钻机移运装置在我国石油钻井行业中的应用研究

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钻机移运装置在我国石油钻井行业中的应用研究




　　摘 要：介绍我国目前主要发展的两种石油钻机移运装置，并分别就这两种石油钻机移运装置的特点、应用和发展作一一阐述。 
　　关键词：钻机移运装置；步进式钻机平移装置；钻机整体远距离移运装置；基本构成；实例；应用；发展 
　　 
　　目前我国正在发展的石油钻机移运装置主要是步进式钻机平移装置和钻机整体远距离移运装置，这两种钻机移运装置的出现，解决了我国石油钻井行业中一直存在的设备搬迁安装时效差、人工劳动量大、安全系数低和钻机占地面积大等诸多问题，下面就这两种钻机移运装置的特点、应用和发展做一简要介绍。 
　　 
　　1 步进式钻机平移装置 
　　 
　　步进式钻机平移装置，是在钻机底座上安装支承座，以滑车、导轨为移动工具，用液压系统为动力及控制，利用顶升液缸将钻机顶升至离地一定距离，然后利用平移液缸推拉进行步进式平移，可实现钻机在工作状态下(井架和底座不下放)的整体直线(或横向)平移。 
　　 
　　1．1 基本构成 
　　步进式钻机平移装置主要包括三个部分：一是由支承座、顶升液缸及滑车总成等组成的支承移动模块，二是由导轨总成、平移液缸等组成的推拉平移模块，三是由液压站、液控阀件及液压附件组成的控制模块。 
　　用于支撑钻机的支承座通过销轴与底座形成固定连接；顶升液缸用螺栓固定于滑车总成的滑车座上，与支承座为活动连接。平移液缸两端分别与导轨及滑车座上的连接耳座相连，形成二个移动单元。当液缸动作时，滑车即可沿导轨移动，整个钻机共采用四套支承移动模块，分别布置于底座基座的四角。 
　　液压站采用钻机的组合液压站，液控阀件采用专用控制箱，其顶升及平移分别用液压控制阀块控制，可实现顶升及平移动作平衡。 
　　 
　　1．2 实例 
　　以四川宏华公司为中原油田改造的ZJ70/4500D钻机为例，中原ZJ70/4500D钻机的主机(420吨)加上全部立根(250吨)的平移总重约为670吨(不含平移时需移去的坡道、滑道及梯子等)，钻机的前基座长度为13.35米，其前端与井口中心距离为5.6米。拟定的钻机平移装置方案如下：钻机平移装置总体布置按步进式平移考虑。即在钻机前基座前端增设两套平移装置支承座。在钻机起升后作业状态下需进行平移时，移去后基座，利用前后基座连接耳座安装另两套平移装置支承座进行平移，平移完成后，钻机作业时移去后两套平移支承座，并安装后基座后作业，该方案需在钻机前基座后部再增加一套横拉架。以保证平移时左右基座的连接强度，主要技术参数如下：(1)液缸额定压力是18MPa(16 MPa)，(2)顶升液缸缸径／数量为420mm/4套，(3)最大举升高度<150mm~(4)平移液缸缸径／数量为200mm/4套，(5)最大步进行程<600mm(6)举升质量约700吨，(7)基础承压强度≥2MPa。&#160;
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　　1．3 应用&#160;
　　由于步进式钻机平移装置可实现钻机在工作状态下(井架和底座不下放)的整体直线(或横向)平移，并且具有总体结构紧凑、安装简便、动作平稳、移位准确等特点，所以特别适用于在较小区域内多口井的连续钻井施工。&#160;
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　　1．4 发展&#160;
　　目前我国石油钻井行业中大部分步进式钻机平移装置，只能进行单向直线平移，不能同时在一套装置上实现横向平移和纵向平移，目前这一问题已经基本得到解决，具体解决方案就是两套单向的步进式钻机平移装置成90°上下组合到一起，其中上部的步进式钻机平移装置安装在一个可以沿下部步进式钻机平移装置导轨移动的大底座上，同时要求这个可移动大底座的承载能力能满足石油钻机的正常钻井施工要求。&#160;
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　　2 钻机整体远距离移运装置&#160;
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　　钻机整体远距离移运装置可以满足在钻机的各主要分系统不进行较大拆卸的情况下，将钻机的各主要分系统远距离整体移运，使现场搬迁安装快捷方便，减少运输车辆，&#160;
　　现在我国所使用的钻机整体远距高移运装置主要是实现石油钻机的井架及底座远距离整体移运，下面我主要就进行钻机井架及底座部分移运的钻机整体远距离移运装置进行介绍。

