一種自升式鉆井平臺(tái)防噴器吊裝移運(yùn)方案設(shè)計(jì)和應(yīng)用

杜 淵， 穆慶林， 周 瑩， 劉 軍， 羅佩豪， 曹會(huì)寧

(寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721002)

一種自升式鉆井平臺(tái)防噴器吊裝移運(yùn)方案設(shè)計(jì)和應(yīng)用

杜 淵， 穆慶林， 周 瑩， 劉 軍， 羅佩豪， 曹會(huì)寧

(寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721002)

針對(duì)自升式鉆井平臺(tái)防噴器吊裝和移運(yùn)的特點(diǎn)及現(xiàn)場要求，設(shè)計(jì)出一套由氣動(dòng)防噴器吊車、氣動(dòng)絞車、小推車、電動(dòng)吊車等組成的配置方案，通過該方案實(shí)現(xiàn)對(duì)防噴器的吊裝、移運(yùn)、就位、安裝、對(duì)中、拆解、維修、維護(hù)等工作。介紹了該方案的配置情況、基本參數(shù)、功能用途和性能特點(diǎn)，并結(jié)合應(yīng)用的情況說明了該套方案具有較好的市場需求和良好的推廣應(yīng)用前景。

海洋石油工程；吊裝；移運(yùn)；防噴器；配置方案

0 引 言

所有鉆井平臺(tái)都要用到防噴器(BOP)裝置。防噴器安裝在井口位置，在不使用時(shí)需要存放或者維修，因此鉆井平臺(tái)均需要配置吊裝和移運(yùn)的設(shè)備。防噴器裝置在井口位置的安裝移運(yùn)，是海洋鉆井平臺(tái)生產(chǎn)過程中的必要工序，以往平臺(tái)雖配置有防噴器吊或小推車，但均為獨(dú)立設(shè)備而沒有成系統(tǒng)，對(duì)于防噴器的維修和維護(hù)工作難度較高，或者需要借助外部吊裝工具才能完成，這就需要針對(duì)防噴器的使用工況和本體重量配置系統(tǒng)性的設(shè)備來解決其維修、維護(hù)的需求。根據(jù)不同的平臺(tái)類型，吊運(yùn)防噴器的配置有所不同，以下介紹一種基于懸臂梁型式的自升式鉆井平臺(tái)[1]的防噴器吊裝和移運(yùn)方案，并進(jìn)行應(yīng)用分析，該方案已經(jīng)在DSJ300自升式鉆井平臺(tái)上得到應(yīng)用，具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 主要配置

自升式鉆井平臺(tái)防噴器布置在鉆臺(tái)下部井口位置[2]，防噴器吊裝移運(yùn)方案是根據(jù)其安裝和布置特點(diǎn)進(jìn)行配置的，主要包括： 氣動(dòng)防噴器吊車、氣動(dòng)絞車、小推車、電動(dòng)吊車。附件包含吊梁導(dǎo)軌、軌道、滑輪、鋼絲繩、吊鉤、控制臺(tái)等。詳見圖1方案配置。

圖1 方案配置Fig.1 Configuration scheme

2 主要參數(shù)

2.1 氣動(dòng)防噴器吊車

額定載荷： 總計(jì)75t， 2×37.5t；分布型式： 雙導(dǎo)軌，單軌37.5t；安裝位置： 鉆臺(tái)下部懸掛；移動(dòng)方向： 橫向+提升；提升高度： 11m；提升速度： 0.8m/min；行車速度： 12m/min；行車距離： 17m；操作介質(zhì)： 空氣；操作壓力：0.8MPa；重量： 3.105t。

氣動(dòng)防噴器吊車以壓縮氣體為動(dòng)力的馬達(dá)帶動(dòng)鏈條的提升和滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)提升重物和橫向移動(dòng)的功能。

2.2 氣動(dòng)絞車

額定載荷： 5t；配置數(shù)量： 4臺(tái);安裝位置： 鉆臺(tái)下部井口中心布置支座;操作介質(zhì)： 空氣;操作壓力： 0.8MPa;控制方式： 集中控制臺(tái);所需附件： 滑輪，鋼絲繩，吊鉤;鋼絲繩： 直徑20mm;重量： 850kg。

通過集中控制臺(tái)，在一點(diǎn)上同時(shí)控制4臺(tái)氣動(dòng)絞車，安裝鋼絲繩、吊鉤，通過滑輪能夠?qū)崿F(xiàn)吊裝和拉拽等功能。

