海洋石油模塊鉆機陸地全工況模擬調(diào)試技術(shù)研究與實施

路明

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷加快，石油等重要化石能源的開采進度與要求也在不斷提高，尤其是海洋石油的開采，同時海上鉆井作業(yè)對模塊鉆機這類海上鉆井設(shè)備的要求也越來越高。鑒于此，論文對海洋石油模塊鉆機陸地全工況模擬調(diào)試技術(shù)進行了研究，希望能夠為相關(guān)人員的研究工作提供些許參考價值。

【Abstract】 With the acceleration of economic construction in China，the exploitation progress and requirements of important fossil fuels， such as petroleum， are also increasing， especially offshore oil exploitation， At the same time， the requirements of offshore drilling operations for modular drilling machines such as offshore drilling equipment are also increasing. In view of this， the paper studies the simulated debugging technology of the ground whole working conditions of offshore oil modular drilling rig， hoping to provide some reference values for the research work of related personnel.

【關(guān)鍵詞】模塊鉆機；工況模擬；調(diào)試技術(shù)

【Keywords】module drilling rig； working condition simulation； debugging technology

【中圖分類號】P751 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）07-0154-02

1 引言

隨著海上石油開采對模塊鉆機要求的不斷提高，不僅模塊鉆機的配置水平在不斷提升，同時操作人員的專業(yè)程度以及建造設(shè)備時設(shè)備的磨合程度也在不斷提升。通常情況下，模塊鉆機在海上所需的安裝時間比較短，為了保證海上聯(lián)合測試的如期進行，確保項目順利投入生產(chǎn)，本文以湛江南海西部某石油公司開展的陸地全工況模擬為例，對其所使用的ZJ70/4500DB交流變頻電動石油鉆機進行了研究。

2 鉆井工況介紹

2.1 正常鉆井作業(yè)

正常鉆井主要是指起鉆、下鉆以及鉆進作業(yè)，具體來說：首先，在起鉆的過程中，正常情況下頂驅(qū)與泥漿泵均是處在停止狀態(tài)之下的，只有在井下不順利需要倒劃眼之時才例外，此時，鉆井絞車是模塊鉆機的主要負載，且鉆進的深度對負載大小有著一定影響。其次，在下鉆的過程中，當下鉆快要接觸到底部時，也有可能會用到泥漿泵與頂驅(qū)設(shè)備。最后，在鉆進的過程中，此時頂驅(qū)與泥漿泵以及絞車都是處于運行狀態(tài)之下的，且頂驅(qū)工作負荷的大小也會受到速度以及扭矩的影響；若是存在兩臺泥漿泵同時工作，則其負載也會受到井下深度與難度的影響，通常情況下是在50%至85%之間；相對而言，此時絞車的負載便相對要小很多。主設(shè)備運行狀態(tài)詳見表1。

2.2 高泵沖與高泵壓作業(yè)

高泵沖與高泵壓作業(yè)是在鉆大位移井的過程中需要用到的。在井的深度大于五千米之后，泥漿機的泵壓與負載會顯著增加，同時頂驅(qū)的扭矩也會變高，絞車負荷較大。主設(shè)備運行狀態(tài)如表2所示。

2.3 倒劃眼作業(yè)及處理井下事故

倒戈眼作業(yè)即指在起鉆或者下鉆探底時遇到比較大的阻力，需要兩臺泥漿泵與頂驅(qū)設(shè)備的同時運行，一邊旋轉(zhuǎn)一邊向上提，進而降低上提時阻力大的影響，同樣下鉆探底的原理便是一邊旋轉(zhuǎn)一邊探底。而在處理井下事故時，以卡鉆期間的解卡為例，鉆井絞車在上提的一瞬間會有比較大的負載，需要兩臺泥漿泵以及頂驅(qū)共同運行配合，而頂驅(qū)在運轉(zhuǎn)過程中，也會產(chǎn)生比較大的扭矩。主設(shè)備運行狀態(tài)如表3所示。

2.4 修井作業(yè)

一般情況下，修井作業(yè)過程中的負載不是特別大，故在該過程中主要應(yīng)用的是絞車以及泥漿泵。鉆機絞車的主要作用是將井下的管子以及油泵提出，而泥漿泵則只在壓井時使用，此過程中的負載在40%至70%之間，頂驅(qū)則只使用輔助性功能，主電機處在停機狀態(tài)下，無需使用。主設(shè)備運行狀態(tài)詳見表4。

