張 閱（渤海裝備遼河重工有限公司，遼寧 盤錦 124000）

淺析大型鉆機(jī)鉚焊制造工藝研究

張 閱
（渤海裝備遼河重工有限公司，遼寧 盤錦 124000）

摘 要：目前，油氣勘探開(kāi)發(fā)不斷深入，淺層油氣資源越來(lái)越少，開(kāi)發(fā)深部地層油氣資源正逐漸成為海陸勘探開(kāi)發(fā)的重要工作，因此鉆機(jī)的配套研發(fā)與制造也在不斷升級(jí)。為了應(yīng)對(duì)更深度的油氣勘探開(kāi)發(fā)需求，在9km大型鉆機(jī)研發(fā)制造過(guò)程中，我們從鉆機(jī)的鉚焊預(yù)制角度出發(fā)，針對(duì)其井架、人字架、底座等結(jié)構(gòu)件尺寸加大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，通過(guò)合理的制定鉚焊制造、衍裝及檢測(cè)工藝，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)精度要求，從而提高大型鉆機(jī)制造的技術(shù)水平和質(zhì)量水平，使國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：大型鉆機(jī)；井架；人字架；底座；鉚焊預(yù)制；衍裝

隨著石油開(kāi)采深度不斷加深，鉆井裝備技術(shù)水平和質(zhì)量水平不斷提高，鉆機(jī)的研發(fā)制造也不斷升級(jí)，從40DB、50DB、70DB等4km～7km各種不同型號(hào)的鉆機(jī)一直到9km鉆機(jī)的研發(fā)制造，鉆機(jī)在鉚焊制造方面面臨著井架、底座等鉚焊構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸加大，應(yīng)用材料特殊，制造、檢測(cè)、衍裝等更復(fù)雜，尺寸精度要求更高的特點(diǎn)，這就需要我們不斷研究新工藝以保證其質(zhì)量和精度要求。下面以我們生產(chǎn)制造的9km大型鉆機(jī)90DB鉆機(jī)為例，圍繞其井架、人字架、底座制造、衍裝、檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)其進(jìn)行工藝研究。

90DB鉆機(jī)底座整體外形最大結(jié)構(gòu)尺寸19705×13580×12000（長(zhǎng)×寬×高），頂層臺(tái)面尺寸 13500×12900 （不包括偏房），重量 271t。井架外形尺寸11000×7030×49215（長(zhǎng)×寬×高），重量 124t （不包括天車），井架負(fù)荷670t。我們從保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高工效、最大限度減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的角度出發(fā)，在井架、底座生產(chǎn)、衍裝工藝上進(jìn)行了大膽嘗試，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)了一套完整行之有效的制造工藝，并在生產(chǎn)中得到了補(bǔ)充和完善。

一、井架制造、衍裝、檢測(cè)工藝

鉆機(jī)井架部分主要由井架主體、人字架、二層臺(tái)、油管臺(tái)、井架附件、籠梯等諸多部分組成，預(yù)制難度主要集中在井架主體精度控制及井架主體一段與人字架配裝上。下面圍繞兩個(gè)主要部分進(jìn)行工藝分析；

1 井架主體預(yù)制工藝

鉆機(jī)井架主體長(zhǎng)度由五段組成，主要技術(shù)要求為：井架大腿在全長(zhǎng)上長(zhǎng)度不得大于5mm，井架拼裝后各段連接處的錯(cuò)位不得超過(guò)2mm。為了保證井架制造精度，可采用分片整體放樣工藝控制單片尺寸誤差，放樣要求必須在同一水平面進(jìn)行（可采取鉚焊平臺(tái)調(diào)平方式），確保井架整體制造尺寸誤差。

井架各段之間連接是井架大片衍裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了更好的保證各段之間的接口間隙要對(duì)各段接口處進(jìn)行認(rèn)真研磨來(lái)確保接觸間隙并采用連接銷配裝點(diǎn)焊耳板方式進(jìn)行固定。合理的焊接方式和焊接順序往往能極大的減少焊接及焊后打磨處理時(shí)間，因此在組對(duì)結(jié)束后需采用多位間斷焊接，控制焊接輸入熱以保證井架的直線度和垂直度，防止由于焊接順序不當(dāng)而造成的熱變形。

井架大片預(yù)制結(jié)束后就可以進(jìn)行下一步的大片連籠工作，井架連籠分兩次進(jìn)行，一次連籠完成井架橫撐、斜撐的配裝，二次連籠配裝天車、二層臺(tái)、籠梯、走臺(tái)、井架附件。井架一次連籠同樣要重復(fù)進(jìn)行平臺(tái)調(diào)平、整體放樣這兩個(gè)過(guò)程。井架兩大片中間橫撐及斜撐的配裝中，僅僅依靠焊接來(lái)以無(wú)法控制衍裝尺寸，這就需要定位地錨的配合。通過(guò)在井架兩大片兩側(cè)合適位置配置地錨，以拉碼來(lái)施以外力進(jìn)行反變形控制以達(dá)到衍裝精度的控制。

