實現(xiàn)縱向移動，對平臺內(nèi)縱導軌覆蓋區(qū)內(nèi)油、水、氣井進行作業(yè)，每根縱導軌均由多根短導軌在平臺上拼焊而成，上翼板寬610mm，導軌高度確定為305mm。

1.2 縱導軌安裝焊接工藝程序及要求

1)檢查現(xiàn)有的平臺導軌的上平面的平面度，其平面度不得大于4mm，否則應采取措施達到此要求。

2)組裝。在平臺上按組焊位置劃出各導軌組裝中心線，以中心線為基準組裝兩組導軌。用拉粉線 (或拉鋼絲)的方法找正。要求:導軌定位后導軌上平面的平面度為4mm，兩平行導軌軸線平行度為4mm，同時導軌各段對接處錯邊量≤1mm。導軌各段之間的對接間隙0～3mm，待2根導軌焊接完工后再對2根導軌對接部位進行焊接。焊后用角向磨光機將翼板上、下焊接部位打磨平整光滑。

3)定位焊。從每根導軌從中部兩筋板之間起為定位焊段，向兩端定位焊，定位焊段長100mm，定位焊段焊高6mm。兩邊對稱定位焊。

1.3 解決的技術(shù)問題

LD5－2模塊鉆機在2個平臺之間滑移進行鉆完井及修井作業(yè)是國內(nèi)首例成功典范。在本次滑移改造項目中主要解決了2個技術(shù)難題。

1)2個平臺的精確對接。2個平臺的對接采用水面導向樁技術(shù)實施實現(xiàn)2個平臺的精確對接，其偏差范圍不超過50mm。

2)新老平臺鉆機導軌的高程差及沉降。由于LD5－2B新建平臺安裝后與LD5－2DPP平臺頂甲板主結(jié)構(gòu)梁高度不可能完全一致，而且新建平臺使用一段時間后可能出現(xiàn)沉降，造成2個平臺頂甲板主結(jié)構(gòu)梁出現(xiàn)偏差。這樣就要求在2個平臺之間導軌的銜接問題上非常精確，才能保證模塊鉆機的順利滑移。因此，在平臺導軌銜接問題上本著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度，經(jīng)過和多方專家討論、分析，最終采取可拆卸分段設計、根據(jù)新平臺安裝后的實際偏差，現(xiàn)場加工與焊接相結(jié)合的施工方案，較好的解決了以下2個問題。

(1)解決2個平臺的高程差問題。將銜接的2個平臺導軌設計成3段 (長度共約10m左右)，其中中間段導軌設計成可拆卸導軌，利用這10m左右的導軌做為鉆機滑移的過渡段，經(jīng)過3段導軌的過渡消除2個平臺的高程差。

(2)為防止新建平臺沉降造成2個平臺主結(jié)構(gòu)梁相互牽連，影響2個平臺的主結(jié)構(gòu)，在設計上采用鉆機過渡導軌可拆卸的方案，在模塊鉆機滑移到另一個平臺后，可通過可拆卸段將2個平臺分離，即使新建平臺沉降也不會影響到另一個平臺的主結(jié)構(gòu)。如果新平臺將來發(fā)生了沉降也可以通過重新設計、加工可拆卸段導軌，將2個平臺沉降誤差調(diào)整過來。

2 管子堆場、貓道、坡道的設計

鉆機在WHPB平臺工作時使用新設計的管子堆場，同時配套新制作的坡道和貓道。在DPP平臺工作時仍采用原配套的管子堆場、貓道及坡道。

2.1 管子堆場設計

管子堆場由3個橇座組成，每個撬座均分為3塊，3塊由插銷式連接，結(jié)構(gòu)要求簡單。撬座安裝在平臺滑軌之上，中間通過連桿相連，同時也通過連桿與鉆機連接到一起，在B平臺工作時可隨鉆機一起縱向移動，僅僅在橫向移動時貓道的移動需要吊機來實現(xiàn)，降低設備的使用頻率。將堆場設計成6個凹槽，并與LD5－2B平臺縱向井位一一對應，放置在凹槽內(nèi)的貓道上沿和堆場上平面齊平。

為了減輕管子堆場的重量和減小橇座放置收藏的空間，撬座上表面使用柞木做為堆場的枕木，每個橇座內(nèi)只設置一排插樁座，橇座內(nèi)的設置橫撐，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

橇座與鉆機滑軌之間采用自伸縮滑塊定位的方式，在任何時候不需要拆卸，可保證移動導向、安裝定位和放置時自動縮回。

連接桿使用槽鋼焊接而成，既保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定又可減輕重量。連桿與橇座之間的連接采用上下2個銷軸連接，便于拆卸，同時又可以保證在移動時整個橇座的平穩(wěn)移動。

