海洋鉆修機(jī)防提斷裝置改造技術(shù)的研究與應(yīng)用

趙暕 丁輝 邊守臣

摘 要：針對(duì)海洋鉆修機(jī)未安裝防噴器/鉆機(jī)剎車(chē)聯(lián)動(dòng)防提安全裝置，無(wú)法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，且存在本質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，開(kāi)展了海洋鉆修機(jī)防提斷裝置改造技術(shù)的研究與實(shí)踐。本次改造技術(shù)主要采用從地面防噴器控制裝置的控制氣缸上取一路氣源信號(hào)，通過(guò)海洋鉆修機(jī)絞車(chē)保護(hù)系統(tǒng)，以控制海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置，從而實(shí)現(xiàn)控制防噴器組與鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置的聯(lián)動(dòng)互鎖?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，改造后的防提斷裝置安全可靠，工作穩(wěn)定，操作便捷。

關(guān)鍵詞：海洋鉆修機(jī) 絞車(chē)剎車(chē)裝置 地面防噴器控制裝置 防提斷裝置 改造技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE952 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（c）-0119-03

Abstract： In view of the anti-lift off device is not installed on the drawworks brake device of the offshore drilling and workover rig， Unable to meet requirements of the relevant standards and the existence of intrinsic safety risk， launched the transformation technology research and practice of the anti-lift off device of the offshore drilling and workover rig.The transformation of technology mainly gets a air source signal from the control the cylinder of the BOP control device.through the protection system of the drawworks， to control he drawworks brake devic， So as to realize the linkage interlock between the BOP and the drawworks brake device.The application results show that the equipment is safe and reliable， stable operation and convenient operation.

Key Words： Offshore drilling and workover rig； Drawworks brake device； BOP control device； Anti-lift off device； Transformation technology

中海油渤海灣地區(qū)的海洋鉆修機(jī)均未安裝防噴器/鉆機(jī)剎車(chē)聯(lián)動(dòng)防提安全裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)“防提斷裝置”），該裝置主要用于在鉆（修）井作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)防噴器組處于抱緊狀態(tài)下，海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置與地面防噴器控制裝置聯(lián)動(dòng)互鎖，防止司鉆誤操作鉆井絞車(chē)，造成重大事故。根據(jù)安裝防噴器/鉆機(jī)剎車(chē)聯(lián)動(dòng)防提安全裝置的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求[1]，2015年12月，中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司對(duì)渤海灣某平臺(tái)的海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置與地面防噴器控制裝置進(jìn)行了防提斷裝置技術(shù)改造，滿足了海洋鉆修機(jī)本質(zhì)安全和操作可靠性的要求。

1 海洋鉆修機(jī)系統(tǒng)分析

1.1 主要設(shè)備

海洋鉆修機(jī)：HXJ135；

海洋鉆修機(jī)絞車(chē)：HJC20DB；

海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置：PSZ65液壓盤(pán)式剎車(chē)；

海洋鉆修機(jī)制造商：南陽(yáng)二機(jī)石油裝備集團(tuán)股份有限公司；

防噴器組：環(huán)形、雙閘板防噴器（FH35-35+2FZ35-35）；防噴器組制造商：上海神開(kāi)鉆探設(shè)備有限公司；

地面防噴器控制裝置：FQK640-6H（電控氣-氣控液）；

地面防噴器控制裝置制造商：上海神開(kāi)鉆探設(shè)備有限公司。

1.2 結(jié)構(gòu)組成及功能

HXJ135海洋鉆修機(jī)絞車(chē)系統(tǒng)由絞車(chē)總成、剎車(chē)裝置、液壓泵站、輔助剎車(chē)系統(tǒng)、防碰系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。主要用于在鉆（修）井作業(yè)過(guò)程中，提升和下放井下鉆具。

海洋鉆修機(jī)井控系統(tǒng)由環(huán)形防噴器、雙閘板防噴器、鉆井四通、升高短節(jié)及地面防噴器控制裝置組成。主要用于在井內(nèi)出現(xiàn)溢流、井涌時(shí)，通過(guò)地面防噴器控制裝置控制防噴器組，及時(shí)關(guān)閉井口，防止井噴事故的發(fā)生。

由于海洋鉆修機(jī)絞車(chē)系統(tǒng)和井控系統(tǒng)由不同制造商設(shè)計(jì)、制造，因此兩者之間各自成系統(tǒng)，互不關(guān)聯(lián)。在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，制造商均未考慮防噴器/鉆機(jī)剎車(chē)聯(lián)動(dòng)防提安全裝置的預(yù)留接口。

1.3 作業(yè)中存在主要問(wèn)題

（1）海洋鉆修機(jī)無(wú)防提斷功能，不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，存在本質(zhì)安全和操作可靠性風(fēng)險(xiǎn)隱患。

（2）一旦出現(xiàn)誤操作，易造成拉斷鉆具、損壞防噴器的風(fēng)險(xiǎn)或造成鉆具無(wú)法下放，反彈傷人等重大事故。

鑒于以上原因，提出海洋鉆修機(jī)防提斷裝置的改造建議。

2 改造思路分析

HXJ135海洋鉆修機(jī)的絞車(chē)剎車(chē)裝置是通過(guò)液壓常開(kāi)剎車(chē)鉗和液壓常閉剎車(chē)鉗實(shí)現(xiàn)對(duì)絞車(chē)的制動(dòng)，當(dāng)正常操作過(guò)程中，常開(kāi)剎車(chē)鉗為主剎車(chē)，當(dāng)司鉆離開(kāi)操作臺(tái)、停機(jī)或遇到緊急場(chǎng)合時(shí)，使用常閉剎車(chē)鉗迅速剎死絞車(chē)[2]。