3 工況模擬調(diào)試模型

模塊鉆機的陸地全工況模塊調(diào)試主要是借助泥漿泵把鉆井液由DSM打到鉆臺壓井阻流管匯，再利用針閥調(diào)節(jié)壓力實現(xiàn)調(diào)試，通常情況下鉆井液會泄壓進入DSM高架槽，并最終回到泥漿池中完成循環(huán)[1]。在啟動泥漿泵使其進行工作狀態(tài)之時，應(yīng)盡可能的保證其他相關(guān)的用電設(shè)備也在同時運轉(zhuǎn)，并通過在司鉆房進行操作，使其在壓力為3200psi至3500psi之間內(nèi)正常運行，兩臺泥漿泵的泵沖大概在每分鐘100沖左右。當轉(zhuǎn)盤電機運行時，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速保持在每分鐘180r時便是處在滿負載運轉(zhuǎn)狀態(tài)。運行頂驅(qū)，轉(zhuǎn)速則是20rpm至200rpm之間。而鉆井絞車則負責帶動油車與頂驅(qū)在速度不超過每秒0.9m的速度，完成提升與下放作業(yè)。在啟動主要設(shè)備之前，需要按照相應(yīng)的步驟首先啟動各個輔助性的電機、泵以及風機等設(shè)備。

4 工況模擬過程實施

就現(xiàn)階段的實際情況來看，工況的模擬需要一定的先決條件保證，簡單來說，即所有涉及到的電氣設(shè)備、機械設(shè)備以及輔助系統(tǒng)等均完成了單機調(diào)試，且經(jīng)過相關(guān)方的檢驗合格。具體來說，工況模擬主要分為兩個階段，即準備階段與調(diào)試階段。

4.1 準備階段

在準備階段，首先要認真檢查供電線路、淡水、燃油等輔助性材料是否到位，一旦發(fā)現(xiàn)材料缺或者數(shù)量不足，要及時向相關(guān)工作人員反映，保證必需材料的到位[2]。其次，要將通訊設(shè)備以及調(diào)試階段必須要用到的儀表、工具等準備好，并對其質(zhì)量與工作狀態(tài)進行檢查，確保其可以正常工作。再次，對所有涉及到的電氣設(shè)備進行必需檢查，主要包括絕緣檢查、連接緊固抽查以及相間電阻的檢查等，但不可僅限于上述檢查，一定要保證電氣設(shè)備的正常工作，排除電氣設(shè)備工作的安全隱患。最后，還要對可以進行人工盤車的設(shè)備進行人工盤車，以此來保證在必要時能夠采取適當措施進行有效的處理。

4.2 調(diào)試階段

在調(diào)試階段內(nèi)，必須要在調(diào)試供應(yīng)正常的條件下，對上文敘述中正常的鉆井作業(yè)、高泵沖與高泵壓作業(yè)、倒劃眼作業(yè)以及處理井下事故等四種工況，分別進行12小時的連接模擬運行[3]。與此同時，在調(diào)試的實際過程中，還應(yīng)該對該平臺內(nèi)所有正在運行的設(shè)備，進行定期巡回檢查，對設(shè)備運行的參數(shù)進行測量記錄，需要記錄的參數(shù)主要包括振動、溫度以及壓力等。

5 結(jié)論

本文主要對鉆井工況進行了詳細介紹，同時分析了工況模擬調(diào)試模型，在此基礎(chǔ)上，從準備階段以及調(diào)試階段這兩方面，對工況模擬過程實施進行了研究。綜上所述，為了更好地在陸地模擬鉆井期間各個相關(guān)用電設(shè)備的實際工作情況，盡早找出設(shè)備自身以及初期磨合階段存在的主要問題，同時還要對電控系統(tǒng)的能力進行有效考察。除此之外，項目組還要將陸地資源充分利用起來，最大程度的模擬鉆機鉆完井作業(yè)工況，并對重要設(shè)備進行帶負荷聯(lián)合運轉(zhuǎn)檢驗。這樣做的主要目的便是，利用模擬鉆完井作業(yè)帶來的作業(yè)負荷，對動力、水、電、鉆井機械、高低壓泥漿系統(tǒng)以及排污系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備進行聯(lián)合實驗，以此來確保上述設(shè)備處在正常的工作狀態(tài)下，進而保證鉆機在海上安裝完成之后，可以盡快的投入鉆完井作業(yè)當中，確保油田按期投入生產(chǎn)。海洋石油模塊鉆機在完成陸地全工況的模擬調(diào)試之后，可以發(fā)現(xiàn)鉆機的性能基本滿足海上作業(yè)要求，并且通過在處理過程中解決各種突發(fā)問題，很大程度上為后期作業(yè)規(guī)避了潛在風險，極大增強了作業(yè)時效。

【參考文獻】

【1】劉興財.海洋石油模塊鉆機鉆井液固控系統(tǒng)設(shè)計[J].化工管理，2017（07）：168.

【2】陳有力.海洋石油鉆機模塊建造項目安全管理問題及解決策略[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2017（04）：31-32.

【3】萬光芬，邱銀鋒，張昊.公共直流母線變頻技術(shù)在海洋石油平臺模塊鉆機中的應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用，2016（08）：138-139+145.