丁 輝

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津300459)

截止目前，中國海油總計(jì)擁有近百臺(tái)海洋修井機(jī)，型號(hào)涵蓋了HXJ60、HXJ90、HXJ112、HXJ135、HXJ158、HXJ180、HXJ225 等。隨著海洋修井機(jī)的快速增加和技術(shù)發(fā)展，中國海油已建立、健全了海上石油平臺(tái)修井機(jī)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為海洋修井機(jī)的設(shè)計(jì)、建造、操作、維保提供了標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)依據(jù)和自主創(chuàng)新的技術(shù)基礎(chǔ)。

但在海洋修井機(jī)的設(shè)計(jì)和操作中，仍存在一些模糊不清的問題。如：最大鉤載和公稱鉤載的關(guān)系、鉤載儲(chǔ)備系數(shù)的意義及能否超過公稱鉤載使用等問題。本文通過對(duì)鉤載能力概念、標(biāo)準(zhǔn)引用及鉤載儲(chǔ)備系數(shù)等方面的分析，提出一些見解和建議，供從事海洋修井機(jī)設(shè)計(jì)和操作的工程技術(shù)人員參考。

1 海洋修井機(jī)鉤載能力的主要問題

1.1 鉤載能力概念混淆

海洋修井機(jī)的鉤載能力也就是海洋修井機(jī)作業(yè)提升能力，一般用最大鉤載(縮寫為Qmax)和公稱鉤載(縮寫為QZ)來衡量。在海洋修井機(jī)操作使用過程中，特別是使用海洋修井機(jī)進(jìn)行大修井、調(diào)整井等作業(yè)時(shí)，由于需要處理井下復(fù)雜情況而增大了對(duì)海洋修井機(jī)機(jī)動(dòng)性的要求，時(shí)常將最大鉤載與額定鉤載混淆，給修井機(jī)設(shè)備和修井作業(yè)帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 鉤載能力標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

由于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HS 2007.1 海上石油平臺(tái)修井機(jī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6803 海洋修井機(jī)所規(guī)定的基本參數(shù)不統(tǒng)一，造成了海洋修井機(jī)最大鉤載與公稱鉤載的一些模糊，導(dǎo)致海洋修井機(jī)設(shè)計(jì)引用的不統(tǒng)一。

中海油渤海某油田按照Q/HS 2007.1 標(biāo)準(zhǔn)新建了3 臺(tái)交流變頻HXJ135DB 海洋修井機(jī)，修井機(jī)鉆臺(tái)配置了一臺(tái)600 kW 交流變頻電機(jī)，當(dāng)交流變頻電機(jī)處于1.5 倍過載時(shí)，能夠滿足1 350 kN 最大鉤載的要求，但當(dāng)交流變頻電機(jī)處于額定功率600 kW 時(shí)，絞車連續(xù)作業(yè)的最大提升鉤載僅能達(dá)到901 kN，提升鉤速0.49 m/s，無法滿足SY/T 6803 標(biāo)準(zhǔn)中額定鉤載1 000 kN 的要求，給交流變頻電機(jī)的正常使用和修井作業(yè)帶來了一定的隱患風(fēng)險(xiǎn)。

2 海洋修井機(jī)鉤載能力分析

2.1 鉤載能力概念分析

海洋修井機(jī)最大鉤載又稱為最大靜載荷，是指在規(guī)定的設(shè)計(jì)安全系數(shù)和游動(dòng)系統(tǒng)有效繩數(shù)下，允許游車大鉤承受的最大靜載荷，該載荷包括游動(dòng)系統(tǒng)的重量，最大鉤載作為修井機(jī)及相關(guān)部件設(shè)計(jì)時(shí)的主要受力依據(jù)。海洋修井機(jī)公稱鉤載又稱為額定鉤載，是指在規(guī)定的游動(dòng)系統(tǒng)有效繩數(shù)下，均勻提升名義修井深度的管柱時(shí)，游車大鉤所承受的載荷[1]。

海洋修井機(jī)最大鉤載亦可理解為在起下最大套管柱重力和處理卡堵事故時(shí)，包括動(dòng)載在內(nèi)的在任何情況下都不允許超過的鉤載；公稱鉤載可以理解為修井機(jī)的正常工作能力，其數(shù)值相當(dāng)于名義修井深度的管柱重量與游動(dòng)系統(tǒng)重量之和，再加上附加載荷。因此海洋修井機(jī)可以短時(shí)間超過額定載荷使用，如長期超過額定載荷將會(huì)降低海洋修井機(jī)的疲勞使用壽命。

