海洋修井机总体设计浅析

程 纠

（湛江南海西部石油勘察设计有限公司，广东湛江 524057）

海洋修井机总体设计浅析

程 纠

（湛江南海西部石油勘察设计有限公司，广东湛江 524057）

跟陆地修井机相比，海洋修井机的主要配置基本相同。海洋修井机除了工作在潮湿、高含盐这样一个特殊的环境下以外，还存在诸多不同，一些问题需要在总体设计中予以关注。针对海洋修井机在总体设计过程中应注意的一些要点进行分析，如修井机在平台上的总体布置原则、修井机与上部组块的主要接口、井架开门形式、修井机避让问题、BOP系统配置要求和F&GAS系统设置等，为海洋平台修井机总体设计提供一些借鉴。

海洋平台；修井机；总体布置；接口；避让

0 概述

海洋修井机与陆地修井机的主要配置基本相同，主要包括起升系统、旋转系统、循环系统、动力设备、传动系统、控制系统、底座、辅助设备和井场。各种设备主要根据行业标准和企业标准选型。海洋修井机基本采用电驱或柴油机驱动，驱动形式主要根据平台的电负荷情况来确定。电驱与柴油机驱动相比，除了动力设备和传动系统不同外，其它主要配置基本一致。

总体设计前期，需要确认修井机所具备的功能，确认是组块打井还是导管架打井，后期是否需要打调整井。如果后期是钻井船打调整井，修井机需要考虑避让，需要进行钻井船靠平台修井机避让分析。如果后期是修井机打调整井，需要考虑预留的钻井设备的布置及油气水电的接口。进行支反力计算时，要考虑是否有补给船辅助作业，如果没有，需要将所有设备同时工作时的负载考虑进去。

1 总体布置原则

海洋修井机要适应平台的空间要求和海洋环境气候条件，力求结构简单；采用成熟的技术和结构，提高修井机的可靠性；采用最优化设计方案，保证海洋修井设施的经济性、适用性和先进性；选用耐腐蚀的金属材料，采用涂层与镀层相结合，强化腐蚀防护，保证修井机的使用寿命[1]。

修井机在海上平台的布置，应优先考虑以下方面：

1）保护人员的生命安全；

2）尽可能降低灾害性事故发生的可能性；

3）事故发生后，尽可能减轻事故的后果；

4）保护设备、财产，保护环境。

规范对平台的布置要求，修井机同样需要遵守，如：主逃生通道最小宽度为1.2m，高度为2.3m，钻台面上要布置双逃生通道，保证处在任何位置的人员在遇到险情时能从2个相反方向安全逃离。总体布置有利于介质流向，合理布置，节约面积[2]。根据吊机的工作半径和吊装能力，考虑预留设备的布置位置。修井机主体结构的布置应考虑其位于4个极限井位时，周围均有足够的安全通道。对于前期方案研究中甲板空间不够的情况，应尽早扩甲板或改变修井机主体结构。

对于BOP储能器与井口区的间距，《钻井井控技术规程》（SY/T6426-2005）中规定防喷器远程控制台安装在距井口不少于25m的专用活动房内[3]。海上平台由于空间受限，一般尽量将BOP储能器布置在上层甲板远离井口区的地方，且基本为集装箱式，保护事故工况下对储能器的影响，动作时间满足规范要求，同时合理设置上下钻台面的梯子，考虑手动操作人员能够尽快到达BOP储能器。

总体布置时，尽量将泥浆罐、泥浆泵等重设备布置在平台甲板上，减轻修井机本体的重量，从而减轻结构的重量。同时，应注意上部组块吊点的布置位置，部分设备如果刚好处于吊点位置，还应考虑暂时放置在其它位置，等平台安装好后利用吊机或其它辅助装置将设备移置到固定位置。

满足浮吊吊装要求的情况下，尽可能考虑修井机与上部组块一起吊装，减少吊装费用，修井机在陆地上就在上部组块上安装好，并连接好管线。可以节省海上安装时间，为尽早进行海上调试、平台提前投产节省时间。

2 修井机与上部组块接口

海洋修井机作为平台的一部分，其公用资源由平台提供。对于修井机和上部组块工程建设项目组不是同一个项目组的情况，厘清接口、确定采办及安装界面对项目的顺利开展尤为重要。平台为修井机提供必要的电源、海水、淡水、压缩空气、柴油和消防水。其中电源包括动力用电、照明用电、应急用电、应急照明用电、仪表和井架顶端警示灯的用电，消防水为2路。电驱修井机平台还需要提供600V电源给转盘、绞车和泥浆泵。其它由平台提供的如海水、淡水、压缩空气、柴油一般由上部组块方安装在上层甲板的适当位置，并配置相应的阀门，阀门出口配焊接型配对法兰、螺栓、螺母密封垫。泥浆由泥浆船补给，并通过安装在上部组块上的泥浆管线打入泥浆池。表1为典型的接口表。

表1 接口表

3 井架开门形式

海洋修井机大多采用侧开门形式，因为正开门形式井架放倒后修井机重心偏心严重，结构较难设计。而采用正开门结构会带来很多便利，如上下钻台面的设备、钻杆不受井架V形门高度限制，可以扩大钻台面的视野，顶驱安装更加方便。相对侧开门结构，正开门结构可减少一条轨道。这是因为井架采用侧开门结构，钻台面做横向移动，下底座做纵向移动，钻井船就位、修井机避让时，下底座还需要做横向移动，所以还需要在甲板上安装一条避让轨道。采用正开门结构，钻台面做纵向移动，下底座做横向移动，下底座下的主轨道兼作避让轨道，可以减少一条轨道，减轻重量，节省投资。采用正开门结构存在的最大的缺点在于井架放倒或极端工况下，重心偏心比较严重，上、下底座的基座将产生向上的拉力，需要设置特殊的底座固定机构，并尽量将设备布置在另一端，减轻偏心问题，保证整个修井机的结构安全。应根据现场实际情况，选择合适的井架开门形式。

