深水半潛式鉆井平臺(tái)鉆井設(shè)備配置方案的探討

孫世忠

摘要：在深水半潛式鉆井平臺(tái)中，鉆井設(shè)備配置有著非常重要的作用，其設(shè)備配置方案的好壞直接關(guān)系到鉆井平臺(tái)的工作效率，因此，如何進(jìn)行鉆井設(shè)備配置方案問(wèn)題一定要加以重視?；诖?，文中筆者從井架作業(yè)系統(tǒng)入手，在對(duì)雙聯(lián)井架主輔井口作業(yè)系統(tǒng)和一個(gè)半井架作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析的基礎(chǔ)上進(jìn)而簡(jiǎn)單敘述了BOP與采油樹(shù)處理設(shè)備和隔水管移運(yùn)設(shè)備與張緊系統(tǒng)，最后對(duì)鉆柱運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償裝置中主動(dòng)補(bǔ)償絞車(chē)與天車(chē)型鉆柱運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償兩種裝置類(lèi)型進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，以期能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)出一種優(yōu)秀的鉆井設(shè)備配置方案提供一定的參考意義和基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：半潛式；配置方案；鉆井平臺(tái)

一、前言

鉆井設(shè)備的配置是深水半潛式鉆井平臺(tái)非常重要的一部分，鉆井設(shè)備的配制會(huì)直接影響平臺(tái)的工作效率，必須高度重視。由于石油行業(yè)的快速發(fā)展，鉆井設(shè)備技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。在深水半潛式鉆井平臺(tái)中鉆井設(shè)備的配置是為其確定某些主要參數(shù)提供依據(jù)。這篇文章沒(méi)有對(duì)常規(guī)的通用鉆井設(shè)備進(jìn)行討論，僅僅討論了一些重要的鉆井設(shè)備對(duì)深水半潛式鉆井平臺(tái)的規(guī)模、性能及整體布局所產(chǎn)生的影響。

二、鉆井井架運(yùn)行系統(tǒng)

（1）雙聯(lián)井架運(yùn)行系統(tǒng)

在半潛式鉆井平臺(tái)使用的前期，所采用的井架運(yùn)行系統(tǒng)都是單井運(yùn)行系統(tǒng)，其運(yùn)行系統(tǒng)中只有一臺(tái)鉆機(jī)在運(yùn)行。單井運(yùn)行系統(tǒng)在鉆井作業(yè)中有著非常重要的作用，其不僅僅可以用于組裝、拆卸鉆桿和下放，同時(shí)，在進(jìn)行回收水下器具時(shí)也同樣適用，這也使得單井口作業(yè)系統(tǒng)在鉆井作業(yè)中占有非常大的比例。目前，從事石油行業(yè)的專(zhuān)業(yè)人員提出了使兩個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行的想法。這個(gè)想法在很大的程度上增加了鉆井的工作能力，不過(guò)耗費(fèi)也比較高。West Venture半潛式鉆井平臺(tái)竣工于2000年，其鉆井井架運(yùn)行系統(tǒng)采用的就是雙聯(lián)井架運(yùn)行系統(tǒng)。

雙聯(lián)井架鉆井運(yùn)行系統(tǒng)在不同的運(yùn)行條件下，雙聯(lián)井架運(yùn)行系統(tǒng)都能減少大部分的工作時(shí)間。雙聯(lián)井架運(yùn)行系統(tǒng)的提出打破了常規(guī)的鉆井運(yùn)行系統(tǒng)的模式，使深海半潛式鉆井平臺(tái)鉆井運(yùn)行的理念得到了突破性的發(fā)展。

在進(jìn)行單井作業(yè)時(shí)，雙聯(lián)井架主輔井口鉆井作業(yè)系統(tǒng)不僅僅可以用于組裝、拆卸鉆桿和下放，同時(shí)，在進(jìn)行回收水下器具時(shí)也同樣適用。在水下工作的時(shí)候，多井口可以同時(shí)運(yùn)行，并且還不會(huì)影響鉆井中其他裝置的安裝

（2）一個(gè)半井架工作系統(tǒng)

一個(gè)半井架工作系統(tǒng)即處于雙井架系統(tǒng)和單井架系統(tǒng)之間的一種井架工作系統(tǒng)。相對(duì)于單井架工作系統(tǒng)而言，一個(gè)半井架工作系統(tǒng)的運(yùn)行能力較強(qiáng)，一個(gè)半井架工作系統(tǒng)的重量輕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、體積小且耗能低。在鉆井工作中，一個(gè)半井架工作系統(tǒng)就會(huì)利用井架內(nèi)的接立根系統(tǒng)將套管及鉆具立根放到指定的梁上。在工作結(jié)束的回收工作中，還能利用隔水管的滑移系統(tǒng)將隔水管柱從井口移開(kāi)。一個(gè)半井架工作系統(tǒng)中，BOP和采油樹(shù)系統(tǒng)是分開(kāi)放置的，為了讓它們?cè)诓煌奈恢靡材芡瑫r(shí)進(jìn)行工作。

