頂驅(qū)IBOP閥國產(chǎn)化

蒲盛波

摘 要：頂部驅(qū)動裝置（簡稱頂驅(qū)）是鉆井作業(yè)中一個非常重要、集成化很高的設(shè)備，在鉆井作業(yè)中既能增加鉆井效率，同時在出現(xiàn)井下復(fù)雜情況時能迅速反應(yīng)控制井口，避免或降低井下事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：頂驅(qū);IBOP;閥;國產(chǎn)化

引 言

西江24-3B&惠州25-8平臺使用的加拿大CANRIG1250AC-681頂驅(qū)配備上、下IBOP閥。上、下IBOP閥屬于頂驅(qū)裝置內(nèi)置的井控部件，同時也是頂驅(qū)裝置的一種易損件。在現(xiàn)場使用過程中存在不可避免的腐蝕和磨損，因而更換和檢修頻率較高。為此深圳作業(yè)公司依托國內(nèi)IBOP閥廠家（重慶胤合）對該IBOP閥進(jìn)行可靠性分析并提出國產(chǎn)化改造意見，該閥完成國產(chǎn)化改造后，于2018年在西江24-3B平臺投入使用，工作正常，使用效果良好。

1、項目概況

頂驅(qū)上、下IBOP閥屬于頂驅(qū)裝置內(nèi)置的井控部件，同時也是頂驅(qū)裝置的一種易損件。在現(xiàn)場使用過程中因腐蝕和磨損的原因，更換檢修頻率較高。該閥屬進(jìn)口備件，具有價值高、采購周期長等缺點。計劃根據(jù)原廠IBOP閥的外觀尺寸和現(xiàn)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)對該閥進(jìn)行國產(chǎn)化改造，最大程度降低作業(yè)成本。經(jīng)過現(xiàn)場的安裝使用，國產(chǎn)化改造后的上、下IBOP閥使用效果良好，具有較高的推廣價值。

2、頂驅(qū)IBOP閥國產(chǎn)化改造

2.1結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

CANRIG1250AC-681采用整體提籠式結(jié)構(gòu)，將閥球、上下閥座、及波形彈簧裝于一體后再裝入閥體，結(jié)構(gòu)中自帶閥開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)其優(yōu)點是便于更換修理包，但其具有一定的缺點。國產(chǎn)化改進(jìn)后的IBOP閥閥球、上下閥座為獨(dú)立式結(jié)構(gòu)，具有如下特點：

閥芯、閥座、閥球能承受105MPa高壓，強(qiáng)度和承壓能力均高于原產(chǎn)CANRIG閥球閥座。

波形彈簧安裝于下閥座上下兩道密封為位置之間，與通道泥漿不接觸，使波簧永久具有彈性。

閥球閥座的密封副為硬密封，且經(jīng)特殊表面處理，能承受105MPa高壓的能力，在含顆粒雜質(zhì)工礦下不會被拉傷。

2.2工藝特性的改進(jìn)

2.2.1核心部件閥芯、閥座

國產(chǎn)化的IBOP閥的閥球閥座采用高強(qiáng)度鋼本體（基體）+雙相WT鎢鈦合金表層（耐磨層）+表面降摩耐腐處理（減摩阻層），表面為黑色。

2.2.2閥開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

國產(chǎn)化的IBOP閥體執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥桿及閥桿套采用高級不銹鋼材料經(jīng)特殊熱處理具有極高的強(qiáng)度及硬度、保證了閥桿六方孔受強(qiáng)力不打滑及高抗海水等腐蝕能力。采用高硬度特殊硬塑減摩墊滿足海水的腐蝕的能力及承受105MPa工作壓力的能力。

