钻机滑移共享关键技术应用浅析

刘建波，顾金彪

(中海石油 (中国)有限公司 天津分公司，天津 300452)

0 前言

随着海洋石油的逐步开发，海洋石油模块钻机的需求量也会日益增加。新建1个海洋石油钻机模块的费用十分昂贵，如果实现1台钻机模块同时满足相邻井口平台使用，即可节约建造费用，提高设备的利用率，同时提高油田整体开发效率。因此，实现相邻2个井口平台共享一台钻机模块的设计尤为重要。

LD5－2模块钻机滑移改造建造项目，是绥中36－1油田Ⅰ期调整项目方案中非常重要的一部分。该项目是在原有LD5－2DPP平台旁新建1个LD5－2WHPB井口平台，该井口平台设井槽30个，同时需将2004年底已经作业了的70D模块钻机经过改造后从LD5－2DPP平台滑移至LD5－2B平台，并在B平台进行钻完井作业。LD5－2模块钻机滑移共享关键技术的主要内容为:①钻机滑移导轨由LD5－2DPP平台延伸至新建WHPB;②管子堆场重新设计与安装;③储能器电控改造;④干涉滑移的钻井水罐、泥浆中转罐、岩屑回收槽改造;⑤电缆及电缆拖链的设计与改造。

1 钻机滑移导轨由LD5－2DPP平台延伸至新建WHPB

1.1 滑轨的设计方案

模块钻机通过滑移来满足新老相邻平台井口作业需求。根据平台的情况和模块钻机在移动后的工作要求，经过现场调研，进行了多种实施方案的对比研究和经济技术性能的评价，方案重点在技术、使用、实施、成本等环节。

该方案为利用原A平台导轨，每根上增开7组步行孔，并将导轨端部截去404mm。增加2根29600mm的导轨，每根导轨分为3段进行安装。导轨采用优质低合金结构钢D36材质材料，组焊成特种“T”型截面组合梁，上表面加工成双排步行孔，步行孔间距610mm，排距290mm。根据等强度原理，在导轨腹板两侧布置加强筋板，将腹板、翼板和甲板连接在一起，保证钻机在任何工况下每一口井都能实现安全作业。钻机通过液压步进装置实现纵向移动，对平台内纵导轨覆盖区内油、水、气井进行作业，每根纵导轨均由多根短导轨在平台上拼焊而成，上翼板宽610mm，导轨高度确定为305mm。

1.2 纵导轨安装焊接工艺程序及要求

1)检查现有的平台导轨的上平面的平面度，其平面度不得大于4mm，否则应采取措施达到此要求。

2)组装。在平台上按组焊位置划出各导轨组装中心线，以中心线为基准组装两组导轨。用拉粉线 (或拉钢丝)的方法找正。要求:导轨定位后导轨上平面的平面度为4mm，两平行导轨轴线平行度为4mm，同时导轨各段对接处错边量≤1mm。导轨各段之间的对接间隙0～3mm，待2根导轨焊接完工后再对2根导轨对接部位进行焊接。焊后用角向磨光机将翼板上、下焊接部位打磨平整光滑。

3)定位焊。从每根导轨从中部两筋板之间起为定位焊段，向两端定位焊，定位焊段长100mm，定位焊段焊高6mm。两边对称定位焊。

1.3 解决的技术问题

LD5－2模块钻机在2个平台之间滑移进行钻完井及修井作业是国内首例成功典范。在本次滑移改造项目中主要解决了2个技术难题。

1)2个平台的精确对接。2个平台的对接采用水面导向桩技术实施实现2个平台的精确对接，其偏差范围不超过50mm。

2)新老平台钻机导轨的高程差及沉降。由于LD5－2B新建平台安装后与LD5－2DPP平台顶甲板主结构梁高度不可能完全一致，而且新建平台使用一段时间后可能出现沉降，造成2个平台顶甲板主结构梁出现偏差。这样就要求在2个平台之间导轨的衔接问题上非常精确，才能保证模块钻机的顺利滑移。因此，在平台导轨衔接问题上本着科学、严谨的态度，经过和多方专家讨论、分析，最终采取可拆卸分段设计、根据新平台安装后的实际偏差，现场加工与焊接相结合的施工方案，较好的解决了以下2个问题。

(1)解决2个平台的高程差问题。将衔接的2个平台导轨设计成3段 (长度共约10m左右)，其中中间段导轨设计成可拆卸导轨，利用这10m左右的导轨做为钻机滑移的过渡段，经过3段导轨的过渡消除2个平台的高程差。

(2)为防止新建平台沉降造成2个平台主结构梁相互牵连，影响2个平台的主结构，在设计上采用钻机过渡导轨可拆卸的方案，在模块钻机滑移到另一个平台后，可通过可拆卸段将2个平台分离，即使新建平台沉降也不会影响到另一个平台的主结构。如果新平台将来发生了沉降也可以通过重新设计、加工可拆卸段导轨，将2个平台沉降误差调整过来。