雙聯(lián)井架裝置是現(xiàn)今深海半潛式鉆井平臺(tái)的一個(gè)非常明顯的標(biāo)志。但是其專(zhuān)利已經(jīng)被Transocean公司所申請(qǐng)所有了，如果現(xiàn)在再使用雙聯(lián)井架裝置就需要付出一些專(zhuān)利費(fèi)用。因此，一個(gè)半井架作業(yè)系統(tǒng)是深水半潛式平臺(tái)鉆井設(shè)備配置中的一個(gè)非常好的選擇。

三、BOP與采油樹(shù)處理設(shè)備

半潛式鉆井平臺(tái)兩個(gè)重要的鉆井設(shè)備就是BOP和采油樹(shù)，將它們從平臺(tái)上安裝到深水下并且在使用完之后再回收到平臺(tái)上是一件非常繁瑣的過(guò)程。深水半潛式鉆井平臺(tái)中至關(guān)重要的一部分就是BOP與采油樹(shù)處理設(shè)備包，它的存在會(huì)影響到整個(gè)深水半潛式鉆井平臺(tái)的主要規(guī)模和整體布局。

在BOP和采油樹(shù)處理設(shè)備安裝之前，要考慮到它的組成、拆解、運(yùn)輸、維修等需要的要求。對(duì)此，所采用的安裝方式主要有兩種：一是從中央月池的同側(cè)進(jìn)行下放，此安裝過(guò)程中只需要起重機(jī)和移動(dòng)撬等設(shè)備，這種安裝方式只能一個(gè)一個(gè)的安裝，BOP和采油樹(shù)不能同時(shí)進(jìn)行。采用同側(cè)下放的方式中，鉆井平臺(tái)中有一個(gè)特色設(shè)備即BOP升降機(jī)，BOP升降裝置可以通過(guò)BOP滑移裝置進(jìn)行升降和移動(dòng)，使其能在月池中進(jìn)行移動(dòng)并送到主井口的下面。二是從中央月池的兩側(cè)進(jìn)行下放，其下放過(guò)程中需要起重機(jī)、移動(dòng)撬和臺(tái)車(chē)等設(shè)備，并且BOP和采油樹(shù)可以同時(shí)進(jìn)行下放。

四、隔水管移運(yùn)設(shè)備與張緊系統(tǒng)

不同的隔水管放置方式就會(huì)需要配置不同的隔水管移運(yùn)設(shè)備。通常情況下，臥式隔水管的放置方案有隔水管水平輸送機(jī)和隔水管用起重機(jī)兩種，而隔水管水平輸送機(jī)主要是將隔水管輸送至井架處；隔水管用起重機(jī)的起重能力一般在35到40噸之間。另外，立式隔水管的放置方案除要求需配備隔水管用起重機(jī)外還需要一些其他的輔助器材，如隔水管起重機(jī)。

由于隔水管的擺放方式和長(zhǎng)度的不同，所使用的起重機(jī)也會(huì)各不相同。當(dāng)隔水管是臥式擺放時(shí)，隔水管起重機(jī)也要采用臥式的，通過(guò)將隔水管移動(dòng)到水平輸送機(jī)上，進(jìn)而運(yùn)輸?shù)骄艽箝T(mén)。當(dāng)隔水管用立式排放時(shí)，利用隔水管托架將隔水管送到井架之中，然后再使用隔水管拖車(chē)和隔水管起重機(jī)等裝置將其放在指定的梁上。

在深水半潛式鉆井平臺(tái)中有著兩種隔水管張緊系統(tǒng)：一種有導(dǎo)向繩和一種沒(méi)有導(dǎo)向繩。由于導(dǎo)向繩的存在，隔水管張緊系統(tǒng)中就會(huì)有滑輪組，滑輪組可以使張緊系統(tǒng)的張緊升沉補(bǔ)償行程變?yōu)橐簤焊谆钊谐痰脑S多倍，伴隨著的，補(bǔ)償液壓缸的參數(shù)也會(huì)變大；而沒(méi)有導(dǎo)向繩的隔水管張緊系統(tǒng)恰恰與其相反，由于沒(méi)有滑輪組的存在，其補(bǔ)償行程和液壓缸的活塞行程大致相同，補(bǔ)償液壓缸的參數(shù)也會(huì)變小。