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　　2．1 基本构成
　　钻机整体远距离移运装置由钻机底座牵引系统、钻机底座起升系统、钻机底座承载桥、井架前托架和井架后托架五大部分组成，钻机底座牵引系统的整体结构类似于低平板半挂车的牵引鹅颈，使用时，同时与钻机底座前部和牵引车鞍座连接，钻机底座起升系统主要由液压动力源、油箱、液压起升液缸及控制部分组成，主要实现钻机底座的起升，便于牵引车与钻机底座牵引装置的连接和钻机底座承载桥的安装；钻机底座承载桥与钻机底座后部耳板连接，成为钻机后部承载系统；井架前托架主要起到承载井架和连接牵引车的作用，井架后托架使用时安装在井架后部，作为井架运输的后部承载系统。
　　
　　2．2 实例
　　在2006年，胜利油田SINOPECl03队的ZJ70/4500D钻机配备了钻机整体远距离移运装置，这也是胜利油田第一套石油钻机整体远距离移运装置。当钻机需要整体移运时，通过井架起升装置将井架水平放置，井架及游动系统作为一个整体运移，钻机底座、绞车、转盘，人字架及钻台附属设备作为一个整体运移。系统各部件采用模块化设计，与钻机有机结合，既能实现钻机整体移运，又不影响钻机分块运输，这套钻机整体远距离移运装置的主要技术参数如下：(1)钻机底座整体移运系统单车移运能力为280t；(2)钻机底座整体移运系统轮距是5700mm；(3)井架及游动系统水平整体搬移系统轮距为7000mm；(4)钻机底座整体移运系统允许横向摆动量是土6；(5)钻机底座整体搬移系统轮胎型号是36.00-51；(6)钻机底座整体搬移系统车轮型号是51×26.00/5.0D(7)钻机整体移运系统最高移动速度是15km/h，(8)钻机整体移运系统最大续行里程是15km；(9)适用的地面条件为硬路面。
　　
　　2．3 应用
　　因为钻机整体远距离移运装置在使用过程中。存在分系统移运尺寸过大、整体重量大和硬地面条件等诸多因素，所以使用环境受到较大限制，不能在公路或土质松软的地区使用。在我国只有有限的几个地区才可以使用钻机整体远距离移运装置，如新疆地区，但是随着我国的石油钻井队伍逐渐走出国门，部分国家在对我们的钻机招标时，要求投标钻机必须配有钻机整体远距离移运装置，如沙特阿拉伯、尼日利亚和科威特等国家，因此目前我国的大部分钻机整体远距离移运装置都在国外使用。
　　
　　2．4 发展
　　目前我国大部分钻机整体远距离移运装置主要是针对钻机井架和钻机底座的整体运移，而未来钻机整体远距离移运装置的发展趋势是将石油钻机中的固控系统整体移运和发电机房整体移运涵盖进来。
　　
　　3 结语
　　
　　综上所述，钻机移运装置已经逐步在我国石油钻井行业中应用开来，平均钻机搬迁安装时间可节约2～3天，运输车辆减少1/3左右，人员的劳动强度明显降低，进一步推动了我国石油工业的迅猛发展，随着我国石油钻机移运装置的逐步发展完善，相信它在石油钻井行业中的作用将会得到更好地体现。