2 管子堆场、猫道、坡道的设计

钻机在WHPB平台工作时使用新设计的管子堆场，同时配套新制作的坡道和猫道。在DPP平台工作时仍采用原配套的管子堆场、猫道及坡道。

2.1 管子堆场设计

管子堆场由3个橇座组成，每个撬座均分为3块，3块由插销式连接，结构要求简单。撬座安装在平台滑轨之上，中间通过连杆相连，同时也通过连杆与钻机连接到一起，在B平台工作时可随钻机一起纵向移动，仅仅在横向移动时猫道的移动需要吊机来实现，降低设备的使用频率。将堆场设计成6个凹槽，并与LD5－2B平台纵向井位一一对应，放置在凹槽内的猫道上沿和堆场上平面齐平。

为了减轻管子堆场的重量和减小橇座放置收藏的空间，撬座上表面使用柞木做为堆场的枕木，每个橇座内只设置一排插桩座，橇座内的设置横撑，保证结构的稳定。

橇座与钻机滑轨之间采用自伸缩滑块定位的方式，在任何时候不需要拆卸，可保证移动导向、安装定位和放置时自动缩回。

连接杆使用槽钢焊接而成，既保证结构的稳定又可减轻重量。连杆与橇座之间的连接采用上下2个销轴连接，便于拆卸，同时又可以保证在移动时整个橇座的平稳移动。

2.2 猫道设计

猫道整体结构长15.5m，宽1.5m，需从猫道中间截开，两部分采用销轴连接，并在猫道一端尾部设置一台气动绞车，气动绞车前要设置防碰缓冲枕木，防碰枕木的高度不能低于200mm，与防碰枕木固定在一起的挡板高度不能低于500mm，防碰枕木和固定挡板中间设置弹簧，做为缓冲机构。猫道利用堆场的3个橇座作支撑。

2.3 坡道设计

坡道为整体式结构，长度为12m，宽度为1.6m，吊耳式安装。

为了适应新制作的坡道的安装，需要对原来坡道的安装作相应的改造。将原来焊接在钻台上的一体式滑道梯子制作好支撑杆和连接耳板后在现场改造为销轴连接结构，改造后的连接耳板同时作为新制作的坡道和转梯的连接耳板。转梯的结构与现有结构一致，区别在于其与坡道分离。

3 管系改造

管线的布置根据平台空间和钻机管线的方位进行优化处理。

在甲板的右舷放置:压缩空气、消防水、海水、淡水、蒸汽、蒸汽回流 (冷凝水)、低压泥浆7根管线。压缩空气、蒸汽、蒸汽管线回流、低压泥浆管线由DPP平台直接延伸到B平台，根据钻机在2个平台的移动井位预留适当数量的接口，由于这4条管线铺设的比较长，可采用分段由壬连接。消防水、海水、淡水管线由DPP平台和B平台两端引入，3条管线分别在2个平台根据钻机移动井位的变化预留适当数量的接口。

在甲板的左舷放置:高压泥浆、固井管线、泥浆返回、蒸汽回流 (冷凝水)4根管线。钻井水管线布置在右舷滑轨的内侧。原冷凝水返回锅炉的管线不进行变动。考虑到高压泥浆、固井管线、泥浆回流铺设的比较长，在公路、海上运输比较困难，高压泥浆、固井管线可采用分段由壬连接，泥浆回流可根据B平台的井位间距采用分段法兰连接，并根据泥浆回流管线的具体位置，适当的增加管线缓冲器。蒸汽回流 (冷凝水)管线采取的方式为直接返回的方式。

4 电气系统改造

4.1 电缆的改造

由于钻机模块的整体平移，导致钻机模块上所有电缆的长度都不能达到要求;经反复论证决定从钻机模块供电电缆59根和4根通讯光纤的中部截断并增加80m的长度。增加的电缆平铺固定在拖链上。要求电缆接线处不能暴露。针对以上情况需在接线两端增加节点箱，在此需增加隔爆接线箱用于连接电缆。

电缆桥架内电缆需分层铺设，底层为动力电缆，最上层为控制电缆和火气电缆，其中动力电缆、控制电缆和火气电缆间有封闭隔板隔离，每层电缆有固定电缆装置。

4.2 拖链的选择

原钻机模块DES与DSM之间的电缆连接通过一个服务臂实现，现钻机必须满足在2个平台作业，服务臂已不能满足要求，设计采用拖链实现DES与DSM之间的电缆连接。

拖链采用双根 (长 ×宽)20650mm×600mm，拖链整体高度为954mm。

其主要技术参数:拖链长度22098mm，有效行程40000mm，弯曲半径 (中心线)350mm，截面尺寸 (宽×高)87mm×254mm。

拖链轨道、支架和电缆槽材质为不锈钢304，其余器件材质为不锈钢316，侧板厚度为3.5mm。连接螺栓选用高强度 (8.8级)不锈钢材质。

拖链内部分上、下3层，每层隔成3区，拖链内部为可快速，拆卸支撑档和隔离条方便管线安装维护，隔离区分别布置各种规格的通讯、仪表电缆、动力电缆和管子。

底部电缆槽上层为动力电缆槽，下层为控制电缆槽。下层拖链下安装有拖链导轨及电缆槽，电缆槽又分为2层，下层放置动力电缆，上层放置控制电缆。

5 结束语

模块钻机滑移改造项目的成功在目前海洋石油工程开发大环境下既实现了资源综合利用，同时又提供了一种有效的开发新模式，可以节约大量人力、大型运输船舶及吊装资源的投入，提高设备综合利用率，为渤海地区乃至海洋石油行业盘活原有老平台上的大型模块钻机，实现其综合利用提供了基础，具有一定的借鉴及推广意义。