2.3國產(chǎn)化IBOP閥性能測試

2.3.1低扭矩性能測試

2.3.1.1對比試驗

國產(chǎn)化IBOP與HYDRIL旋塞閥、VARCO頂驅(qū)IBOP 、VAM旋塞閥對比測試公司產(chǎn)品的開關(guān)扭矩值為最低。

2.3.1.2頂驅(qū)IBOP產(chǎn)品單壓差扭矩值自測及第三方測試

測試結(jié)果保證了生產(chǎn)鉆井作業(yè)中可順利實現(xiàn)帶壓開啟和關(guān)閉。

2.3.2 耐磨性試驗及產(chǎn)品壽命

試驗介質(zhì)：IBOP腔內(nèi)注滿井隊使用的PH值11，密度1.7含砂2.5%的泥漿介質(zhì)，并將泥漿配制為含5%的鹽。

試驗方法：空載手動開關(guān)100～200或300次→高低壓密封試驗→單壓差開啟IBOP→循環(huán)動作至密封失效。

主要檢測IBOP核心密封組件-雙相鎢鈦閥球、閥座及閥桿密封件、上下閥座密封件的密封性能、耐磨性能及低扭矩性能。

空載開關(guān)頻次 高壓試驗（MPa） 低壓（MPa） 單壓差開啟值（MPa） 密封滲漏

試驗值 壓降 試驗值 壓降

0～3600 20余次均值71.3 0.2～0.6 20余次1.7～2.11 0 20次24.5～52.15 無

3600（終） 82 -0.4 1.88 0 35 無

試驗結(jié)果：總計空載開、空載關(guān)各3600次，20余次循環(huán)的高壓單壓差試驗，IBOP試壓未出現(xiàn)泄漏。單壓差52MPa可手動開關(guān)，其力矩值小于1500N.M。

2.3.3耐腐蝕性能試驗

經(jīng)降摩阻表處理的閥芯閥座放置于PH值11，密度1.7含砂2.5%含5%的鹽的泥漿試驗介質(zhì)中，每5日取出觀察其腐蝕情況。半年間閥芯閥座任保持亮黑色，無銹蝕、腐蝕斑點出現(xiàn)。

2.3.4國產(chǎn)化IBOP產(chǎn)品獨(dú)特性能

1.高壓差而低扭矩，單人能自如開關(guān)旋塞閥、IBOP是國產(chǎn)化產(chǎn)品最大特點。頂驅(qū)IBOP可在52MPa工作壓差下單人開關(guān)。

2.產(chǎn)品的高耐磨性、耐沖蝕性、使用壽命長是IBOP的第二大特性。產(chǎn)品在鉆井工礦3600～1000次以上開關(guān)循環(huán)保持正常使用，工作使用壽命可達(dá)1年以上，使用壽命較目前國內(nèi)平均提高5-10倍以上。

3.產(chǎn)品對酸堿鹽的高耐腐蝕性是第三大特性。產(chǎn)品全部零件通過特殊熱處理及表面強(qiáng)化耐腐處理技術(shù)使產(chǎn)品具有較好的抗H2S等腐蝕的能力。其中閥球閥座防腐能抗HH級，完全適用與海上作業(yè)。

3、國產(chǎn)化改造后頂驅(qū)IBOP閥現(xiàn)場使用效果及經(jīng)濟(jì)性評估

在完成頂驅(qū)IBOP閥國產(chǎn)化改造后，到目前為止，西江24-3B平臺共進(jìn)行了B13井棄井及鉆井、B6井大修井、B3井修井等作業(yè)。在鉆修井作業(yè)中，國產(chǎn)改造的頂驅(qū)IBOP閥組均工作正常，使用效果良好。在質(zhì)量可靠性方面，可以確定國產(chǎn)化改造的頂驅(qū)IBOP組完全可以替代原廠CANRIG進(jìn)口的IBOP組。

經(jīng)過簡單分析，國產(chǎn)化后單次采購成本降低近30%，供貨期縮短近90%，極大提高了后勤響應(yīng)速度，大幅降低庫存水平。上述項目在深圳片區(qū)全面推廣后，片區(qū)9套同型號頂驅(qū)每年預(yù)計可節(jié)約費(fèi)用近20萬元。

參考文獻(xiàn)

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