李寶春，陳俊，趙暕，關(guān)雙會，杜漢文

（中海油服油田生產(chǎn)事業(yè)部鉆修井作業(yè)公司， 天津 300452）

中海油CFD11-2 WHPA平臺使用曹妃甸作業(yè)區(qū)現(xiàn)有的可搬遷式HXJ180DB修井機進行作業(yè)，該HXJ180DB修井機下底座滑移方式為油缸頂升式，因此修井機軌道無一般油缸滑移式步行孔。由于每次作業(yè)需要對修井機進行拆裝、運輸、改造。工期長、風(fēng)險大、累計成本高，經(jīng)過渤海石油管理局裝備資源整體協(xié)調(diào)，將QK18-2平臺HXJ158修井機搬遷至CFD11-2WHPA平臺，而HXJ158修井機下底座滑移方式為油缸推動步行式，軌道需配套2套步行器，因此需要對CFD11-2WHPA平臺修井機甲板軌道按照HXJ158修井機步行器尺寸進行改造并進行校核計算。

1 CFD11-2WHPA平臺軌道及井槽現(xiàn)狀

C F D 1 1-1/1 1-2 油田位于渤海西部海域（北緯38°44′16″-38°50′48″，東經(jīng)118°37′36″-118°43′12″），西距天津塘沽90km，東北距河北京唐港60km。CFD11-2油田位于CFD11-1油田南部，兩油田相距7.8km，油田水深20-24.8m，CFD11-2WHPA平臺甲板標高EL.(+)21.518m。

由于平臺原鉆修機為油缸頂升式滑移底座，原導(dǎo)軌未設(shè)計步行孔，軌道間設(shè)置6×4=24口井槽，各井口間距為1800mm×2000mm。軌道參數(shù)如表1所示：

表1 CFD11-2WHPA上甲板導(dǎo)軌參數(shù)

軌道結(jié)構(gòu)形式及剖切面尺寸如圖1所示。

圖1 CFD11-2WHPA軌道結(jié)構(gòu)圖

2 HXJ158修井機分析

HXJ158修井機是2004年中石化第四石油機械廠為渤海油田岐口18-2平臺設(shè)計建造的，修井機底座分為上、下移動底座，動力系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電氣與照明系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)，修井機井架重33t，上移動底座總成重87.3t，下移動底座總成重50t，上、下移動底座可橫向、縱向兩坐標方向移動，可保證對軌道內(nèi)側(cè)任意一口井，修井機下底座跨距為14m，配置油缸加棘爪式步行器，步程距離為500mm。主要性能參數(shù)見表2。

表2

3 軌道改造

為適應(yīng)HXJ158修井機步行器及棘爪尺寸，對WHPA平臺甲板導(dǎo)軌翼板進行開孔，選用自動氣割加工方案，步行孔四周倒角采用磁力鉆開孔，外形尺寸為150×50mm，采用雙排步行孔，中心間距為160mm，步行孔的中心距為500mm，如圖2、圖3：

圖2 導(dǎo)軌截面

具體施工步驟如下：

參照圖3步行孔參數(shù)，上翼板步行孔位置劃線；

圖3 步行孔參數(shù)

在每個步行孔四個角點用磁力鉆鉆四個φ8通孔；

鉆孔完畢，選用2#槍嘴，用自動氣割機從通孔處起火切割（切割機導(dǎo)軌直線度不得超過2mm）；切割時采用間隔式切割，即間隔兩個孔切割一個，重復(fù)直至全部完成，以防止翼板受熱不均；

切割完畢后用砂輪機或鋼絲刷打磨切割面，去除熔渣、表面凹凸以及氧化層；

所有步行孔加工完畢后，作必要的矯正；

切割后檢查：(1)步行孔縱向間距誤差要求：±2mm；(2)步行孔橫向間距誤差要求：±2mm；(3)步行孔尺寸誤差要求：寬度+2mm，長度±2mm；(4)步行孔內(nèi)4個側(cè)面與導(dǎo)軌翼板的垂直度誤差≤0.6。

完成以上工序后，對導(dǎo)軌上表面以及步行孔以外的構(gòu)件表面進行防腐處理。

4 軌道校核計算

4.1 工況及支反力

根據(jù)原始設(shè)計文件《QK18-2平臺HXJ158修井機支反力計算書》及作業(yè)工況實際情況，分別提取導(dǎo)軌上兩個支點Z向反力最大的工裝，如表3所示：

表3 一側(cè)導(dǎo)軌兩點支反力

4.2 模型建立

在ANSYS中采用直接建模，選取一個結(jié)構(gòu)單元建立模型。

4.3 力的施加

按照2個載荷步的形式分別加載，按照組合工況122、126的順序加載順序計算。

表4.1 Force-Z-225

表4.2 Force-Z-226

表4.3 Force-Y-225

表4.4 Force-Y-226

表4.5 Force-X-225

表4.6 Force-X-226

4.4 計算結(jié)果

圖1 無孔模型von-mises應(yīng)力分布情況

圖2 無孔模型應(yīng)變分布情況

圖3 無孔模型Z向位移分布情況

圖4 有孔模型von-mises應(yīng)力分布情況

圖5 有孔模型應(yīng)變分布情況

圖6 有孔模型Z向位移分布情況

4.5 數(shù)據(jù)比較

表5

5 結(jié)論

CFD11-2WHPA平臺鉆修機軌道的材質(zhì)為Q345D，屈服強度為345MPa，開孔后軌道的安全系數(shù)為1.5。根據(jù)《API 4F-2013鉆井和修井井架、底座規(guī)范》許用單位應(yīng)力可比規(guī)定的許用應(yīng)力增加1/3（應(yīng)力修改系數(shù)為1.33）規(guī)定要求，故軌道開孔改造后的導(dǎo)軌仍滿足HXJ180型修井機使用要求。

◆參考文獻

[1] 聞邦椿主編.機械設(shè)計手冊第一卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[2] 尹永晶，楊漢立著. 石油修井機[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[3] NB/T 47013.1～47013.13-2015，承壓設(shè)備無損檢測[S].