4 修井机避让

对于后期用钻井船打调整井的平台，修井机需要考虑避让，待钻井船完成钻井作业撤离平台后，修井机再移到正常的修井位置。钻井避让时主要考虑以下方面：

1）修井机避让时不能与吊机干涉，不受火炬臂的影响。

2）对于钻井船升船达到最大气隙后，悬臂梁与上层甲板的间距不大的情况，需要严格控制悬臂梁覆盖区域设备的尺寸以及组块高度方向上的制作精度，一般将上层甲板标高控制在0.1米以内，如安装在上层甲板上的吊机、泥浆罐等；同时对空间情况进行放样，考虑在1米安全余量的情况下，判断是否与其它设备或结构物干涉。图1为南海某平台钻井船就位时修井机避让立面分析图。

3）如果钻井船的气隙不满足靠船钻井的要求，需要同钻井船方沟通，确认是否可以通过改造海水提升泵、电缆等增大钻井船的气隙。

4）由于钻井船就位、修井机避让时，需要拆除或平放安装在甲板上的拖链，同时拆除拖链上的电缆。通常为了拆接方便，穿拖链的电缆采用活动接头形式。而活动接头一般较贵，且容易出故障，所以也有用接线箱代替活动接头来连接电缆的形式。

5）部分修井机避让时，影响直升机的起降，需要提前考虑钻井期间平台上的人员上下平台的情况。

图1 钻井船就位时修井机避让立面分析图

5 BOP系统配置要求

部分修井机防喷器组只配置了环形防喷器、双闸板防喷器和四通，其中双闸板包含一个剪切闸板和一个半封闸板。

为了降低整个项目的投资成本，一般海洋修井机都需要具备进行调整井作业的功能。按照以上的配置，在特殊情况下，用剪切闸板防喷器剪断钻柱达到全封井目的的同时，若剪切闸板防喷器下方半封闸板处有钻杆接头、加重钻杆管体等管柱时，半封闸板难以悬挂住剪断的管柱，剪断的管柱存在掉进井里的可能性，给后续工作带来不便。为保险起见，新的项目基本都对BOP的配置进行了升级，在原来的基础上再增加一个半封单闸板，新增半封单闸板除了具备半封闸板的功能外，还能用于特殊情况下悬挂管柱[4]。这样的配置也满足《海洋石油安全管理细则》（安监总局25号令）中关于防喷器系统的要求，即中间（技术）套管上安装1个环形、1个双闸板（或者2个单闸板）和1个剪切全封闭闸板防喷器[5]。

6 F&GAS系统设置

修井机F&GAS系统即火气系统，其工作原理与平台一致，即由探测系统、控制系统和执行系统构成。探测系统包括各种火、气探头和报警按钮；控制系统分为就地控制系统和中央控制系统；执行系统包括各种报警指示系统以及灭火系统。

为了保证平台F&GAS系统的完整性，体现平台作业安全的原则，同时又突出修井机作业的相对独立性。修井机火灾及可燃气体检测器信号直接进入平台F&GAS系统，平台预留I/O点位，报警信号在平台和修井机同时显示，由修井机处负责关断。平台的广播接入修井机，修井机内部的广播不接入平台系统。为便于维护，修井机可燃气体检测器、感烟探头和感温探头型号与平台的探头型号保持一致。

7 总结

随着多年的消化与积累，国内海洋修井机几乎全部实现国产化设计，能够满足海洋油气田的钻修井需要。然而，如何提高海洋修井机的设计水平，缩短与国外先进水平的差距，需要设计人员加强对国外研究现状及未来发展方向的了解，加强与现场工作人员的沟通，确保海洋修井机运行的更加可靠、经济，更好地为我国海洋油气田开发做出贡献[6]。

[1] 徐田甜, 张美荣. 我国海洋钻修井机的应用[J]. 船舶工程, 2008,30(4):7-7.

[2] 海上固定平台安全规则. 能源部,2008.

[3] SY/T6426-2005, 钻井井控技术规程[S].

[4] 曹式敬. 超深水防喷器组及其控制系统配置探讨[J].石油钻探技术, 2012,40(5):116-116.

[5] 海洋石油安全管理细则. 国家安全生产监督管理总局, 2009.

[6] 鲁献. 对国产在役海洋修井机存在问题的探讨[J].长江大学学报(自然科学版), 2008,5(3):58-58.

General Plan Design of Offshore Workover Rig

Cheng Jiu
(Zhanjiang Nanhai West Oil Survey and Design Co., Ltd., Guangdong Zhanjiang 524057, China)

Compared with the land workover rig, the main configuration of offshore workover rig is basically the same. In addition to working in such a special environment which is humid and high salt, there are still many differences between offshore and land workover rig. Some problems need to be paid attention in the general plan design. Some key points of offshore workover rig which should be paid attention to in general plan design process are analyzed, such as the general arrangement principle of workover rig on the platform, main interfaces between the workover rig and the upper deck, open form of derrick, workover rig dodge, BOP system configuration requirements and F&GAS system settings.

can be provided for the general plan designer of offshore workover rig.

offshore platform; workover rig; general arrangement; interface; dodge

TE935

A

10.14141/j.31-1981.2015.03.006

程纠（1983-），男，工程师，研究方向：海洋石油机械设计与研究、压力容器设计。