五、鉆柱運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償裝置

目前，主要有以下三種類(lèi)型鉆柱運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償裝置：天車(chē)型鉆柱運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、游車(chē)型鉆柱運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、主動(dòng)補(bǔ)償絞車(chē)，下面主要對(duì)天車(chē)型鉆柱補(bǔ)償以及主動(dòng)補(bǔ)償絞車(chē)兩種裝置進(jìn)行仔細(xì)敘述。

1、天車(chē)型鉆柱補(bǔ)償裝置

天車(chē)型鉆柱補(bǔ)償裝置是能夠直接安裝在井架的天車(chē)臺(tái)上的，它是一種單獨(dú)的模塊化結(jié)構(gòu)。因?yàn)樘燔?chē)型鉆柱補(bǔ)償裝置大部分的結(jié)構(gòu)都處于井架和天車(chē)臺(tái)上，所以，要使用強(qiáng)度較大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特殊井架。因而，在建設(shè)的前期，就應(yīng)考慮到這種裝置和井架天車(chē)臺(tái)的協(xié)調(diào)性。天車(chē)型鉆柱補(bǔ)償裝置的質(zhì)量都超過(guò)了100噸，它的重量非常大?，F(xiàn)階段，在許多深水半潛式鉆井平臺(tái)中，天車(chē)型鉆柱補(bǔ)償裝置都已經(jīng)得到了應(yīng)用。

2、主動(dòng)補(bǔ)償絞車(chē)

主動(dòng)補(bǔ)償絞車(chē)所有功能不僅擁有老絞車(chē)具有的性能，還有主動(dòng)補(bǔ)償裝置由于鉆柱升沉運(yùn)動(dòng)的功能，它是浮式鉆井裝置的重大改革和創(chuàng)新。

伴隨著化工行業(yè)的快速發(fā)展，美國(guó)國(guó)民油井華高公司研發(fā)出了通過(guò)絞車(chē)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆柱的補(bǔ)償?shù)姆椒?，打破了以前的鉆柱運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)氖`。這種方法所使用的機(jī)械和控制技術(shù)都是最先進(jìn)的，不僅減少了鉆柱補(bǔ)償器的使用，而且還可以將剎車(chē)過(guò)程中所產(chǎn)生的能量回收利用，減少了能量的損失，并且提高了鉆井的工作效率，使其使用范圍在傳統(tǒng)絞車(chē)的基礎(chǔ)上變的更大。

在鉆井行業(yè)中，美國(guó)國(guó)民油井華高公司所設(shè)計(jì)研發(fā)的主動(dòng)補(bǔ)償絞車(chē)重新定義了補(bǔ)償精度和范圍的工作標(biāo)準(zhǔn)，使鉆井平臺(tái)工作時(shí)的操作范圍變的更大了，以便于這種裝置能很好地完成下列任務(wù)：傳統(tǒng)鉆井絞車(chē)操作；絞車(chē)全負(fù)載主動(dòng)升沉補(bǔ)償；鉆井和起下鉆；自動(dòng)送鉆；主動(dòng)補(bǔ)償放置BOP和隔水管。

AHD鉆井絞車(chē)是鉆井絞車(chē)的一個(gè)新的發(fā)展，已經(jīng)成功地在鉆井絞車(chē)中得到應(yīng)用。它不僅可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行能力，還有對(duì)鉆柱補(bǔ)償?shù)墓δ?。AHD鉆井絞車(chē)在深水半潛式鉆井平臺(tái)中是一種特殊的存在，雖然還沒(méi)有得到全面的應(yīng)用，但它依然是深水半潛式鉆井平臺(tái)中鉆機(jī)設(shè)備優(yōu)先選擇的鉆井絞車(chē)裝置。

六、結(jié)語(yǔ)

上文中簡(jiǎn)單敘述了幾種不同的鉆井設(shè)備配置方案對(duì)深水半潛式鉆井平臺(tái)的主要規(guī)模、性能及整體的布局規(guī)劃的一些影響和意義。在建設(shè)一個(gè)新的深水半潛式鉆井平臺(tái)的時(shí)候，平臺(tái)的主要規(guī)模及整體規(guī)劃都應(yīng)在建設(shè)之前進(jìn)行研究落實(shí)，以便于深水半潛式鉆井平臺(tái)的建設(shè)能夠安全快速的實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳軍：《深水半潛式鉆井平臺(tái)總體布局規(guī)劃研究》，《中國(guó)機(jī)械工程》，2009年19期

[2]劉海霞：《深海半潛式鉆井平臺(tái)的總布置》，《中國(guó)海洋平臺(tái)》，2007年03期