浮式平台修井机方案研究

针对目标油田新型立柱式生产平台的技术要求,充分调研国际现有立柱式平台钻修机的应用情况,分析修井工艺系统的特点及修井工艺的设计原则,制定了针对目标平台的修井工艺流程,进行修井装置合理配备研究。     

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文章介绍了一种能满足小井眼钻井、定向井、侧钻井及修井等作业的全液压驱动方式的钻修两用顶部驱动装置的结构特点、工作机理和结构仿真研究工作。在该装置的研制过程中,采用机械自动化设计软件（Pro/engineer),通过建立各零部件的三维实体模型、结构装配、干涉检验、力学分析,实现了对DQ－30Y钻修两用顶驱装置的结构仿真研究。找到了该装置在原零部件设计中和装配中存在的问题,及时修改设计方案,并将发现的问题和修改意见反馈到试制单位,从而缩短了该产品的研制周期,降低了研制成本,提高了该产品的可靠性和市场竞争能力。     

DQ-20Y钻修两用顶部驱动装置通过鉴定

2000年12月5日,我国第一部全液压驱动顶驱—DQ-20Y钻修两用顶部驱动装置,通过了中国石油天然气集团公司科技成果鉴定 　　DQ-20Y钻修两 用顶部戏支装置是为满足钻井、老井加深、开窗侧钻、加密井、小井眼钻井等作业要求开发的钻修井装备,由大港油田新世纪机械制造有限公司和石油勘探开发科学研究院共同研制,装置由顶驱本体、液压工作站和电控系统3个部分组成,结构完善,可实现无程控制,其名义钻井深度（φ127mm钻杆）2000m,修井深度4600m,主轴连续工作扭矩23kN.m,最大卸扣扭矩50kn.m,主轴转速0-180r/min,可实现正反转和无级调速,该装置性能先进,功能齐全,工作安全可靠,满足了钻井及修井作业的需要,受到现场操作人员的好评.     

海洋无钻修机平台修井作业方式

对目前我国海洋油气田无钻修机平台修井作业方式进行调研,对已经应用成熟的搬迁修井机、液压修井机、连续油管修井和投捞潜油电泵等作业方式进行综述,论证各项作业方式所适用的条件,并对技术局限性进行分析。根据我国国内海洋油气田的开发情况,制约无钻修机平台修井的瓶颈在于提高作业时效和降低作业费用。对国内海洋油气田开发趋势进行分析,未来无钻修机平台修井作业方式将有较大改进。对无钻修机平台修井作业方式进行思考和展望,整理海洋无钻修机平台修井的思路,为海洋平台开发和修井作业提供参考。     

水平井修井扭矩式万向节研制与应用

随着目前油田水平井、侧钻水平井钻井数量的增多,后期的水平井修井也与日俱增,同常规修井技术相比,水平井修井作业时存在的管柱下入困难、钻压难以传送及扭矩偏大问题,一直是困绕该类井修井的技术难题。为此,研制了扭矩式万向节水平井修井专用辅助工具。该工具主要由球形上接头、钢球、球形锁紧套、球形下接头等组成,可以在轴向上产生±5°的弯曲,既有利于降低修井管柱的刚性,又对管柱有一定的导向作用,从而能有效解决水平井修井时存在的主要技术难题。现场应用表明,该工具可以合理安装在修井作业管柱上,操作简单,使用方便,降低了侧钻井、水平井修井作业的施工难度。     

海洋钻修机模块划分研究

根据机械产品模块的划分方法,制订了海洋钻修机模块的划分原则和总体布局,进而提出海洋钻修机模块划分的4个方法:①依据质量划分模块;②依据结构相关性划分模块;③依据功能完整性划分模块;④依据移运性能划分模块。根据该模块划分方法,确定了海洋钻修机模块快速移运的方案。按此方案划分的钻修机模块数量少,各模块的质量适中,使用吨位较小的运输驳船就可以实现钻修机的搬迁工作。     

LIFTBOAT平台在海洋油田的应用分析

受海洋油田已生产(采油)平台上空间、钻修井机能力资源配置等的限制,钻调整井、大修井、压裂、酸化等增产作业难以开展,如由钻井船停靠实施相关增产作业将大大增加成本,延长作业周期。LIFTBOAT多功能平台带3个圆柱形桩腿,自带航行推进器与控制系统,桩腿为电控液压马达驱动齿条,具备自升式钻井船的升降功能,能完成各功能橇块在海上运输以及组装,为钻修机提供迅速、经济的运输和作业平台,实现近距离快速搬迁和工作。LIFTBOAT多功能平台作业成本低,可降低油田开发的综合成本。     

