移運鉆機新型管線槽設計

嚴亮，殷克平，馬勇，強亮，劉旬，劉靜

（1.中油國家油氣鉆井裝備工程技術研究中心有限公司，陜西寶雞 721002；2.中國石油集團西部鉆探工程有限公司 克拉瑪依鉆井公司，新疆 克拉瑪依 834008）

0 引言

為保護電纜、各類供應管線等不被外界因素所破壞，表現(xiàn)出整體美觀的特點，各區(qū)域之間油、水、電、氣等連接管線均鋪設在管線槽內。管線槽主要用于保護鉆機運行過程中所需的油、水、電、氣路的管線，是鉆機各個部件有效連接后的一套輔助設備。常規(guī)鉆機的管線槽往往只作為電纜的保護功能，其拆卸困難，還容易出錯和損壞電纜。

而追求鉆機快速搬家是各鉆井承包商追求的目標。鉆機的物理性能成為衡量鉆機性能的重要指標?，F(xiàn)代電動鉆機中，電纜拆裝搬運幾乎占了50%左右的搬家時間，尤其是快速移運鉆機[1-3]，拆裝電纜用了60%～70%的時間。要解決以上問題，減少電纜拆裝時間，將在新的移運鉆機的管線槽設計上改進管線槽結構以滿足現(xiàn)場使用需求。

1 傳統(tǒng)管線槽的結構型式

上鉆臺主管線槽采用折疊式，內裝電纜線和上鉆臺管線，該管線槽可隨鉆機一起起升就位，折疊下放，可實現(xiàn)搬家不拆電纜和管線,折疊整體運輸，保證鉆機在整體拆裝移運方面方便、快捷，該系統(tǒng)中，管線槽在使用過程中不得有干涉現(xiàn)象，如有妨礙過車現(xiàn)象，則需要加過車橋以滿足鉆機要求。

1）主管線槽。在電控模塊和鉆臺之間主管線槽采用3段折疊式電纜槽，一端與司鉆偏房大梁采用銷軸耳板連接，另一端與發(fā)電機組拖撬底部支撐用掛鉤的活連接方式，如圖1所示。

圖1 主管線槽連接圖

2）泥漿泵組電纜槽。主要輸送VFD房去泥漿泵及固控罐所需的電纜。鉆機運行期間，旋轉電纜槽旋轉定位于VFD與泥漿泵撬之間，當拆卸鉆機時，旋轉電纜槽旋回，固定在泥漿泵撬上，整體跟著泥漿泵托撬移運，如圖2所示。

圖2 泥漿泵組電纜槽圖

3）拖撬到固控罐之間電纜槽。在泥漿泵托撬前段，設有電纜插轉箱，該插轉箱的主要作用是將去固控罐部分的用電在此插轉，然后經固控罐旋轉電纜架，到固控罐上各用電設備，其可在拆卸鉆機時，經泥漿泵撬的固控罐設備用電電纜，可不拆卸，直接插轉，經固控罐旋轉電纜架與固控罐一起運輸，如圖3所示。

圖3 拖撬到固控罐之間電纜槽

2 傳統(tǒng)管線槽的缺點

1）折疊管線槽落地鋪設。沙漠中環(huán)境溫度高，其地面溫度更高，電纜如果鋪設在地面，其電纜表皮容易老化，縮短電纜的使用壽命。

2）折疊管線槽在拆卸時，從電控房到管線槽段電纜需要全部拆除，然后疊放在折疊管線槽上運輸，增加了拆裝電纜的勞動強度及運輸單元。

3）發(fā)電機房與鉆臺面之間主管線槽采用折疊式管線槽，在拆卸移運過程中成獨立的運輸單元，增加了移運的運輸單元。

4）發(fā)電機房與鉆臺面之間的管線槽主要采用折疊式管線槽，其在安裝調試過程中連接精度要求較高。

3 新管線槽的結構設計

為了適應鉆機現(xiàn)場使用環(huán)境及用戶要求，對新移運鉆機的管線槽做了如下設計和改動：

1）主管線槽設計。在電控模塊和鉆臺之間采用2段高空電纜槽，一端與司鉆偏房采用鉸接連接，另一端在電控拖撬上固定1個立柱，在立柱頂端與電纜槽采用鉸接連接，鉆機搬家時，管線槽折疊后隨電控拖撬整體運輸（如圖4），減少拆卸電纜的同時，減少了運輸單元。

圖4 主管線槽方案

設計時，兩管線槽之間的夾角不宜過大，為了管線槽能夠折疊到電控拖撬上運輸，所以2段管線槽之間連接銷軸設計在管線槽一側。由于管線槽兩端和管線槽之間采用鉸接連接，所以應采用3個點鉸接的結構形式，校核其強度能滿足使用需求。