2.2 貓道設計

貓道整體結(jié)構(gòu)長15.5m，寬1.5m，需從貓道中間截開，兩部分采用銷軸連接，并在貓道一端尾部設置一臺氣動絞車，氣動絞車前要設置防碰緩沖枕木，防碰枕木的高度不能低于200mm，與防碰枕木固定在一起的擋板高度不能低于500mm，防碰枕木和固定擋板中間設置彈簧，做為緩沖機構(gòu)。貓道利用堆場的3個橇座作支撐。

2.3 坡道設計

坡道為整體式結(jié)構(gòu)，長度為12m，寬度為1.6m，吊耳式安裝。

為了適應新制作的坡道的安裝，需要對原來坡道的安裝作相應的改造。將原來焊接在鉆臺上的一體式滑道梯子制作好支撐桿和連接耳板后在現(xiàn)場改造為銷軸連接結(jié)構(gòu)，改造后的連接耳板同時作為新制作的坡道和轉(zhuǎn)梯的連接耳板。轉(zhuǎn)梯的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)一致，區(qū)別在于其與坡道分離。

3 管系改造

管線的布置根據(jù)平臺空間和鉆機管線的方位進行優(yōu)化處理。

在甲板的右舷放置:壓縮空氣、消防水、海水、淡水、蒸汽、蒸汽回流 (冷凝水)、低壓泥漿7根管線。壓縮空氣、蒸汽、蒸汽管線回流、低壓泥漿管線由DPP平臺直接延伸到B平臺，根據(jù)鉆機在2個平臺的移動井位預留適當數(shù)量的接口，由于這4條管線鋪設的比較長，可采用分段由壬連接。消防水、海水、淡水管線由DPP平臺和B平臺兩端引入，3條管線分別在2個平臺根據(jù)鉆機移動井位的變化預留適當數(shù)量的接口。

在甲板的左舷放置:高壓泥漿、固井管線、泥漿返回、蒸汽回流 (冷凝水)4根管線。鉆井水管線布置在右舷滑軌的內(nèi)側(cè)。原冷凝水返回鍋爐的管線不進行變動?？紤]到高壓泥漿、固井管線、泥漿回流鋪設的比較長，在公路、海上運輸比較困難，高壓泥漿、固井管線可采用分段由壬連接，泥漿回流可根據(jù)B平臺的井位間距采用分段法蘭連接，并根據(jù)泥漿回流管線的具體位置，適當?shù)脑黾庸芫€緩沖器。蒸汽回流 (冷凝水)管線采取的方式為直接返回的方式。

4 電氣系統(tǒng)改造

4.1 電纜的改造

由于鉆機模塊的整體平移，導致鉆機模塊上所有電纜的長度都不能達到要求;經(jīng)反復論證決定從鉆機模塊供電電纜59根和4根通訊光纖的中部截斷并增加80m的長度。增加的電纜平鋪固定在拖鏈上。要求電纜接線處不能暴露。針對以上情況需在接線兩端增加節(jié)點箱，在此需增加隔爆接線箱用于連接電纜。

電纜橋架內(nèi)電纜需分層鋪設，底層為動力電纜，最上層為控制電纜和火氣電纜，其中動力電纜、控制電纜和火氣電纜間有封閉隔板隔離，每層電纜有固定電纜裝置。

4.2 拖鏈的選擇

原鉆機模塊DES與DSM之間的電纜連接通過一個服務臂實現(xiàn)，現(xiàn)鉆機必須滿足在2個平臺作業(yè)，服務臂已不能滿足要求，設計采用拖鏈實現(xiàn)DES與DSM之間的電纜連接。

拖鏈采用雙根 (長 ×寬)20650mm×600mm，拖鏈整體高度為954mm。

其主要技術(shù)參數(shù):拖鏈長度22098mm，有效行程40000mm，彎曲半徑 (中心線)350mm，截面尺寸 (寬×高)87mm×254mm。

拖鏈軌道、支架和電纜槽材質(zhì)為不銹鋼304，其余器件材質(zhì)為不銹鋼316，側(cè)板厚度為3.5mm。連接螺栓選用高強度 (8.8級)不銹鋼材質(zhì)。

拖鏈內(nèi)部分上、下3層，每層隔成3區(qū)，拖鏈內(nèi)部為可快速，拆卸支撐檔和隔離條方便管線安裝維護，隔離區(qū)分別布置各種規(guī)格的通訊、儀表電纜、動力電纜和管子。

底部電纜槽上層為動力電纜槽，下層為控制電纜槽。下層拖鏈下安裝有拖鏈導軌及電纜槽，電纜槽又分為2層，下層放置動力電纜，上層放置控制電纜。

5 結(jié)束語

模塊鉆機滑移改造項目的成功在目前海洋石油工程開發(fā)大環(huán)境下既實現(xiàn)了資源綜合利用，同時又提供了一種有效的開發(fā)新模式，可以節(jié)約大量人力、大型運輸船舶及吊裝資源的投入，提高設備綜合利用率，為渤海地區(qū)乃至海洋石油行業(yè)盤活原有老平臺上的大型模塊鉆機，實現(xiàn)其綜合利用提供了基礎，具有一定的借鑒及推廣意義。