為了確保臥式衍裝的井架立裝時(shí)相配套的天車、二層臺(tái)、籠梯、走臺(tái)及一些井架附件能順利安裝并避免一些小部件與井架主體上的一些干涉問(wèn)題，就需要在井架臥衍時(shí)進(jìn)行預(yù)配裝，主要集中在連接位置的配裝上，這就是二次連籠的主要工作。

通過(guò)兩次連籠，解決走臺(tái)、籠梯等部件與井架連接時(shí)存在的一些干涉問(wèn)題，保證井架全長(zhǎng)范圍內(nèi)總對(duì)角誤差、單片對(duì)角誤差，各部件組對(duì)間隙、局部間隙誤差均達(dá)到控制要求。采用芯軸和工裝為衍裝、檢測(cè)提供技術(shù)支持。

2 人字架的預(yù)制及井架主體與人字架配裝

井架主體與人字架的配裝是鉆機(jī)衍裝的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，其中人字架組成：主要有左右前后撐桿、大橫梁、橫梁操作臺(tái)和兩組拉桿組成。關(guān)鍵部件具體制造要求：

（1）左右前撐桿下部耳座采用分體加工孔至安裝尺寸，整體放樣點(diǎn)焊其上后進(jìn)行加工上部分，與井架配裝時(shí)進(jìn)行施焊完成。

（2）左右后撐桿上下部耳座采用分體加工，鉚焊組對(duì)時(shí)，先將上部耳座與H鋼焊好后，以上部耳座孔進(jìn)行反下部耳座尺寸。下部耳座點(diǎn)焊后，等人字架衍裝時(shí)進(jìn)行焊接。

人字架衍裝主要圍繞井架一段展開(kāi)，難點(diǎn)在于人字架與井架一段耳板的配裝。在衍裝前需按照人字架與底座四個(gè)連接耳座的實(shí)際尺寸進(jìn)行放樣并設(shè)計(jì)預(yù)埋工裝以保證衍裝精度。具體工作分為兩步，第一步在井架二次連龍驗(yàn)收合格后，采用臥式衍裝進(jìn)行前撐桿與井架間的定位調(diào)節(jié)絲杠組件的配焊；大橫梁配配裝。第二步在底座頂層起升結(jié)束后，頂層低位組裝時(shí)利用左右上座的前后支座進(jìn)行人字架整體組裝，進(jìn)行配焊后支架下耳座。

二、鉆機(jī)底座的預(yù)制

90鉆機(jī)底座外形尺寸19705×13580 ×12000（長(zhǎng)×寬×高），該底座是一種起升式底座，其主體分為底層、中層、頂層三大部分。鉆機(jī)完成低位安裝后先行起升井架后依靠絞車將臺(tái)面及其設(shè)備起升至工作高度，所定位置后即可進(jìn)行正常的作業(yè)。平行四邊形底座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了其制造過(guò)程的主要控制要素，即凡是影響底座整體起升的部位均應(yīng)作為制造過(guò)程的重點(diǎn)控制對(duì)象，為達(dá)到此目的，必須進(jìn)行嚴(yán)格的程序控制。

底層和頂層的組裝程序：焊接工字鋼組焊-部件組裝-底層和頂層總裝。

中層部件的組裝程序：部件組裝-校型-機(jī)械加工-中層總裝。

底層和頂層組裝時(shí)，其前后橫梁孔在全長(zhǎng)范圍內(nèi)必須同軸，且與底座井眼中心線平行，與底座橫截面垂直。為此，在組裝左右上座和左右下座時(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證其技術(shù)要求。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)鉆井裝備技術(shù)水平和質(zhì)量水平的不斷提高，國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)在國(guó)際市場(chǎng)上有了一定的聲譽(yù)。大型鉆機(jī)的研發(fā)和改進(jìn)讓我們有了更大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，讓我們共同努力，創(chuàng)造和提供更多的交流渠道，促進(jìn)石油裝備制造業(yè)的發(fā)展，為石油工業(yè)發(fā)展提供更多優(yōu)質(zhì)精良的鉆機(jī)裝備。

參考文獻(xiàn)

[1] AWSD1.1-D1.1M-2006，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].

[2]APISpec 4F-2008,鉆井和修井井架、底座規(guī)范（第3版） [S].

中圖分類號(hào)：TD422

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A