趙暕 丁輝 邊守臣

摘 要：針對海洋鉆修機未安裝防噴器/鉆機剎車聯(lián)動防提安全裝置，無法滿足相關標準規(guī)范要求，且存在本質安全風險等問題，開展了海洋鉆修機防提斷裝置改造技術的研究與實踐。本次改造技術主要采用從地面防噴器控制裝置的控制氣缸上取一路氣源信號，通過海洋鉆修機絞車保護系統(tǒng)，以控制海洋鉆修機絞車剎車裝置，從而實現控制防噴器組與鉆修機絞車剎車裝置的聯(lián)動互鎖。現場應用結果表明，改造后的防提斷裝置安全可靠，工作穩(wěn)定，操作便捷。

關鍵詞：海洋鉆修機 絞車剎車裝置 地面防噴器控制裝置 防提斷裝置 改造技術

中圖分類號：TE952 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0119-03

Abstract： In view of the anti-lift off device is not installed on the drawworks brake device of the offshore drilling and workover rig， Unable to meet requirements of the relevant standards and the existence of intrinsic safety risk， launched the transformation technology research and practice of the anti-lift off device of the offshore drilling and workover rig.The transformation of technology mainly gets a air source signal from the control the cylinder of the BOP control device.through the protection system of the drawworks， to control he drawworks brake devic， So as to realize the linkage interlock between the BOP and the drawworks brake device.The application results show that the equipment is safe and reliable， stable operation and convenient operation.

Key Words： Offshore drilling and workover rig； Drawworks brake device； BOP control device； Anti-lift off device； Transformation technology

中海油渤海灣地區(qū)的海洋鉆修機均未安裝防噴器/鉆機剎車聯(lián)動防提安全裝置（簡稱“防提斷裝置”），該裝置主要用于在鉆（修）井作業(yè)過程中，當防噴器組處于抱緊狀態(tài)下，海洋鉆修機絞車剎車裝置與地面防噴器控制裝置聯(lián)動互鎖，防止司鉆誤操作鉆井絞車，造成重大事故。根據安裝防噴器/鉆機剎車聯(lián)動防提安全裝置的標準規(guī)范要求[1]，2015年12月，中海油能源發(fā)展裝備技術有限公司對渤海灣某平臺的海洋鉆修機絞車剎車裝置與地面防噴器控制裝置進行了防提斷裝置技術改造，滿足了海洋鉆修機本質安全和操作可靠性的要求。

1 海洋鉆修機系統(tǒng)分析

1.1 主要設備

海洋鉆修機：HXJ135；

海洋鉆修機絞車：HJC20DB；

海洋鉆修機絞車剎車裝置：PSZ65液壓盤式剎車；

海洋鉆修機制造商：南陽二機石油裝備集團股份有限公司；

防噴器組：環(huán)形、雙閘板防噴器（FH35-35+2FZ35-35）；防噴器組制造商：上海神開鉆探設備有限公司；

地面防噴器控制裝置：FQK640-6H（電控氣-氣控液）；

地面防噴器控制裝置制造商：上海神開鉆探設備有限公司。

1.2 結構組成及功能

HXJ135海洋鉆修機絞車系統(tǒng)由絞車總成、剎車裝置、液壓泵站、輔助剎車系統(tǒng)、防碰系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。主要用于在鉆（修）井作業(yè)過程中，提升和下放井下鉆具。

海洋鉆修機井控系統(tǒng)由環(huán)形防噴器、雙閘板防噴器、鉆井四通、升高短節(jié)及地面防噴器控制裝置組成。主要用于在井內出現溢流、井涌時，通過地面防噴器控制裝置控制防噴器組，及時關閉井口，防止井噴事故的發(fā)生。

由于海洋鉆修機絞車系統(tǒng)和井控系統(tǒng)由不同制造商設計、制造，因此兩者之間各自成系統(tǒng)，互不關聯(lián)。在設計制造過程中，制造商均未考慮防噴器/鉆機剎車聯(lián)動防提安全裝置的預留接口。

1.3 作業(yè)中存在主要問題

（1）海洋鉆修機無防提斷功能，不滿足標準規(guī)范的要求，存在本質安全和操作可靠性風險隱患。

（2）一旦出現誤操作，易造成拉斷鉆具、損壞防噴器的風險或造成鉆具無法下放，反彈傷人等重大事故。

鑒于以上原因，提出海洋鉆修機防提斷裝置的改造建議。

2 改造思路分析

HXJ135海洋鉆修機的絞車剎車裝置是通過液壓常開剎車鉗和液壓常閉剎車鉗實現對絞車的制動，當正常操作過程中，常開剎車鉗為主剎車，當司鉆離開操作臺、停機或遇到緊急場合時，使用常閉剎車鉗迅速剎死絞車[2]。