為避免海洋鉆修機(jī)在操作使用過(guò)程中發(fā)生“頂天立地”事故，根據(jù)“安全系統(tǒng)應(yīng)包括兩套獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)”的要求[3]，海洋鉆修機(jī)絞車(chē)配有天車(chē)重錘防碰和絞車(chē)曲拐防碰保護(hù)系統(tǒng)，此兩套保護(hù)系統(tǒng)均是由氣控?fù)Q向閥控制常閉剎車(chē)鉗主油路的油壓，從而實(shí)現(xiàn)常閉剎車(chē)鉗迅速剎死絞車(chē)，保證作業(yè)安全。HXJ135海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置液氣路控制原理如圖1所示。

地面防噴器控制裝置的電氣控司鉆控制系統(tǒng)主要是采用SIEMENS S7-200CN系列PLC控制器、EM227 Profibus-DP擴(kuò)展模塊和Profibus-DP總線網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，使得信號(hào)通過(guò)PLC控制位于地面防噴器控制裝置上的三位四通電磁閥（氣控閥）進(jìn)行換向，讓壓縮空氣進(jìn)入對(duì)應(yīng)控制回路的控制氣缸，從而以達(dá)到控制三位四通轉(zhuǎn)閥換向的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)防噴器關(guān)啟操作[4]，電氣控司鉆控制系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。

鑒于以上對(duì)海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置與地面防噴器控制裝置的研究分析，為實(shí)現(xiàn)海洋鉆修機(jī)的防提斷功能，僅需從地面防噴器控制裝置引一路信號(hào)，用于當(dāng)防噴器組在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，控制海洋鉆修機(jī)絞車(chē)處于剎死狀態(tài)。

3 改造方案

3.1 改造方案的優(yōu)選

為了使海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置獲取一路控制信號(hào)，以控制防噴器組與鉆修機(jī)絞車(chē)的聯(lián)動(dòng)互鎖：第一種改造方案是通過(guò)改造地面防噴器控制裝置的電氣控司鉆控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)上增加信號(hào)控制閥件和升級(jí)控制軟件；第二種改造方案是直接從地面防噴器控制裝置的控制氣缸上直接取一路氣壓信號(hào)。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和遵循降本改造的原則，本次海洋鉆修機(jī)防提斷裝置的改造將采取第二種改造方案。

3.2 改造設(shè)計(jì)原理

將地面防噴器控制裝置的控制氣缸上的一路氣壓信號(hào)引入至海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置，當(dāng)操作關(guān)閉防噴器組關(guān)閉按鈕時(shí)，氣壓信號(hào)通過(guò)兩位三通閥、梭閥控制絞車(chē)剎車(chē)裝置的常閉剎車(chē)鉗迅速剎死絞車(chē)，實(shí)現(xiàn)海洋鉆修機(jī)防提斷裝置。海洋鉆修機(jī)防提斷裝置氣控原理如圖3所示。

3.3 海洋鉆修機(jī)防提斷裝置的改造特點(diǎn)

（1）海洋鉆修機(jī)防提斷裝置是通過(guò)改造海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置和地面防噴器控制裝置的氣路控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、改造方便等優(yōu)點(diǎn)。

（2）海洋鉆修機(jī)防提斷裝置是通過(guò)常閉剎車(chē)鉗迅速剎死絞車(chē)，符合海洋鉆修機(jī)絞車(chē)安全操作的要求。

（3）海洋鉆修機(jī)防提斷裝置改造不涉及海洋鉆修機(jī)絞車(chē)剎車(chē)裝置本體改造和地面防噴器控制裝置三地控制系統(tǒng)改造，投入資源少，符合降本的原則。

（4）海洋鉆修機(jī)防提斷裝置增加了一個(gè)兩位三通閥，可以滿足在特殊情況下，實(shí)現(xiàn)海洋鉆修機(jī)防提斷裝置的解鎖功能。

4 結(jié)語(yǔ)

改造后的海洋鉆修機(jī)防提斷裝置，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中安全可靠，工作穩(wěn)定，操作便捷，切實(shí)解決了海洋鉆修機(jī)本質(zhì)安全和操作可靠性的問(wèn)題，是油田通過(guò)科學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)降本增效的又一項(xiàng)舉措。但隨著地面防噴器控制裝置控制系統(tǒng)的不斷升級(jí)，出現(xiàn)了電磁轉(zhuǎn)閥取代了控制氣缸，因此只能通過(guò)改變邏輯控制程序和增加電磁閥件等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)海洋鉆修機(jī)的防提斷功能，需要廣大專(zhuān)家同行和地面防噴器控制裝置制造商進(jìn)行更深入、更全面的研究和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

[1] SY/T5964-2006，鉆井井控裝置組合配套安裝調(diào)試與維護(hù)[S].2007.

[2] YPS30/75-1450A，液壓盤(pán)式剎車(chē)裝置使用維護(hù)手冊(cè)[Z].西安寶大海油新技術(shù)有限公司，2008.

[3] 鉆井裝置發(fā)證指南[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4] 丁輝，司念亭.地面防噴器控制裝置的司鉆控制系統(tǒng)改造[J].石油機(jī)械，2012，40（1）：57-60.