2250kN海洋钻修机模块设计

为配套海上采油平台而设计了2 250 k N海洋钻修机模块。2 250 k N海洋钻修机模块在设计上充分满足平台布局要求紧凑性和模块化的要求,采用联合驱动的传动系统设计也满足用户对钻机模块经济性的要求。井架结构设计打破常规,采用从基段两侧进钻杆的方案及自升式结构,可满足钻机在不同区位作业的便捷性要求。绞车采用交流变频联合驱动的传动形式,底座采用大模块化的结构形式,从而满足CEPI和CEPJ固定式采油平台钻机作业区域小和移动跨距大的需求。该钻机设计中采用的一些新方法可降低固定式平台钻修机模块的建造成本,亦可缩短建造周期。     

浅海采修一体化平台的结构设计

为满足浅海采油平台修井作业的需要 ,研制成浅海采修一体化平台。该平台主要由固定式桩基平台和移动修井模块组成。移动式修井作业模块可通过吊装搬运 ,对不同采油平台实施修井作业 ,避免了海上平台的复杂安装 ,1套修井模块可服务于多座井组采油平台。现场应用表明 ,该平台大大提高了修井模块的利用率 ,降低了修井作业成本     

海洋钻修机模块结构耐久性评估

为了对海洋钻修机模块结构进行耐久性评估,基于层次分析法对服役中的钻修机模块结构耐久性问题展开研究,提出了耐久性评估的15个指标,并结合模糊隶属度函数与专家评定方法来确定钢结构的耐久性级别。该方法在保证评估结果准确的前提下,避免了钢结构耐久性评估的复杂运算。以南海海域某钻修机为例,结合该钻修机模块结构的服役数据,应用层次分析法对其进行了耐久性评估。评估结果表明,该钻修机模块结构耐久性级别为Ⅱ级,整体耐久性较好,可继续安全服役。     

ZJ20K模块化钻机的研制

我国中小型钻机普遍存在移运不方便,搬迁安装时间长,拆装工作量大,运输车次多等问题,已不能适国内外钻井市场的需要,为组队到加拿大钻井,设计并制造了ZJ20K模块化钻机,该型钻机由13个模块组成,各模块功能相对独立,运输时只用13个车次,钻机最大钩载1200KN,绞车额定功率330KW,可钻井深2000m,钻机研制中的一些设计方案,例如减少不必要的动力储备,使主机和机泵组的功率有较大降低,以及主传动采用柴油机加阿里森传动箱传动以提高;功率利用率等,对我国中小型钻机的设计制造有一定的借鉴作用。／     

浅海采修一体化平台的结构设计

为满足浅海采油平台修井作业的需要,研制成浅海采修一体化平台.该平台主要由固定式桩基平台和移动修井模块组成.移动式修井作业模块可通过吊装搬运,对不同采油平台实施修井作业,避免了海上平台的复杂安装,1套修井模块可服务于多座井组采油平台.现场应用表明,该平台大大提高了修井模块的利用率,降低了修井作业成本.     

延展胀开式表层套管钻井专用钻鞋的研制与应用

套管钻井技术是一项世界范围内钻井领域降低钻井成本的革命性新技术,钻鞋是表层套管钻井最核心的技术。国外公司生产的钻鞋价格昂贵,不利于表层套管钻井技术在国内的应用与发展。因此开展了延展胀开式表层套管钻井专用钻鞋的研制与应用。文中重点阐述了所设计钻鞋的结构设计、工作原理、室内试验和现场试验。现场试验表明,该钻鞋设计合理,动作灵活可靠,完钻后易于钻除和表层固井施工,满足现场使用要求。该钻鞋的研制提高了大庆油田表层套管钻井整体的技术水平,有利于套管钻井技术的应用和发展。     

謦井用QZB-50型撬装泵设计与现场使用

油田修井作业使用的撬装泵主要完成修井作业中洗井、冲砂，打水泥塞、替浆、钻水泥塞、循环、试压等工作，要求泵的排量大、压力高、功率储备高，1台泵能完成修井作业的各项工作。目前，油田修井作业现场使用的撬装泵以固井、压裂泵为主，冲程短，功率低，修1口井需要多台设备联合作业，不能满足现代修井作业工艺的需要。QZB-50型撬装泵是根据修井现场实际需要，结合国内外修井作业泵的特点，开发研制的新型修井作业泵。该套设备排量大、压力高、功率储备高，满足了现代修井作业的要求。     