為避免海洋鉆修機在操作使用過程中發(fā)生“頂天立地”事故，根據“安全系統(tǒng)應包括兩套獨立的保護系統(tǒng)”的要求[3]，海洋鉆修機絞車配有天車重錘防碰和絞車曲拐防碰保護系統(tǒng)，此兩套保護系統(tǒng)均是由氣控換向閥控制常閉剎車鉗主油路的油壓，從而實現常閉剎車鉗迅速剎死絞車，保證作業(yè)安全。HXJ135海洋鉆修機絞車剎車裝置液氣路控制原理如圖1所示。

地面防噴器控制裝置的電氣控司鉆控制系統(tǒng)主要是采用SIEMENS S7-200CN系列PLC控制器、EM227 Profibus-DP擴展模塊和Profibus-DP總線網絡通訊協(xié)議，使得信號通過PLC控制位于地面防噴器控制裝置上的三位四通電磁閥（氣控閥）進行換向，讓壓縮空氣進入對應控制回路的控制氣缸，從而以達到控制三位四通轉閥換向的目的，實現對防噴器關啟操作[4]，電氣控司鉆控制系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。

鑒于以上對海洋鉆修機絞車剎車裝置與地面防噴器控制裝置的研究分析，為實現海洋鉆修機的防提斷功能，僅需從地面防噴器控制裝置引一路信號，用于當防噴器組在關閉狀態(tài)時，控制海洋鉆修機絞車處于剎死狀態(tài)。

3 改造方案

3.1 改造方案的優(yōu)選

為了使海洋鉆修機絞車剎車裝置獲取一路控制信號，以控制防噴器組與鉆修機絞車的聯(lián)動互鎖：第一種改造方案是通過改造地面防噴器控制裝置的電氣控司鉆控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)上增加信號控制閥件和升級控制軟件；第二種改造方案是直接從地面防噴器控制裝置的控制氣缸上直接取一路氣壓信號。

結合現場實際和遵循降本改造的原則，本次海洋鉆修機防提斷裝置的改造將采取第二種改造方案。

3.2 改造設計原理

將地面防噴器控制裝置的控制氣缸上的一路氣壓信號引入至海洋鉆修機絞車剎車裝置，當操作關閉防噴器組關閉按鈕時，氣壓信號通過兩位三通閥、梭閥控制絞車剎車裝置的常閉剎車鉗迅速剎死絞車，實現海洋鉆修機防提斷裝置。海洋鉆修機防提斷裝置氣控原理如圖3所示。

3.3 海洋鉆修機防提斷裝置的改造特點

（1）海洋鉆修機防提斷裝置是通過改造海洋鉆修機絞車剎車裝置和地面防噴器控制裝置的氣路控制系統(tǒng)實現的，具有設計簡單、改造方便等優(yōu)點。

（2）海洋鉆修機防提斷裝置是通過常閉剎車鉗迅速剎死絞車，符合海洋鉆修機絞車安全操作的要求。

（3）海洋鉆修機防提斷裝置改造不涉及海洋鉆修機絞車剎車裝置本體改造和地面防噴器控制裝置三地控制系統(tǒng)改造，投入資源少，符合降本的原則。

（4）海洋鉆修機防提斷裝置增加了一個兩位三通閥，可以滿足在特殊情況下，實現海洋鉆修機防提斷裝置的解鎖功能。

4 結語

改造后的海洋鉆修機防提斷裝置，在現場應用中安全可靠，工作穩(wěn)定，操作便捷，切實解決了海洋鉆修機本質安全和操作可靠性的問題，是油田通過科學的方法實現降本增效的又一項舉措。但隨著地面防噴器控制裝置控制系統(tǒng)的不斷升級，出現了電磁轉閥取代了控制氣缸，因此只能通過改變邏輯控制程序和增加電磁閥件等方式來實現海洋鉆修機的防提斷功能，需要廣大專家同行和地面防噴器控制裝置制造商進行更深入、更全面的研究和實踐。

參考文獻

[1] SY/T5964-2006，鉆井井控裝置組合配套安裝調試與維護[S].2007.

[2] YPS30/75-1450A，液壓盤式剎車裝置使用維護手冊[Z].西安寶大海油新技術有限公司，2008.

[3] 鉆井裝置發(fā)證指南[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4] 丁輝，司念亭.地面防噴器控制裝置的司鉆控制系統(tǒng)改造[J].石油機械，2012，40（1）：57-60.