2.3 小推車

額定載荷： 8.5t；移動(dòng)方式： 人工推動(dòng)，帶剎車；安裝位置： 懸臂梁下的主甲板上布置軌道；滾輪尺寸： 直徑150mm；移動(dòng)方向： 縱向；軌道長度： 27m；外形尺寸： 長1500mm×寬1300mm×高348mm。

導(dǎo)軌式小推車主要由導(dǎo)軌、鋼輪、車架及剎車機(jī)構(gòu)組成，載重量大，并有較好的移動(dòng)性能，操作方便。

2.4 電動(dòng)吊車

額定載荷： 10t；驅(qū)動(dòng)方式： 防爆電機(jī);額定電制： 9kW、380V、50Hz;安裝位置： 懸臂梁下懸掛;分布型式： 縱向雙導(dǎo)軌;移動(dòng)方向： 縱向+橫向+提升;縱向范圍： 27m;橫向范圍： 6m;提升高度： 3m;提升速度： 高速4m/min，低速0.67m/min。

電動(dòng)吊車縱橫向均可移動(dòng)，覆蓋范圍廣，可將覆蓋區(qū)域變成維修車間，用途廣泛。

3 功能和用途

3.1 氣動(dòng)防噴器吊車

氣動(dòng)防噴器吊車是專為防噴器安裝、就位、井口拆卸而設(shè)計(jì)的移動(dòng)裝置，采用了氣動(dòng)控制，兩套37.5t載荷分別布置在兩根工字鋼導(dǎo)軌上，吊運(yùn)防噴器時(shí)，兩套設(shè)備同時(shí)工作抬起設(shè)備，運(yùn)行平穩(wěn)，操作方便，將防噴器在井口和試壓座之間來回吊運(yùn)。

3.2 氣動(dòng)絞車

由于防噴器重量較大，并且井口中心位置不利于人員近距離操作，吊運(yùn)過程中發(fā)生擺動(dòng)非常危險(xiǎn)。布置4臺(tái)氣動(dòng)絞車，采用遠(yuǎn)程集中控制，通過鋼絲繩和滑輪將鉤頭固定在防噴器上，在移動(dòng)過程中保持防噴器的平穩(wěn)，并且能夠輔助防噴器在井口就位和對(duì)中。

3.3 小推車

防噴器主要工作地點(diǎn)在井口中心，如果發(fā)生故障需要整體吊出，就必須利用小推車將防噴器從井口中心位置移運(yùn)到主甲板中心大噸位吊機(jī)覆蓋區(qū)域，再由甲板吊機(jī)調(diào)離平臺(tái)。

3.4 電動(dòng)吊車

電動(dòng)吊車主要用來輔助小推車進(jìn)行防噴器的移運(yùn)。由于大多數(shù)時(shí)間防噴器的維修放在主甲板上進(jìn)行，操作空間較大，所以電動(dòng)吊車在維修過程中起著非常重要的作用，能夠及時(shí)完成各個(gè)零部件的吊運(yùn)和拆裝，還能夠吊運(yùn)其他物品。

3.5 整體功能

這套方案能夠完成防噴器從試壓座打壓完畢后移動(dòng)到井口中心；并且在需要維修時(shí)，通過滑移懸臂梁將防噴器放置在小車上，運(yùn)輸?shù)街骷装迳线M(jìn)行維修或由甲板吊機(jī)調(diào)離平臺(tái)進(jìn)行更換的全過程。

3.6 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和工作流程

初始狀態(tài)防噴器組均安裝在懸臂梁左右兩舷的試壓存放座上，通過氣動(dòng)防噴器吊車吊起防噴器組，將其運(yùn)輸至井口中心，然后用4臺(tái)氣動(dòng)絞車輔助，將防噴器和鉆井四通對(duì)接，保持對(duì)正狀態(tài)并進(jìn)行連接，待防噴器安裝完畢后可進(jìn)行正常鉆井作業(yè)，作業(yè)完畢后再通過以上設(shè)備將防噴器組移運(yùn)回試壓存放座；當(dāng)防噴器出現(xiàn)故障或者需要維護(hù)保養(yǎng)，無法在存放位置進(jìn)行處理時(shí)，將防噴器單體或者零部件拆下，先將懸臂梁收回到平臺(tái)以內(nèi)以保證井口中心能夠?qū)φ⊥栖嚕蓺鈩?dòng)防噴器吊將其吊起，移運(yùn)并放置在小推車上，在小推車上進(jìn)行維修和保養(yǎng)，此時(shí)電動(dòng)吊車參與整個(gè)過程，完成所有吊裝作業(yè)；如果整個(gè)防噴器組需要更換，則利用小推車將防噴器單體運(yùn)輸至主甲板懸臂梁內(nèi)端，由甲板吊機(jī)吊運(yùn)至支持船上返回維修廠家。工作流程如圖2所示。

