LIFTBOAT鉆修機(jī)的研發(fā)與設(shè)計(jì)探討

閆桂東++劉攀

[摘 要]基于現(xiàn)代技術(shù)快速發(fā)展背景下，LIFTBOAT鉆修機(jī)技術(shù)需求逐漸提高，因而在此基礎(chǔ)上，為了有效發(fā)揮LIFTBOAT鉆修機(jī)鉆井、完井、修井功能，需在LIFTBOAT鉆修機(jī)研發(fā)與設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)形式，優(yōu)化鉆修機(jī)整體機(jī)構(gòu)，且通過(guò)主要技術(shù)參數(shù)等的調(diào)整，打造穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、快速的鉆修機(jī)運(yùn)行環(huán)境，滿足當(dāng)前鉆井作業(yè)開展條件，提升鉆井工作水平。本文從LIFTBOAT鉆修機(jī)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析入手，并詳細(xì)闡述了LIFTBOAT鉆修機(jī)優(yōu)化手段。

[關(guān)鍵詞]LIFTBOAT鉆修機(jī)；研發(fā)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE935 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）16-0139-01

前言：在當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中逐漸呈現(xiàn)出石油資源短缺等問(wèn)題，因而，為了進(jìn)一步拓展海洋石油資源勘測(cè)領(lǐng)域，需在石油勘測(cè)作業(yè)環(huán)節(jié)開展過(guò)程中，集中研發(fā)LIFTBOAT鉆修機(jī)自帶資源等功能，同時(shí)注重在鉆修機(jī)研發(fā)過(guò)程中，結(jié)合鉆井要求，完善研發(fā)思路，就此打造多功能鉆修機(jī)運(yùn)行空間，提升鉆修井作業(yè)效率，滿足鉆修機(jī)拆卸、安裝需求。以下就是對(duì)LIFTBOAT鉆修機(jī)研發(fā)等相關(guān)問(wèn)題的詳細(xì)闡述，望其能為當(dāng)前研發(fā)工作的有序展開提供有利參考。

一、LIFTBOAT鉆修機(jī)研發(fā)與設(shè)計(jì)分析

（一）工作原理

從LIFTBOAT鉆修機(jī)實(shí)踐工作角度來(lái)看，將由橇塊完成海上托運(yùn)環(huán)節(jié)，然后在LIFTBOAT鉆修機(jī)完成定位工作的基礎(chǔ)上，保持升樁機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)平臺(tái)處在平齊狀態(tài)，繼而由主吊機(jī)各功能板塊完成組裝行為，而后針對(duì)電、氣、水、油4個(gè)管線進(jìn)行連接，展開鉆井、修井作業(yè)行為。同時(shí)，在LIFTBOAT鉆修機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中，將提供場(chǎng)地或動(dòng)力，然后相繼完成第一口井、第二口井、第三口井作業(yè)任務(wù)，并以逆序形式完成拆卸工作。即LIFTBOAT鉆修機(jī)在研發(fā)與設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)對(duì)模塊化技術(shù)、運(yùn)輸技術(shù)等的應(yīng)用，將鉆井、完井、修井等融于一體，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)性、快速性作業(yè)目的[1]。此外，在LIFTBOAT鉆修機(jī)配置過(guò)程中，需將生產(chǎn)平臺(tái)總長(zhǎng)度控制在54.6m，外形為40.8m×35.8m×6.2m，同時(shí)，為了滿足鉆井、完井、修井作業(yè)需求，亦應(yīng)將場(chǎng)地面積控制在800m2，鉆井深度為3000m，最大鉤載為1700kN，鉆井泵為2×735kW，就此滿足鉆修井作業(yè)條件，達(dá)到一體化作業(yè)狀態(tài)。

（二）LIFTBOAT鉆修機(jī)主要功能

在LIFTBOAT鉆修機(jī)研究與設(shè)計(jì)過(guò)程中主要功能應(yīng)體現(xiàn)于以下幾項(xiàng)：

第一，鉆井、完井、修井功能，即在LIFTBOAT鉆修機(jī)開發(fā)過(guò)程中應(yīng)注重配置3000m可承載導(dǎo)管架、簡(jiǎn)單平臺(tái)、液壓式修井機(jī)、主吊機(jī)等，從而完成鉆井、完井、修井等的連續(xù)作業(yè)，并在整井作業(yè)中支撐生活、發(fā)電、吊裝等業(yè)務(wù)；

第二，自航功能，即在海洋鉆井、完井、修井環(huán)境中，需于LIFTBOAT鉆修機(jī)內(nèi)部配置3臺(tái)1200hp、882kW的Z驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)，保持航速為11.1km/h，且在鉆修機(jī)完善過(guò)程中增設(shè)帶齒輪/齒條樁腿等，繼而將鉆修機(jī)作業(yè)環(huán)境中提升速度控制在1.5m/min左右，滿足鉆修機(jī)定位、作業(yè)條件，且提升LIFTBOAT整體工作量，達(dá)到高效性工作狀態(tài)[2]；

第三，自帶資源功能，即在鉆修機(jī)開發(fā)過(guò)程中為了規(guī)避資源缺失問(wèn)題的凸顯影響作業(yè)水平，應(yīng)在LIFTBOAT鉆修機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，配置1臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組、4臺(tái)1100kW柴油發(fā)電機(jī)組、鉆井液、鉆井水等，繼而在鉆井、完井、修井等環(huán)節(jié)開展過(guò)程中，可由生產(chǎn)平臺(tái)輸送水、電、氣等資源，滿足經(jīng)濟(jì)性、高效率作業(yè)條件，且優(yōu)化鉆修機(jī)整體結(jié)構(gòu)性能。

（三）主要設(shè)計(jì)

