50D鉆機(jī)整體運(yùn)移系統(tǒng)的工藝改進(jìn)

丁全軍 田景瑞

1中國石化河南石油工程有限公司運(yùn)行管理處2中國石化河南石油工程有限公司鉆井公司

50D鉆機(jī)整體運(yùn)移系統(tǒng)的工藝改進(jìn)

丁全軍1田景瑞2

1中國石化河南石油工程有限公司運(yùn)行管理處2中國石化河南石油工程有限公司鉆井公司

50D鉆機(jī)井架底座在整體搬遷過程中拖車爆輪胎、剪斷輪軸螺栓、斷半軸等故障頻發(fā)，在彎道處拖車斜置沖下路面等險(xiǎn)情也時(shí)有發(fā)生。結(jié)合該鉆機(jī)（ZJ50D、ZJ70D）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，河南油田近年開展了研發(fā)與改進(jìn)鉆機(jī)整體移運(yùn)系統(tǒng)的研究工作?，F(xiàn)場組焊兩個(gè)前鵝頸之間的連接撐杠，以使倒車鉆機(jī)整拖。經(jīng)試驗(yàn)，前鵝頸沒有變形。再次進(jìn)行無損探傷，所有焊縫無裂紋、開焊等現(xiàn)象。道路踏勘的重點(diǎn)是測繪路面寬度、最小拐彎半徑、最窄路面、最大坡度、壓實(shí)程度、沿路橋涵的承重能力、最小通過高度（高架電纜），以確保井間搬遷暢通。將搬遷距離在50公里以內(nèi)和90公里以內(nèi)的井分類比較，采用整拖技術(shù)搬遷平均用時(shí)為3.15天，比常規(guī)方式搬遷平均可以縮短時(shí)間1.9天。

50D鉆機(jī)井架底座；牽引輪橋；前鵝頸；改進(jìn)；整體運(yùn)移系統(tǒng)

據(jù)調(diào)研，國外大型鉆機(jī)現(xiàn)已實(shí)施了井架、底座、機(jī)房和SCR房各為一體的模塊化整體搬遷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了井架、井架底座（含鉆機(jī)）免拆卸，一體整體搬遷。而在國內(nèi)由于道路平整度及道路轉(zhuǎn)彎半徑等因素的限制，鉆機(jī)整體移運(yùn)尚未能實(shí)現(xiàn)。簡單地講，鉆機(jī)整體搬運(yùn)，就是鉆機(jī)主體僅被拆分成井架部分和底座部分，再利用整體運(yùn)移裝置將這兩大塊進(jìn)行搬遷運(yùn)輸。近年河南油田鉆井公司2部大型鉆機(jī)（ZJ50D、ZJ70D）已進(jìn)入國際鉆井市場進(jìn)行鉆井施工作業(yè)。就該油田來說，如何提高上述鉆機(jī)的整體搬遷速度，進(jìn)而提高鉆機(jī)的利用率，關(guān)系到油田在國際市場的競爭力，關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，結(jié)合該鉆機(jī)（ZJ50D、ZJ70D）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，河南油田近年開展了研發(fā)與改進(jìn)鉆機(jī)整體移運(yùn)系統(tǒng)的研究工作。現(xiàn)場試驗(yàn)表明，改進(jìn)后的鉆機(jī)整體移運(yùn)裝置應(yīng)用效果較好。

