李春緒（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院海洋油氣工程,黑龍江　大慶　163318）

自動(dòng)化管子處理裝置在海洋鉆井作業(yè)中的應(yīng)用

李春緒
（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院海洋油氣工程,黑龍江大慶163318）

摘要：管子處理裝置在現(xiàn)代海洋鉆井過程中占有很大的比例，保證鉆井工作安全、有效進(jìn)行的前提即是高效、安全、連續(xù)的管子處理裝置系統(tǒng)。在論述了管子處理裝置系統(tǒng)在發(fā)展過程中的幾種關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,詳細(xì)敘述了管子處理裝置系統(tǒng)在海洋鉆井中每個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:海洋鉆井;管子處理裝置;自動(dòng)化

0　前言

管子處理在海洋鉆井過程中主要涉及到了以下幾個(gè)方面：各種管件以及鉆具在甲板上的移動(dòng)、進(jìn)行卸扣、接卸立根、內(nèi)根來回地移動(dòng)等。這樣就可以基于快速移動(dòng)的鉆井船上可以更加平穩(wěn)、高效地進(jìn)行各種連續(xù)性作業(yè)，例如說，移動(dòng)、拆卸、以及放置等。不僅加快了鉆井的速度，而且還縮短了鉆井了周期，在海上鉆井作業(yè)過程中，發(fā)揮了具大的作用。

1　管子處理系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

由于安全以及環(huán)保要求的提高，對(duì)海上鉆井實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)任務(wù)迫在眉急，管子處理系統(tǒng)在整個(gè)鉆井過程中占有非常重要的位置。管子處理系統(tǒng)的發(fā)展離不開以下幾種關(guān)鍵技術(shù)：第一，管理處理系統(tǒng)與鉆井中的鉆臺(tái)要有一個(gè)一樣的位置標(biāo)準(zhǔn)，這也是進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中最關(guān)鍵的一個(gè)問題，不僅要可以保證管柱移送到指定的位置中，而且還要順利地將接送管柱的作業(yè)完成；第二，在進(jìn)行管子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，不僅要具備處理鉆桿、鉆挺、以及套管的能力，由于油管以及鉆挺的長度不同，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中要設(shè)計(jì)管子處理系統(tǒng)可以處理到的長度范圍之內(nèi)；第三，在進(jìn)行設(shè)計(jì)管子處理系統(tǒng)時(shí)，一定要全面了解我國鉆井作業(yè)的實(shí)際情況，將我國鉆機(jī)的特點(diǎn)以及作業(yè)現(xiàn)場的適用性結(jié)合到一起，此外，還要認(rèn)真進(jìn)行剛度強(qiáng)度的充分校核，保證其能安全穩(wěn)定的工作，最后充分利用有效空間，充分全面地設(shè)計(jì)出一套結(jié)構(gòu)緊湊合理、具有較好的遠(yuǎn)程系統(tǒng)、適應(yīng)于我國的產(chǎn)品類型。

2　管子處理裝置在海洋鉆井作業(yè)中的應(yīng)用

2.1基本組成

第一，控制部分。對(duì)于管子操作系統(tǒng)來講，控制部分就如同人體的大腦一樣，是進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的信息控制以及傳輸中樞部分，在控制部分中對(duì)各種信息進(jìn)行處理，判斷，并且進(jìn)行一系列指令的發(fā)出。

第二，執(zhí)行部分。這一部分就如同人類的手腳一般，把收到來自于控制部分的信息轉(zhuǎn)變成各種機(jī)械指令，并且進(jìn)行作業(yè)。

第三，檢測部分。這一部分是用來進(jìn)行對(duì)執(zhí)行部分所執(zhí)行的作業(yè)內(nèi)容的最后結(jié)果進(jìn)行檢測，測量、以及監(jiān)控和反饋。

第四，機(jī)械部分。是將整個(gè)系統(tǒng)中的各種鉆具的操作進(jìn)行處理的一個(gè)部分。

2.2作業(yè)要求

在進(jìn)行管子處理裝置的設(shè)計(jì)過程中不僅要滿足強(qiáng)度的需求，還要滿足剛度的要求，將施工人員安全以及管子的處理工藝和技術(shù)全面考慮在內(nèi)。

第一，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)中的每個(gè)環(huán)節(jié)的作業(yè)都要滿足其要求，使每個(gè)流程的銜接做到順利、通暢，縮短鉆井周期，擔(dān)高作業(yè)效率。

第二，達(dá)到操作者的使用滿意度，提升管子的使用壽命，建設(shè)安全的作業(yè)環(huán)境，對(duì)進(jìn)行作業(yè)的空間進(jìn)行高效率的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。[1]

2.3操作流程

自動(dòng)化管子的處理作業(yè)主要是對(duì)位置、狀態(tài)、以及儲(chǔ)存方式的變換。在進(jìn)行鉆井作業(yè)過程中一般分為鉆桿、套管以及隔水管作業(yè)。