1.模塊化設(shè)計(jì)

在LIFTBOAT鉆修機(jī)研究與開發(fā)過(guò)程中為了提升操作效率，應(yīng)將鉆修機(jī)生產(chǎn)平臺(tái)劃分為鉆井液、灰罐橇、電控VFD橇、凈化橇、井架橇等若干個(gè)模塊，同時(shí)在不同模塊間操控過(guò)程中，利用氣體、柴油管線、電纜等進(jìn)行連接，最終以拖鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)形式，達(dá)到模塊化操控目的，滿足鉆修機(jī)簡(jiǎn)單化拆裝設(shè)計(jì)條件。此外，基于鉆修機(jī)模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，需于模塊化操控過(guò)程中完善立根盒載荷、游動(dòng)系統(tǒng)、鉆井液池容量、動(dòng)力機(jī)組等支撐配件，且將游動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制在5×6狀態(tài)下，而鉆井液池容量為192m3，動(dòng)力應(yīng)急機(jī)組為1×400kW，，滿足模塊化操控條件，達(dá)到高效性鉆井、修井作業(yè)狀態(tài)。即在LIFTBOAT鉆修機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中注重模塊化環(huán)節(jié)的完善，有助于達(dá)到經(jīng)濟(jì)性、快速性作業(yè)目的，為此，應(yīng)提高對(duì)其的重視程度[3]。

2.電氣設(shè)計(jì)

在LIFTBOAT鉆修機(jī)電氣部分設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)從以下幾個(gè)層面入手：

第一，在鉆修機(jī)電氣部分設(shè)計(jì)過(guò)程中為了滿足自動(dòng)化操控條件，應(yīng)設(shè)置PLC模塊，且完善鉆具頂升油缸控制、誤操作保護(hù)功能、鉆具預(yù)松開控制功能、鉆具夾緊油缸控制等幾個(gè)組成部分。例如，在鉆具頂升油缸控制中，應(yīng)利用壓力傳感器對(duì)作業(yè)環(huán)境下系統(tǒng)壓力進(jìn)行檢測(cè)，并當(dāng)壓力達(dá)到18MPa時(shí)，表示油缸處于伸縮狀態(tài)，反之，處于縮回狀態(tài)，就此實(shí)現(xiàn)對(duì)油資源的自動(dòng)化控制；

第二，在鉆具夾緊油缸控制設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)明晰鉆具規(guī)格，即當(dāng)鉆具為31/2"時(shí)，所需壓力為2.4-3.5MPa，當(dāng)鉆具為5"時(shí)，所需壓力為4-5.8MPa，當(dāng)鉆具為95/8"時(shí)，所需壓力為7.2-10.8MPa，最終依據(jù)鉆具的不同規(guī)格，以電控信號(hào)方法操控電氣系統(tǒng)，達(dá)到自動(dòng)化鉆修機(jī)運(yùn)行效果；

第三，在鉆具預(yù)松開控制功能設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了滿足電氣系統(tǒng)操控需求，應(yīng)結(jié)合上鉆具時(shí)轉(zhuǎn)臂位置油缸伸出量為2mm，甩鉆具時(shí)為6mm，轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)60°時(shí)為433mm的特點(diǎn)，對(duì)電氣部分油缸動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)化控制。

二、LIFTBOAT鉆修機(jī)優(yōu)化措施

在LIFTBOAT鉆修機(jī)應(yīng)用過(guò)程中為了滿足高效率、低成本應(yīng)用需求，應(yīng)注重在鉆修機(jī)開發(fā)期間，健全質(zhì)量管理體系，即要求相關(guān)工作人員在鉆修機(jī)操控過(guò)程中，應(yīng)遵從“質(zhì)量第一”原則，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆修機(jī)模塊部分、電氣部分等運(yùn)行狀況，規(guī)避運(yùn)行故障現(xiàn)象的凸顯。此外，在鉆修機(jī)優(yōu)化過(guò)程中，需借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，搜集、整理鉆修機(jī)自帶資源、自航作業(yè)等相關(guān)參數(shù)，同時(shí)生成零件使用說(shuō)明、設(shè)備圖紙資料、零部件爆炸圖冊(cè)等，打造良好的鉆修機(jī)操控環(huán)境。

結(jié)論：綜上可知，傳統(tǒng)鉆修機(jī)運(yùn)行模式已經(jīng)無(wú)法滿足石油開采行業(yè)發(fā)展需求，因而在當(dāng)前石油勘測(cè)工作開展過(guò)程中，應(yīng)注重集中研發(fā)LIFTBOAT鉆修機(jī)，即在鉆修機(jī)研發(fā)與設(shè)計(jì)過(guò)程中，從功能設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)等角度出發(fā)，優(yōu)化鉆修機(jī)內(nèi)部構(gòu)成，同時(shí)，增強(qiáng)鉆修機(jī)生產(chǎn)平臺(tái)自航能力、自帶資源能力等，滿足高效率、快速性、經(jīng)濟(jì)型鉆井、完井、修井作業(yè)條件，打造良好作業(yè)空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉康，陳國(guó)明，朱本瑞等.海洋模塊鉆修機(jī)完整性管理系統(tǒng)開發(fā)[J].石油機(jī)械，2015，11（01）：73-77.

[2]吳偉航.LIFTBOAT鉆修機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014，24（12）：248.

[3]李凡，王曉鵬，張海等.渤海D油田WHPA平臺(tái)大位移水平井鉆修機(jī)鉆井作業(yè)實(shí)踐[J].中國(guó)海上油氣，2012，14（02）：50-53.

作者簡(jiǎn)介：閆桂東（1985.04--）；性別：男，籍貫：山西大同，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院；現(xiàn)有職稱：初級(jí)機(jī)械工程師；研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)；