1 存在的兩大問題

50D鉆機(jī)整拖設(shè)計(jì)是前部兩個(gè)拖車承載井架底座和鉆機(jī)模塊的2/5負(fù)荷，并承擔(dān)整體運(yùn)移時(shí)的牽引作用。ZJ50D鉆機(jī)底座整體重量約240t，有近100t的重量壓在兩臺拖車后部，致使拖車因負(fù)荷過大，拖車頭易往上翹。底座搬遷時(shí)，拖車行走困難，方向不易控制；由于負(fù)重過大，加上拖車方向不易控制，拖車前輪打滑易偏離行駛路線，這樣易造成拖車輪胎破裂、壓斷拖車半軸。近年50D鉆機(jī)井架底座在整體搬遷過程中拖車爆輪胎、剪斷輪軸螺栓、斷半軸等故障頻發(fā)，在彎道處拖車斜置沖下路面等險(xiǎn)情也時(shí)有發(fā)生，此時(shí)需要換拖車或換輪胎。據(jù)統(tǒng)計(jì)：50D鉆機(jī)底座每整體搬遷一次，拖車要爆1～2個(gè)輪胎（單只輪胎3.2萬元），每整拖兩次造成拖車斷半軸一根，因此損失是很大的。該鉆機(jī)井架底座整體運(yùn)移設(shè)備存在缺陷，無法實(shí)現(xiàn)井架底座整體運(yùn)移，存在的問題為：

（1）前部拖車承載過大。由于50D鉆機(jī)底座運(yùn)移裝置設(shè)計(jì)時(shí)，前部兩個(gè)拖車承載井架底座和鉆機(jī)模塊的40%負(fù)荷，并承擔(dān)整體運(yùn)移時(shí)的牽引作用，這樣壓在拖車上的負(fù)荷過大，經(jīng)常出現(xiàn)拖車爆輪胎等故障，耽誤搬遷時(shí)間。

（2）整拖時(shí)底座距地面太低。由于前部拖車承載過大，造成拖車輪胎壓扁，車輛承載鋼板下沉；拖車帶負(fù)荷后承載高度降低，造成底座整拖時(shí)前端距地面高度只有270mm，離地面距離太小。整拖運(yùn)行過程中對路面的坡度要求非常高，若在25m內(nèi)路面有300mm的凸起，將會造成鉆機(jī)底座與地面接觸，增大運(yùn)輸牽引摩擦力，使鉆機(jī)底座整拖無法行走，耽誤搬遷時(shí)間。

2 改進(jìn)方法

（1）牽引輪橋的設(shè)計(jì)與安裝。在底座前安裝兩個(gè)象底座后部一樣的輪橋作為牽引輪橋，將整拖的前鵝頸加高，使其總高度達(dá)到能夠安裝牽引輪橋的高度，并將整拖時(shí)鉆機(jī)底座離地面的高度提高到500～600mm，以達(dá)到減少拖車的承載負(fù)荷和提高鉆機(jī)整拖時(shí)底座高度之目的。該牽引輪橋由車輪總成、牽引拉臂焊件、主銷、牽引銷直徑為90mm的重型拖車托盤、?90mm牽引銷等組成。設(shè)計(jì)承載能力100t。

（2）對前鵝頸進(jìn)行改造。原前鵝頸總高度為2460mm，總寬度為2300mm，連接牽引銷直徑?90mm（標(biāo)準(zhǔn)牽托板）。該前鵝頸所用材料為H型鋼，其參數(shù)為：高度700mm，寬度300mm，腹板13mm，翼板24mm的H型鋼。前鵝頸連接牽引銷直徑?90mm（標(biāo)準(zhǔn)牽引銷）。牽引拖橋托板高度3254mm，牽引孔直徑?90mm（標(biāo)準(zhǔn)牽托板）。拖車托板高度2370mm，牽引孔直徑?90mm（標(biāo)準(zhǔn)牽托板）。總體設(shè)計(jì)方案是：將原鵝頸水平段割斷，將垂直段加長884mm，使其總高度能夠滿足安裝牽引輪橋，并使底座在整拖運(yùn)行時(shí)達(dá)到500～600mm。改進(jìn)的技術(shù)方案是：①制作兩個(gè)倒“山”字結(jié)構(gòu)焊件，尺寸與原前鵝頸垂直段對接尺寸一致；②倒“山”字結(jié)構(gòu)焊件與原鵝頸垂直段找正對接；③所有對接口進(jìn)行坡口處理，對接口厚度6mm，對接口間隙5mm，確保對接口焊透，無加渣、氣泡等缺陷；④H型鋼水平對接口滿焊完成后，在腹板上焊加強(qiáng)板，加強(qiáng)板厚度24mm；⑤考慮到鵝頸垂直段加長，在垂直段翼板之間加焊24mm厚鋼板，使原H型鋼成為方鋼，以增加強(qiáng)度；⑥所有焊縫進(jìn)行無損探傷。

