石油钻机用防喷器装卸系统研制及应用

2010年第39卷第12期第64页

石油矿场机械

OIL FIELD EQUIPMENT

2010,39(12):64~67

文章编号:1001 3482(2010)12 0064 04

石油钻机用防喷器装卸系统研制及应用

马永刚1,丁晓鹏1,李国宏1,陈国党2a,胡 军2b

(1.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,兰州730070;2.塔里木油田

a.第三勘探公司;

b.第一勘探公司,新疆库尔勒841000)

摘要:针对现代新型电驱动钻机的设计理念及现场要求,研制出了全液压控制、1人单工位操作就可完成钻机防喷器组吊装对中工作的防喷器装卸系统。介绍了该系统的结构、技术原理、实施方案,并着重从液压控制上对系统进行了详细的分析。现场试验及使用情况表明:该系统完全适应当前电驱动钻机的要求,利用该系统安装和拆卸防喷器组,省时、省力、安全、高效,具有较好的推广应用前景。

关键词:钻机;钻机配套;防喷器组;装卸系统;安装

中图分类号:T E921.5 文献标识码:A

Development and Application of BOP Assembly and Disassembly System in Drilling Rig M A Yong gang1,DIN G Xiao peng1,LI Guo hong1;CH EN Guo do ng2a,H U Jun2b

(1.L anp ec T echnologies L imited,L anz hou730070,China;2.a.N o.3Dr ill ing Comp any;

b.N o.1D r illing Comp any,T ar im Oilf ield,K or la841000,China)

Abstract:Aiming at the desig n idea and o n site requir em ent of new electricity drilling rig,a set of full hy dra controlled assembly and disassembly system,w hich o perated by only o ne per son in sin

g le position,w as dev elo ped to complete installing and aligning process of BOP set.Its structure,

technical principle,o peratio nal scheme are introduced,and hydraulic co ntro l part is detailed in the system;the system has m et the r equirement of curr ent electr icity dr illing rig completely according to on site test and field o peratio n situation,w hich has the advantage in saving time,saving labor, safety,high performance in assembly and disassembly pro cess.Consequently,it has w ide applica tion in o il fields.

Key words:drilling rig;rig system;BOP set;assembly and disassem bly system;installing

新型电驱动钻机在钻井生产活动中,不仅要通过先进的钻井技术及优良的钻机配套设备来提高生产效率、降低成本,钻机搬迁安装的速度也是重要手段之一。随着石油钻井技术的不断发展,油井不断加深,井下油气压力越来越高,对钻井井口防喷器组的安全要求也日趋增高,使得防喷器组的结构更复杂,质量更大[1 4],对安装防喷器组的专用配套设备也提出了更高的要求。过去现场多采用手拉葫芦或用钻井大钩放至钻台下提起防喷器组的安装方式,既费时又费力,且不安全。防喷器组的安装已经成为钻井中必须的工作,对于高度6~9m、总质量40~55t的防喷器组,要求安装精度在毫米范围内,各油田无疑均要求有一套能安全、快速、准确装卸防喷器组的防喷器装卸系统。国外虽已有相应的产品,但由于井架底座结构的不同,不能直接采用。由此,研发了一套全液压仅1人单工位(液压控制箱)

* 收稿日期:2010 05 20

基金项目:中国机械工业集团公司科技发展基金资助项目(SIN OM ACH06科008号)

作者简介:马永刚(1975 ),男,陕西咸阳人,高级工程师,主要从事石油钻井设备的设计与开发工作。

就可完成操作的防喷器装卸系统(专利号:201020266947.4),可以大大降低装卸井口防喷器组的劳动强度,保证安装质量,确保安全生产。

1 国内外技术现状

国外对钻井防喷器装卸系统的研究制造起步约在20世纪60年代,至今已开发了多种系列。例如,J.D.NEU H AUSL.P 公司

[5]

和INGERSOLL

RAND 公司[6]的产品提升能力为100~1000kN,动力有气动和液压2种驱动形式,提升部件用钢丝绳或高强度链条。国外几家公司的此类产品是机械行业的通用起重设备,同时也能够适应海洋石油平台等环境恶劣的石油钻井现场工作,但由于价格昂贵,国内陆地钻机很少使用。

国内过去的在用钻机底座设计得较低,无法配装较高尺寸的防喷器组,钻井现场通常采用下挖井口来弥补底座高度的不足,防喷器组安装采用手拉葫芦,

劳动强度大,安全性差。2000年前后,开始考虑为电驱动钻机配套防喷器移运装置、钻台下小车移运装置或电动葫芦吊升移运装置,但这些产品满足不了新型钻机的配套要求和H SE 要求[7 8]。2003年,笔者开始研究设计液压防喷器装卸系统,并于2005年获得中国机械工业集团公司基金项目资助。自2006年第1台样机在辽河油田长北项目ZJ70D 钻机上试验成功以来,截至2009 12,已有22台配套在新型电驱动钻机上。

目前,国内对钻井防喷器装卸系统的研究制造已普遍受到关注,这类产品将向提升能力更强、自动化程度更高和更好地满足H SE 要求方向发展[3 4]。

2 结构原理及技术参数

钻机用防喷器装卸系统结构原理及技术方案如图1

。

1 装卸系统轨道;

2 移动小车;

3 液压起升装置;

4 推进液压缸;

5 支座;

6 吊耳;

7 滑轮;

8 起升钢丝绳;

9 连接板;

10 滑轮挡板;11 动滑轮组;12 液压马达;13 主动滚轮;14 从动滚轮;15 液压管线;16 液压控制台

图1 防喷器装卸系统

2.1 结构

将防喷器组的安装分解为2个主要动作: 将防喷器组提升以及下放;!将防喷器组提起后移送

并放置到井口。

防喷器组提升及下放是通过滑轮和钢丝绳将液压缸活塞杆水平移动改变为垂直移动,即为升降作业。为了使钢丝绳两端提吊力平衡,在2个动滑轮之间的一根钢丝绳中部要绕过一个固定在吊装装置骨架上的平衡滑轮。

防喷器组提起后移送采用液压马达经减速后驱

动滚轮在轨道上水平移动,通过滚轮架、支架体和吊装装置骨架来实现所起吊设备的水平移动。2.2 主要设计参数

额定提升载荷

600kN 提升高度

3.2m 提升速度(额定载荷时)0.8m /min 下放速度 1.6m /min 水平行走速度

11m /min 液压系统额定工作压力21M Pa 液压系统额定工作流量

120L/min

∀

65∀ 第39卷 第9期 马永刚,等:石油钻机用防喷器装卸系统研制及应用