整體電控拖撬在工作狀態(tài)時受管線槽推力、重力、支座的向上支撐力、地面給支座的摩擦水平推力。而摩擦力受支座與地面之間摩擦因數的影響，并且管線槽的推力受鉆臺震動影響而有沖擊，當支座與地面之間摩擦力小于管線槽推力時，有可能引起電控拖撬向后移動，如果移動，兩端管線槽之間的夾角有可能增大，管線槽的水平推力會更大，這樣會造成電纜槽下落的重大事故。為了解決該問題，在2個管線槽之間增加一套鋼絲繩總成拉緊裝置，以此防止管線槽之間的夾角在受力過程中變大（如圖5）。

圖5 管線槽工作狀態(tài)鋼絲繩總成

2）泥漿泵電纜槽。主要輸送VFD房去泥漿泵的電纜。此段電纜槽由泵區(qū)電纜槽和過渡電纜架組成，泵區(qū)電纜槽設計在泥漿泵上方，過渡電纜架連接泵區(qū)電纜槽和VFD房，本設計既方便管線槽的安裝拆卸，又有利于電纜的走向，而且將管線槽設計為平置，利于電纜的安裝和檢修。當拆卸鉆機時，只需將過渡電纜架旋轉到泵撬上，整體隨泵撬走，不需要拆卸電纜即可，如圖6所示。

圖6 泥漿泵組管線槽運輸狀態(tài)

3）固控罐區(qū)電纜槽。主要輸送VFD房去固控罐所需的電纜。本設計中將固控罐電纜從電控房直接輸送到固控罐上，鉆機運行期間，旋轉電纜槽旋轉定位于VFD與泥漿泵撬之間，泥漿泵撬上設置支撐管線槽的支架（如圖7）。運輸時直接將電纜槽折疊旋轉到固控罐上，整體跟隨固控罐運輸（如圖8）。本設計的優(yōu)點就是減少了泥漿泵撬上的轉接板，減少了電纜的插接。

圖7 固控罐區(qū)管線槽工作狀態(tài)

圖8 固控區(qū)罐管線槽運輸狀態(tài)

4）可調式對接設計。主管線槽與鉆臺面連接耳板處，設置可旋轉余量；泥漿泵電纜槽、固控罐區(qū)電纜槽與發(fā)電機房對接時，給每組電纜槽端頭設有100 mm的可調節(jié)余量，在鉆機拆裝過程中，最大限度地解決了由于設備之間無法按圖樣完全精確定位，而導致主管線槽無法連接的問題。

4 新管線槽的技術特點

1）拆裝工作少。鉆機拆卸移運時，不用拆卸電纜槽內電纜，縮短了拆卸安裝時間，降低了工人的勞動強度。

2）運輸單元少。主管線槽收回到發(fā)電機房上，與發(fā)電機房成為1個運輸單元（如圖4）；泥漿泵組管線槽收回到泥漿泵拖掛車上，與泥漿泵組成1個運輸單元（如圖6）；固控區(qū)管線槽收回到固控罐上，與固控罐成為1個運輸單元（如圖7所示）。

3）將管線槽設計在高空。管線槽高度均大于2 m，管線槽的通風性好，電纜散熱性好，延長了電纜的老化周期。而且在沒有過車橋的情況下其下方均可過車、過人。

4）減少電纜的損傷。新管線槽中的所有電纜均不需要拆卸即可運輸，這樣減少了在安裝和拆卸過程中對電纜的損傷。

5）安裝難度小。每組管線槽均采用模塊化設計，與應用設備隨機運輸，再次安裝時，只需要連接發(fā)電機房處的插接件即可，各使用設備無需再連接油管、水管及電纜等管線。

6）主管線槽的鉆臺面連接耳板可旋轉余量。泥漿泵電纜槽、固控罐區(qū)電纜槽的100 mm的可調節(jié)余量，解決了鉆機安裝時無法精確定位的問題。

5 結論

通過對傳統(tǒng)管線槽與新管線槽的結構分析對比，新管線槽在鉆機拆卸過程中無需再拆卸電纜，減少鉆工搬家時的拆卸工作，節(jié)省移運時間；新管線槽設計無需再增加電纜轉接板，節(jié)省主管線槽及泥漿泵組處的插接件，電纜從電控房直接到設備，中間無需轉接，減少轉接過程中的信號遺失等問題，同時也節(jié)約了電控成本；新的管線槽減少了鉆機的運輸單元，降低了勞動成本，最終實現(xiàn)快速搬家，降低鉆工勞動強度，得到用戶青睞。