海洋模块钻修机完整性管理系统开发

为了实现海洋模块钻修机的完整性管理,以结构完整性管理为指导思想,按照数据、评估、策略和规划4个过程要素设计了海洋模块钻修机完整性管理系统的整体框架,并制定了钻修机的风险评估方法及检测维修策略。系统采用以C/S体系结构为主、B/S体系结构为辅的混合技术架构,软件采用数据接口技术实现信息的共享与同步,提供稳定性评估、耐久性分析、疲劳寿命分析及安全分析、检修策略与规划等功能。将该软件应用于南海海域的某钻修机上,应用结果表明,软件可以满足海洋模块钻修机完整性管理与评价的基本要求。系统进一步的发展方向是优化智能决策方法,利用云计算方法提高数据存储的可靠性、安全性与完整性。     

XJ40型橇装式电驱动修井机

针对目前油田为各型修井机提供动力的柴油机的工作效率仅为50%,不仅作业成本高,而且还存在噪声污染和排放废气等问题,研制了XJ40型橇装式电驱动修井机。该电驱动修井机采用模块化设计,整机分为调速电动机及控制模块、传动系统模块、绞车及盘式刹车模块、液压控制模块及橇装底盘等5大模块,具有结构简单、占地面积小、操作方便和环保节能等优点。现场试验结果表明,采用该修井机进行一般的修井作业,工作效率比传统的通井机、修井机高10%左右,动力费用约为传统修井作业设备的52.3%,无废气排放,噪声低,满足了现代化施工的环保要求。     

钻修机井架承载能力评估系统软件开发

针对现有钻修机井架承载能力和稳定性计算软件存在的不足,结合现场测试数据以及有限元分析软件,开发了钻修机井架承载能力评估系统软件。该评估系统软件采用VB设计用户界面,采用菜单框架结构,包括登陆界面、模块选择主菜单以及各功能模块界面。该软件可以后台调用ANSYS软件,实现井架的有限元计算,并将分析结果实时显示在界面中;同时可以结合现场加载应力测试数据对井架进行稳定性分析和承载能力评估。实例验证结果表明,钻修机井架承载能力评估系统软件可以很好地实现预定功能,界面简洁,操作方便。     

组合型钻修机模块建造技术——以PL19-3油田二期开发工程项目为例

PL19-3油田二期开发工程项目钻修机模块(DCWR-C)是我国海上第一个销式连接的组合型钻修机模块。针对该模块建造中所面临的各橇块钢销连接精度控制、结构焊接变形控制、组装后整体尺寸误差控制、橇块重量控制、二次组装误差控制等施工难点,结合现场施工资源,制定了一套合理严密的施工工艺方案,提前完成了该钻修机模块的海上安装任务,创造直接经济效益100万元人民币。这种销式连接组合型钻修机模块在陆地建造不需要重型滑道、码头,出海装船不需要大型浮吊、驳船,海上安装只需使用平台上吊机,具有拆装方便、可重复利用等优点,其施工工艺和建造经验可推广应用到其他类似海洋工程项目。     

HXJ135E人工岛海洋钻修机的研制

月东油田A岛为典型人工岛,井口呈双排直线排列,采用直线式抽油机采油,岛区空间紧凑,常规海洋钻修机不能满足作业要求。鉴于此,研制了HXJ135E人工岛海洋钻修机。该钻修机采用一体化高位钻台及管子堆场结构,可适应月东油田A岛直线式抽油机作业要求;采用小模块结构,减小设备安装对大型吊机的依赖性;采用大推力步进式液压缸移动结构,伸缩式和折叠式管线槽和电缆结构,满足钻修机丛式井移动作业要求。有限元分析与模拟试验结果表明,在各种大钩载荷下,HXJ135E人工岛海洋钻修机的强度、刚度和稳定性均满足设计要求,结构应力均符合API相关规范要求。     

7000 m极地轮轨钻机固控系统的研制

国内极地轮轨钻机所配套的固控系统目前并没有系统性研究和较为成熟的方案。鉴于此,结合国内外极地轮轨钻机固控系统配套要求,研制了7 000 m极地轮轨钻机固控系统,并优化和完善了固控系统配套方案、设备布局和工艺流程等。7 000 m极地轮轨钻机固控系统通过采用模块化设计,各模块功能独立,实现了模块间连接方式简单、快捷;罐体底部采用保温结构,罐体内部布置蒸汽加热管线,实现了固控系统在低温环境下的正常工作;岩屑输送系统采用两种工作模式,满足岩屑现场运输及排放要求。该系统在北极圈附近的钻井作业过程中,其保温棚内部实际温度达到5℃以上,各模块间密封可靠,底橇保温性能良好,能够确保钻井作业的正常进行。现场使用结果表明,该固控系统设计满足低温环境作业要求,适应俄罗斯及极地地区冻土层丛式井作业,其系统布局和钻井液处理工艺流程满足现场钻井需要。