海洋模块钻机液压系统故障分析及改进

随着海洋石油模块钻机自动化、数字化快速发展,近年来液压驱动的自动化设备在新建模块钻机上的数量和占比越来越高,但液压系统的整体工艺流程设计和综合液压站的配置不合理,造成了系统发热、终端设备可靠性降低等故障现象,给钻完井作业带来了诸多困扰和时效损失。提出了模块钻机液压系统工艺流程设计优化方案,对综合液压站的配置选型和控制系统提出了改进措施并在新建模块钻机项目中进行了实施和验证,解决了遗留多年的疑难问题,提高了综合液压站和终端设备的可靠性和安全性,节约了建造和使用成本,取得了良好的应用效果,为钻机作业现场解决疑难问题提供了有利指导。     

海洋钻机液压滑移系统常见问题及策略

液压滑移系统是海洋钻机的关键系统设备之一,在钻机作业过程中发挥重要的作用,关系到整个钻机的稳定运行。随着社会的进步,项目技术要求越来越高,液压滑移系统在设计生产和运行过程中出现了一些问题不能满足相关要求,影响海洋钻井作业的正常进行。本文结合海洋钻机工程实践就项目液压滑移系统出现的问题进行阐述和探讨,并探讨改进策略,为海洋钻机液压滑移系统项目管理提供参考。     

基于FMEA的海上平台钻机电控系统的失效风险评估

针对海上平台设备的故障现象,为了提高钻机核心装置电控系统的可靠性,促进钻机安全稳定作业。分析了钻机电控系统的故障模型,建立了钻机电控系统故障树;采用FMEA对钻机电控系统的失效风险进行了评估,确定了电控系统的各故障模式的严重度、发生频度和可探测度,进而计算了故障风险数;根据评估结果,提出了控制电控系统失效模型的改进措施。结果表明:电控系统故障树便于更加直观地了解系统内故障模式的逻辑关系和相互响应效果;部件功能失效、部件变质和部件老化是海上平台钻机电控系统失效的最大风险故障模式;相关管理人员需加强钻前检验工作和部件维保计划,优先考虑对老旧钻机设备的电控系统部件进行检查和更换,以有效地控制故障模式。     

海洋平台连续起下钻钻机及关键设备研究

针对当前常规海洋自升式钻井平台钻井作业采用间歇起下钻方式存在的起下钻作业时间长、井下复杂情况多等缺点，提出了一种全新概念海洋自升式钻井平台的连续起下钻钻机，完成了连续起下钻作业流程确定、立根长度确定、连续起下钻系统、排管机、集成控制系统等关键技术和设备设计。该钻机配套常规顶驱，通过采用新增连续起下钻系统设备，改进排管机和集成控制系统的方式实现连续起下钻作业，实现在高位进行钻柱提放、管具上卸扣、钻井液收集等功能，最大起下钻速度可达2 160 m/h，与现有钻机相比，能够大幅提高钻井作业效率，降低井下压力波动，技术跨度相对较小，具有较好的可应用实施性。     

液压勘察船钻机电液复合集成控制系统研制与应用

设计开发了一种全液压勘察船钻机,该钻机采用电液复合驱动控制技术,实现了整套钻探系统的集成化操控。举升系统、顶驱、管子处理系统等主要设备均采用液压控制,功率利用率高,钻井成本低,防爆、安全性好。通过开发电液复合集成控制系统,利用举升油缸取代了传统绞车来完成钻具提升/下放作业,简化了天车,取消了传统绞车和游车,简化了机械传动流程;通过电液控制,实现液压顶驱的无级调速;开发的自动化管柱处理系统,实现机械化工具代替人工进行作业,降低人工成本,减少工人劳动强度;通过配套集成化司钻操控终端,实现多个被控设备的远程监视和操作。该钻机已完成多次海试,并进行了项目的验收,目前正在南海进行取样作业。集成控制系统的研制,实现了勘察船液压钻机装备的国产化,提高了我国在勘察船钻机领域设计和制造水平。     

中石化胜利石油工程公司研制成功钻井管柱自动化处理系统

正为提高钻井设备的自动化水平,降低劳动强度和钻井作业安全风险,胜利石油工程公司研制了DREAM50钻井管柱自动化处理系统。该系统可实现钻修井过程中管柱输送与运移、钻进作业与起下钻自动化,最大限度地避免人与管柱的直接接触,降低操作安全风险。采用钻井管柱自动化处理系统不会改变现有钻井工艺流程,若出现无法快速排除的故障,可转换成人工钻井作业。该系统不但适用于在役钻机自动化     