2.2 鉤載能力標(biāo)準(zhǔn)差異分析

企標(biāo)Q/HS 2007.1 海上石油平臺(tái)修井機(jī)[2]中僅規(guī)定了修井機(jī)的最大鉤載，未規(guī)定公稱鉤載和名義修井深度，行標(biāo)SY/T 6803 海洋修井機(jī)[1]中不僅規(guī)定了修井機(jī)的最大鉤載，而且規(guī)定了公稱鉤載和名義修井參數(shù)等，基本參數(shù)見表1 和表2。

表1 Q/HS 2007.1海上石油平臺(tái)修井機(jī)的基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of offshore drilling and workover rigs in Q/HS 2007.1

表2 SY/T 6803海洋修井機(jī)基本參數(shù)Tab.2 Basic parameters of offshore drilling and workover rigs in SY/T 6803

企標(biāo)Q/HS 2007.1 中未規(guī)定海洋修井機(jī)的公稱鉤載，且未詳細(xì)描述海洋修井機(jī)名義修井深度，主要原因之一是無法確定鉆(油)桿規(guī)格，公稱鉤載隨所用鉆桿的規(guī)格而變化；其次是海洋修井機(jī)雖可少許超過公稱鉤載使用，游動(dòng)系統(tǒng)不會(huì)一次性塑性破壞，但會(huì)犧牲海洋修井機(jī)鉤載儲(chǔ)備系數(shù)。

交流變頻HXJ 135DB 海洋修井機(jī)之所以會(huì)發(fā)生無法滿足行標(biāo)SY/T 6803 額定鉤載的要求，主要原因之一是引用的企標(biāo)中未規(guī)定公稱鉤載和詳細(xì)的名義修井深度；另一原因是機(jī)械驅(qū)海洋修井機(jī)比電驅(qū)海洋修井機(jī)的系統(tǒng)傳動(dòng)比大，在動(dòng)力機(jī)組功率相同情況下，機(jī)械驅(qū)海洋修井機(jī)的鉤載能力要遠(yuǎn)大于電驅(qū)海洋修井機(jī)。

2.3 鉤載儲(chǔ)備系數(shù)分析

海洋修井機(jī)的鉤載儲(chǔ)備系數(shù)(縮寫為KQ)是指最大鉤載(縮寫為Qmax)和公稱鉤載(縮寫為QZ)二者之比，鉤載儲(chǔ)備系數(shù)越大說明修井機(jī)的機(jī)動(dòng)性越大，處理卡堵事故能力越強(qiáng)。

國標(biāo)GB/T 23505 石油鉆機(jī)和修井機(jī)[3]與行標(biāo)SY/T 6803 中所規(guī)定的海洋修井機(jī)基本參數(shù)吻合，石油鉆機(jī)和修井機(jī)的鉤載儲(chǔ)備系數(shù)參見表3。

從表3 可以看出，海洋修井機(jī)的最大鉤載限定較低，導(dǎo)致鉤載儲(chǔ)備系數(shù)KQ值較低，KQ＝1.2～1.6，而鉆機(jī)的鉤載儲(chǔ)備系數(shù)KQ＝1.8～2.08。海洋修井機(jī)鉤載儲(chǔ)備系數(shù)取值較低的主要原因是考慮到海洋修井機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕及便于拆解、運(yùn)輸、吊裝等因素，但降低了海洋修井機(jī)的機(jī)動(dòng)性、下套管及處理卡堵事故等能力。

表3 最大鉤載Qmax 和鉤載儲(chǔ)備系數(shù)KQTab.3 Maximum hook load Qmax and hook load reserve coefficient KQ

3 結(jié) 論

①海洋修井機(jī)一般無需經(jīng)常性搬遷，而且隨著井下復(fù)雜作業(yè)工況的增多，也提高了對(duì)海洋修井機(jī)鉤載能力的要求，因此適當(dāng)提高海洋修井機(jī)鉤載儲(chǔ)備系數(shù)，有利于提高海洋修井機(jī)的機(jī)動(dòng)性。

②中國海油企標(biāo)Q/HS 2007.1 海上石油平臺(tái)修井機(jī)中僅規(guī)定了最大鉤載，且未詳細(xì)描述修井所用鉆具或油桿型號(hào)，也未規(guī)定公稱鉤載，無法確定鉤載儲(chǔ)備系數(shù)，因此明確修井所用鉆具型號(hào)或公稱鉤載，可有利于海洋修井機(jī)的設(shè)計(jì)引用。

③鑒于美國石油學(xué)會(huì)(API)規(guī)定鉆機(jī)的鉤載儲(chǔ)備系數(shù)KQ≥2，國外石油修井機(jī)的鉤載儲(chǔ)備系數(shù)均比較大，例如：美國Cooper 公司的修井機(jī)KQ≈2.2，IRI 公司的修井機(jī)KQ≈2.6，因此在國標(biāo)、行標(biāo)、企標(biāo)修訂時(shí)，可以考慮將海洋修井機(jī)的鉤載能力保持與鉆機(jī)系列相一致[4]。