（3）H型鋼選型。H型鋼選型是關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)之一。原前鵝頸用的是高度700mm、寬度300 mm、腹板13mm、翼板24mm的H型鋼，在沙特鋼材市場找不到尺寸完全一致的材料，經(jīng)詳細(xì)查找，選擇一種臺灣產(chǎn)高700mm、寬度300mm、腹板16mm、翼板30mm的H型鋼代替。焊條選用E7018結(jié)構(gòu)鋼焊條，輔助加強(qiáng)鋼板為24mm厚冷軋A3鋼板，電焊機(jī)采用400A直流電焊機(jī)。對焊也是關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸下料，對各焊接口坡口打磨。在鉆井隊(duì)現(xiàn)場，首先采用24mm厚鋼板作地板，畫線搭建焊接工裝架，利用水平尺、直角尺、卷尺、千斤頂?shù)葴y量調(diào)整工具，對各部件進(jìn)行找正點(diǎn)焊，預(yù)留焊接變形量。然后對焊，對焊過程中根據(jù)情況控制變形量。保證鵝頸水平段與垂直段成90°。由具有國際焊工資質(zhì)的專業(yè)焊工焊接。在施工對焊過程中對焊條進(jìn)行加熱處理，焊縫每焊一層進(jìn)行打磨清渣處理，焊接過程對焊縫進(jìn)行保溫處理，焊接完成后對每個(gè)焊縫進(jìn)行無損探傷。

3 結(jié)語

（1）現(xiàn)場試驗(yàn)表明，在搬遷時(shí)將前鵝頸安裝到底座前部，將牽引輪橋與拖車連接，倒車、牽引輪橋與前鵝頸連接，底座液壓缸釋放后，前鵝頸承載，檢查比較前鵝頸變形量為5mm，支起液壓缸，前鵝頸釋放載荷，變形量消失。承載時(shí)底座距地面距離550mm，滿足設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)場組焊兩個(gè)前鵝頸之間的連接撐杠，以使倒車鉆機(jī)整拖。經(jīng)試驗(yàn)，前鵝頸沒有變形。再次進(jìn)行無損探傷，所有焊縫無裂紋、開焊等現(xiàn)象。

（2）道路踏勘的重點(diǎn)是測繪路面寬度、最小拐彎半徑、最窄路面、最大坡度、壓實(shí)程度、沿路橋涵的承重能力、最小通過高度（高架電纜），以確保井間搬遷暢通。

（3）河南油田由于采用上述研發(fā)與改進(jìn)的鉆機(jī)整體運(yùn)移技術(shù)（改造后50D鉆機(jī)井架底座整體運(yùn)移裝置共用70D鉆機(jī)整拖裝置的兩個(gè)牽引輪橋），井架、底座勿需“大卸八塊”分別裝車搬遷，這不僅簡化了施工程序、縮短了搬遷時(shí)間，同時(shí)員工也不必再進(jìn)行砸銷子、穿銷子、掛繩套、裝車、卸車等繁瑣作業(yè)，減少了很多不安全因素，可有效地避免事故的發(fā)生。將搬遷距離在50公里以內(nèi)和90公里以內(nèi)的井分類比較，采用整拖技術(shù)搬遷平均用時(shí)為3.15天，比常規(guī)方式搬遷平均可以縮短時(shí)間1.9天。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.050