深水半潜式钻井平台钻机选型

深水钻机是半潜式钻井平台关键设备,如何选择,配置深水钻机系统是设计与建造我国第六代半潜式钻井平台首要问题.从深水钻机并行和离线操作能力与配置、作业效率、可变载荷及专利影响等方面论证了深水海洋钻机模式选型问题.常规深水海洋钻机、离线钻机和双井架钻机结构特点、应用情况以及离线操作配置分析表明,离线作业配置越完整全面,作业效率提升越大.以甘特图和深水钻井实例详细分解、探讨双井架钻机作业机理,即在工序之间进行并行作业和工序内进行离线作业.对比分析3种深水海洋钻机钻单井、钻多井及完井作业效率,发现双井架钻机相对离线钻机和常规钻机可大幅度提高作业效率,但双井架钻机系统质量增加,且受专利影响,成本增加.采用增量净现值模型综合各种影响因素分析表明:双井架钻机总体优干离线钻机.图7表5参17     

海洋钻井集中控制司钻房的设计与试验

海洋钻井集中控制司钻房集电、气、液及仪表控制于一体,是海洋石油钻机的控制中枢,其性能的好坏直接关系到整座平台钻机的生产效率。鉴于此,通过开展对海洋司钻房总体结构方案研究,设计了正压通风系统、集成控制系统和显示系统。根据设备生产的工艺流程,开发了人机界面的应用软件,实现了集中控制钻井作业和管具移运作业控制功能;优化了司钻控制房内部结构和布局,降低了司钻操作劳动强度,提高了生产效率。试验验证结果表明:该司钻房设计合理、安全可靠、运行平稳,具有明显的创新性和实用性,满足海洋移动平台设计要求。该司钻房实现了在工作环境、生产效率和安全性3方面的重大改进,特别适用于控制集中和自动化程度要求高的钻井平台上作业,并具有较大的适用范围。     

支持套管钻井的液压钻机

用油田套管边钻边封隔井眼,是一项能够降低钻井成本的重大技术进步。文中概述适合套管钻井的液压钻机及其设计特点和相关设备,包括：（１）套管钻井系统以及４台新一代钻机／操作系统的改进情况;（２）采用模块化和液压动力系统的３台混合型钻机和１台套管钻钻机;（３）可编程逻辑控制系统;（４）绞车、顶驱装置、泥浆泵驱动系统,转盘及电力系统。最后回顾４台新一代钻机的现场作业情况。     

起下钻自动灌浆系统在海洋修井机上的应用

为解决海洋修井机修井作业起下钻过程中人为操作失误问题高发、人员劳动强度大、作业效率低的问题,开发了起下钻自动灌浆系统,以确保作业安全,提高作业效率。由PLC、HMI及传感器组成的起下钻自动灌浆系统,进行数据采集、系统的故障自诊断、内部程序逻辑运算、异常工况声光报警提示等功能,实现计量泵的自动起停控制、井下工况自动判断、起下钻作业全程自动监控及事故报警功能。起下钻自动灌浆系统为海洋平台修井作业起下钻过程提供安全、科学、高效的设备保障。     

海上欠平衡钻井最新进展与发展趋势

欠平衡钻井技术已经在陆地油气田开发中得到了广泛的推广和应用,由于作业环境的特殊性,在海上的应用相对较少。目前欠平衡钻井技术在海上推广应用中存在的主要问题涉及平台甲板空间、安全环保、组织管理模式等方面。近年来,随着新型工具的开发和技术的发展,这些问题正在逐步得到解决。海上欠平衡钻井最新进展包括先进的井下工具的开发、设备的模块化与小型化、对油藏分析与研究的高度重视以及工作船与欠平衡钻井设备的一体化。钻井平台与欠平衡钻井设备的一体化是海上欠平衡钻井的发展趋势。     

火车式钻机整体移运系统的研制

针对目前丛式井钻机移运系统存在的搬迁过程费时、费力、费用高等问题,研制了火车式钻机整体移运系统。将钻机的井架底座模块和所有配套设备,安装在带车轮的火车式钻机整体移运系统上,利用钻机自带的液压动力源,驱动液压油缸做伸缩运动,实现了整套钻机在丛式井槽间的整体快速移运,拆卸和安装工作量少,移运高效,运行经济、安全。现场100多口井的钻井作业结果表明,安装整体移运系统的钻机平均搬迁时间不超过4 h,操作工人也只需4人,极大地提高了钻井综合效益。     