（1）鉆桿。第一，把用來鉆井的鉆桿輸送到甲板上然后到輸送到鉆臺(tái)上；第二，在鉆臺(tái)上進(jìn)行上卸扣作用操作；第三，對(duì)立根的自動(dòng)排放是通過井架里的自動(dòng)排放系統(tǒng)得以完成，并且進(jìn)行從立根盒到井口間位置的移動(dòng)。

（2）套管。對(duì)于一些小直徑的套管作業(yè)流程工藝則與鉆桿十分的相似，并且可以通過主鉆的作用，借助輔鉆完成整體套管工作，使得這項(xiàng)任務(wù)更具獨(dú)立特征。進(jìn)行套管工作時(shí)，需要依托貓道的功能，發(fā)揮輸送作用，使鉆臺(tái)位置能夠獲取相關(guān)作業(yè)用具，之后在轉(zhuǎn)盤上借助頂驅(qū)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，將需要對(duì)接的部分進(jìn)行緊扣，完成最后下放操作。當(dāng)套管任務(wù)應(yīng)用材料較為粗大的情況下，可以利用多功能大型機(jī)械手臂設(shè)備，在一定的支持作用下實(shí)施鉆井任務(wù)。

（3）隔水管。根據(jù)工藝的不一樣，可以分成平放以及立放兩種操作方式。該項(xiàng)工作處理的具體操作方法分析如下：1）利用起重機(jī)，在貓道中放置管道材料，并于鉆井中心位置將管材進(jìn)行吊運(yùn)，此時(shí)需要利用多功能機(jī)械臂將隔水管進(jìn)行扶正,最后檢測密封性能是否良好后，進(jìn)行下放處理；2）起重機(jī)向鉆臺(tái)位置對(duì)隔水管材料進(jìn)行運(yùn)送、吊起操作，支持扶正操作后密封檢驗(yàn)下放。[2]

2.4垂直管子處理系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要是將鉆井平臺(tái)上存放的管子從存儲(chǔ)區(qū)移動(dòng)和排放到井口區(qū)，一般情況下包括了管子排放機(jī)、鐵鉆以及扶管作業(yè)車等構(gòu)成?？梢詫⒐茏哟怪睜顟B(tài)的作業(yè)得以順利的完成。

第一，管子排放機(jī)主要用途是把鉆桿和套管移送到井架指梁上。

第二，扶管作業(yè)車主要是在鉆井的井架內(nèi)中進(jìn)行安裝，主要作用是幫助管子準(zhǔn)確地排放在指梁內(nèi)。

第三，z式導(dǎo)向臂此鉆具安裝在鉆臺(tái)上,主要作用是輔助管子的起吊作業(yè)。

第四，扶管臂用于對(duì)管材的支持扶正、吊運(yùn)即下放；而套管作業(yè)、桿材分解及組合等過程中需要借助鐵鉆工。

2.5水平管子處理系統(tǒng)

管子鋪放機(jī)以及起重機(jī)、管子運(yùn)輸機(jī)是構(gòu)成水平管子處理系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵部分。系統(tǒng)的詳細(xì)操作流程和不同結(jié)構(gòu)部分發(fā)揮的作用介紹如下：1）管子鋪放機(jī)將甲板上放平的管子輸送到管子運(yùn)輸機(jī)上；2）第二，起重機(jī)它位于鉆井平臺(tái)的最后面的中間位置，主要作用是向輸送機(jī)位置吊運(yùn)管材；3）運(yùn)輸機(jī)是連接管子和鉆臺(tái)之間運(yùn)輸?shù)陌踩ぞ?，主要作用是可以將管材移送到井架中，將垂直管子處理裝置移送到鉆臺(tái)上。運(yùn)輸機(jī)工作過程中，同上一個(gè)處理系統(tǒng)具有緊密的聯(lián)系，二者彼此協(xié)助，共同發(fā)揮作用，對(duì)不同管材進(jìn)行正確的工作處理。[3]

3　結(jié)語

管子處理系統(tǒng)的自動(dòng)化不僅可以避免鉆井作業(yè)人員直接接觸鉆具以及與鉆具接觸的重復(fù)性減少，進(jìn)而使操作人員的工作條件更加優(yōu)越，作業(yè)準(zhǔn)確性提高，保障鉆井材料可以更加地順暢，連續(xù)的進(jìn)行操作。伴隨著各種鉆井作業(yè)數(shù)據(jù)庫的建立以及開發(fā)，再加上結(jié)合了鉆井專家遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，智能型的管子處理系統(tǒng)將在不久的未來變成現(xiàn)實(shí)，海洋上的油田鉆井也定將跳躍式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜開勛.斜直井鉆機(jī)管子處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與理論研究[D].東北石油大,2012.

[2]王凌寒.深水鉆井平臺(tái)隔水管處理系統(tǒng)研究[D].中國石油大學(xué),2009.

[3]董海軍.斜直井鉆機(jī)管子處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與理論研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(04):85.