圖2 工作流程Fig.2 Operation flow chart

4 性能優(yōu)點(diǎn)

整套方案為防噴器的吊裝、移運(yùn)、就位、安裝、對(duì)中、拆解、維修、維護(hù)等工作提供了方便。

由于受防爆區(qū)域限制，在井口布置氣動(dòng)防噴器吊車(也可采用液壓驅(qū)動(dòng)吊車[3]，但氣動(dòng)可省去液壓站)，安全性高；而懸臂梁區(qū)域防爆限制較低，可采用電動(dòng)吊車，體積小，重量輕，提升和移運(yùn)速度快，提高了工作效率。

整套方案利用懸臂梁平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布置，為防噴器提供了完整的、便捷的移運(yùn)和維修通道，無需利用平臺(tái)以外的其他船舶吊裝設(shè)備來進(jìn)行服務(wù)，可以節(jié)省成本。

設(shè)計(jì)中充分考慮防噴器的移運(yùn)安全性，通過氣動(dòng)絞車的輔助，減少人員在懸空位置的操作；利用集中控制減少了操作人員數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了防噴器平穩(wěn)、高效的移運(yùn)。

電動(dòng)吊車和小推車的設(shè)置不但解決了防噴器在甲板上維修的吊裝運(yùn)輸功能，同時(shí)提供主甲板上電動(dòng)吊車覆蓋區(qū)域內(nèi)其他設(shè)備維修、安裝、吊運(yùn)，以及物資存放的吊裝。

平臺(tái)配套小推車為手動(dòng)，在后期配置中選用電動(dòng)設(shè)備，既可節(jié)省人力又能提高工作效率。

5 應(yīng)用情況

該自升式鉆井平臺(tái)防噴器移運(yùn)方案已經(jīng)在5套鉆井平臺(tái)上得到了實(shí)際應(yīng)用，情況如表1所示。

表1 現(xiàn)場應(yīng)用情況

6 結(jié) 語

現(xiàn)場試驗(yàn)及使用情況表明該系統(tǒng)完全適應(yīng)懸臂梁式自升式鉆井平臺(tái)的要求，利用該系統(tǒng)安裝和拆卸防噴器，省時(shí)、省力、安全、高效，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

該方案可以在懸臂梁式自升式鉆井平臺(tái)上進(jìn)行推廣，可根據(jù)所配防噴器的型號(hào)對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)上的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)防噴器吊裝和移運(yùn)的功能。也可為其他類型的鉆井平臺(tái)防噴器吊裝和移運(yùn)的優(yōu)化提供重要參考。

[1] 任憲剛,白勇,賈魯生.自升式平臺(tái)懸臂梁研究[J].船舶力學(xué),2011，15(4)： 402.

[2] 錢亞林,薄玉寶.自升式懸臂梁鉆井平臺(tái)初探[J].上海造船,2009(1)： 15.

[3] 馬永剛,丁曉鵬,李國宏,等.石油鉆機(jī)用防噴器裝卸系統(tǒng)研制及應(yīng)用[J].石油礦場機(jī)械,2010,39(12)： 64.

DevelopmentandDesignofBOPHoistingandTransportSystemforJack-UpPlatforms

DU Yuan, MU Qing-lin, ZHOU Ying, LIU Jun, LUO Pei-hao, CAO Hui-ning

(BaojiOilfieldMachineryCo.,Ltd.,Baoji,Shaanxi721002,China)

According to the related requirements for the hoisting and transport of blowout preventer (BOP) on site for jack-up platforms, we introduce a BOP hoisting and transport system. The system mainly consists of four parts： pneumatic BOP hoisting device, air winch, rail trolley, electric crane, etc. Using this system, the hoisting, handling, inserting, installation, adjustment, removal, repair, and maintenance for BOP equipment can be achieved. We also illustrate the potential market demand and the promising future of application for this scheme by introducing its configuration, basic parameters, performances and functions.

offshore oil engineering; hoisting; transport; blowout preventer (BOP); configuration scheme

TE93

A

2095-7297(2017)00-0025-04

2017-01-06

杜淵(1980—)，男，高級(jí)工程師，主要從事海洋石油裝備研究和制造工作。