COSL Signs Rig Equipment Contract with US Company

China Oilfield Services Limited (COSL), the leading integrated oilfield services provider in China for the offshore oil market, has recently signed an equipment purchase contract with the US-based National Oilwell L.P. Under the US$30-million contract, National Oilwell provide four sets of equipment for COSL's new 400-feet jack-up drilling rig under construction, consisting of a drilling system, a mud mixing and solid controlling system,a BOP handling system and a rig jacking system.National Oilwell will provide the drilling system on EPC basis, including its design, construction,equipment supply and commissioning.     

海洋液压模块钻机关键技术及应用前景分析

海洋液压模块钻机在国外已经有应用,其液压技术和自动化技术的显著优势,使其成为未来海洋钻机发展的新趋势,而国内还未见有研发和应用的先例。为使海洋液压模块钻机更好地在国内推广,从国产化生产制造角度,总结了当前国内海洋液压模块钻机研发的关键技术和关键设备。从现场应用角度,分析了海洋液压模块钻机的应用优势和劣势,推广应用的意义及需克服的障碍,并分析了应用前景,给出了发展应用的建议。分析得出,海洋液压模块钻机的国产化,在国内已具备技术攻关和市场环境等推广条件,应予以积极研发。     

番禺30-1气田钻机DES模块吊装强度分析

7000m海洋模块钻机是番禺30-1气田开发工程的关键装备,文章介绍了该模块钻机海上吊装工程概况,针对现场实际情况,对原定的吊装方案进行了改进。为了合理评估吊点结构的安全性,应用ANSYS软件对吊点结构进行了有限元分析。结果表明,吊点结构能满足起重船吊装作业的安全要求,为DES模块海上吊装方案的确定提供了可靠的依据。对海洋模块钻机的海上吊装提出了建议。     

海底钻机及其研究进展

为节省钻井成本及避免海洋环境和恶劣天气对钻井作业的干扰,提出了海底钻机的概念。阐述了海底钻机的原理,介绍了国外2种海底钻机的结构、运作程序以及钻机关键设备的功能,对比分析了海底钻机与常规浮式钻井装备预期的经济效益。最后针对海底钻机国产化提出建议:国内应加强对海底钻机材料及自动化程度的跟踪研究;在石油工程相关领域的技术研发和装备制造过程中可以借鉴海底钻机模块化设计技术、加工制造技术、水下安装技术、智能作业技术以及远程控制技术等;国内可以从用于深水海底自动取样、浅钻设备入手,开始关键设备的研发试验。     

联合仿真在折臂吊设计中的应用

针对石油钻井行业研发的自动化机具设备控制系统复杂、试制成本高的问题,探讨了联合仿真环节在设备研发过程中的应用,并以海洋钻井平台的折臂吊为例,利用Simulation X对该设备进行了机、电和液的联合仿真。将仿真结果与设计参数进行对比,验证了在海洋平台自动化机具的设计过程中加入联合仿真环节能够针对设备的设计参数进行有效验证,同时相对于传统的PLC程序仿真调试而言,能够对系统的电控程序进行更接近于真实现场环境的调试。     

LZ900/73-3500型连续管复合钻机研制

现有的连续管钻机不能使用常规管柱进行作业。依托国家科技重大专项课题,研制了LZ900/73-3500型连续管复合钻机,突破了轻量化注入头、下沉式滚筒、三折叠液压导向器、伸缩式门型井架、电液一体化集成控制系统等关键技术。现场试验表明,该钻机既可使用连续管,也可使用常规管柱,可进行钻前准备、井筒处理、钻进以及钻后完井作业。采用模块化结构,一体化运行,提高了侧钻井全过程的作业效率,并降低劳动强度、节省成本。     

钻井平台供配电可靠性方案优化

现代化机械的大量应用对于钻井平台电力系统的安全性和可靠性提出了更高的要求。为保证电子设备在使用环境复杂严峻的钻井平台上的平稳应用,除了提高设备本身的可靠性和电磁兼容能力外,还需要从增加冗余度和提高供电质量这两方面入手。该文主要从供电冗余和UPS电源两方面,结合海洋钻机的实际应用进行分析,提出了一种可行性方案,并在实践中加以运用,取得了较好的实际效果,对进行平台电力二次系统的供电可靠性设计和优化提供有益参考。