海洋钻机模块机械设备安装探讨

高 亮

海洋石油工程股份有限公司安装公司

海洋钻机模块机械设备安装探讨

高 亮

海洋石油工程股份有限公司安装公司

与陆上石油钻井相比，海洋石油由于地理位置和环境条件的特殊性，其相关设备/装置等也与陆上石油钻进存在很大区别。近年来由于我国大力发展海洋石油开采，海上钻井平台大量出现，随之而来的就是海洋石油钻机的不断增加，且随着钻机搬运和挪移的次数越来越多，传统的钻机搬运方法已经无法满足钻探效率的要求，使得相关企业面临很大的挑战和压力。因此，在实际的钻机安装中，需要考虑设备的可靠性、操纵性、经济性、可维护性等性能指标。本文主要就对海洋钻机模块机械设备安装相关方面进行分析和探讨。

海洋钻机；机械设备；安装

1 模块钻机定义及应用现状

1.1 模块钻机定义

模块化钻机，即块状钻机，是指将钻井装置按模块功能、便捷安装的要求，分装在不同的底座上，搬家移动时能快速分拆，分块运输，到井位后通过简单的安装，即能实现钻井功能的装置。

模块钻机的出现是为了达到降低钻井成本与钻井辅助成本(运输成本和停工成本等)的目的，从而对钻机提出的模块化设计要求，进而开发出的高度集装化、具有良好操作性能、安装移运性能和环境适应性能的钻机。与移运式钻机相比，模块钻机的拆卸、移运和安装均有相当大的优势。虽然模块钻机在移运性上稍逊于移运式钻机，但模块钻机布置灵活，钻井能力涵盖范围大，环境适应能力强，井架稳定性好，性价比相对较好。尤其是性能优异的交流变频驱动方式进入钻机行业之后，由于移运式钻机必须配置用于行车的柴油机，所以模块钻机则更显出经济和技术上的优势。同时，随着技术的进步，模块钻机的拆装、运输越来越方便，效率也更高。中油长城钻井公司的1103kW模块化快速运移钻机底座采用模块化设计方案，井架采用拖挂方式运移。设计时充分考虑钻机的快速拆装及运移性，高度集成化的安装和运输模块，使钻机的长途搬运和安装速度均大幅提高。

1.2 模块钻机应用现状

目前新建的海洋钻机大部分采用模块化的结构，各家的主要目的是结构设计优化、运转方便、质量轻便、符合运转要求、降低建造成本等，通常的做法是先在陆上建造好，之后进行装船，最后利用吊装设备安装至海洋平台。在必要的情况下，为了能够短时间内将模块安装到平台上，可以通过多次吊装的方式，主要的区别是模块化的程度高低不同。

2 模块钻机构成

在钻井工艺方面，陆上和海上区别不大，但是陆上由于不受场地限制，可以适当的布置分散些，而海上平台由于地域的限制，其钻进设备必须进行集中布置，且操作步骤更繁琐，施工更复杂。海洋模块钻机主要由动力系统、钻井液循环系统、旋转系统、起升系统、防喷器系统和控制系统等组成。

3 海洋钻机模块机械设备安装的形式

3.1 基座式

定位于平台基准面上的设备的安装形式为基座式。采用此种形式的设备分为动设备和静设备两种。动设备包括泵类设备、发电机组、锅炉、压缩机等，安装时，需要考虑调平、减震等方面的要求；静设备包括分离器、常压容器、管汇、油水处理等成撬设备，安装时可直接安装在甲板上。

3.2 悬吊式

悬吊式即设备安装在空中，一般采用三角支架或“口”字形吊架与结构梁连接，从而完成对设备的安装固定。通常在两种情况下，采用悬吊式安装，一种是满足工艺设计的需要，为便于就近及时供料、送料；另一种是由于功能实现需要，如风机、空调等。悬吊式的主要优点是布置紧凑，节省空间；缺点是需要考虑的因素较多，不仅需考虑操作、维修空间，还需协调好相关专业的走向布局，防止发生干涉。

3.3 嵌入式

嵌入式属于钢结构特有的安装形式。采用嵌入式安装可极大地节省空间，但也存在一些缺点：1)因设备定位在平台基准面以下，安装相对困难，且还要考虑到后期维护的便利性，因此，对设备的安装设计要求较高；2)必须提前进行设备的采购，并在设计前期拿到设备资料，以便向结构专业提供相应的计算参数，使设备所在区域结构满足强度要求；(3)对施工要求较严，不易控制。鉴于此，仅大型设备如转盘、绞车等采用此种安装方式。

4 设备安装中要点分析

4.1 安装工艺要点

设备定位后，针对海洋钻机模块空间有限、布置紧凑的特点，讨论其安装顺序。当设备周围有挡风墙或栏杆时，要从设备的实际安装型式、施工空间、施工工具等方面综合考虑，确定是先安装设备还是先安装挡风墙或栏杆，以免造成设备就位困难或安装检验不达标。此外，钻机模块经常为了保证吊装安全而增加一些临时支撑梁，待吊装完成后应去除。安装此区域的设备时，首先要确认临时支撑的位置是否与设备的定位有冲突，如有冲突，则必须待钻机模块吊装完成后才可进行安装，且在一般情况下，需提前将设备置于安装区域；如不冲突，则应根据安装位置，仔细核对支撑拆装时，是否会与设备发生干涉，如干涉，需待临时支撑拆卸后再进行安装。

4.2 防火区域施工要点

海上钻井过程中，可能出现带有油、气等可燃物，容易引发火灾，因此对钻机模块的各个区域进行了防火级别划分，安全级别不同，对相应区域中设备的带电装置的防护要求不同。在安装设备时，要根据防火区域划分的级别，核对设备的防护等级是否满足要求，如不满足要求，则需增加相应的防护罩或其它保护措施。

4.3 逃生通道要点分析

在海洋钻机模块上，逃生通道既可作为正常的通行空间又可作为发生事故时平台人员进行自救的生命通道。设备安装时，要认真核对设备的定位，确定不能占用逃生通道。尤其应当注意悬吊式设备，需核对其空间高度，确认空间上不与逃生通道干涉。

结语

海洋钻机模块设备的专业性较强，应用的专业技术相对较为复杂，对安装人员的整体素质要求较高。安装设备时，要根据现场情况，本着安全合理、方便可靠的原则，灵活应用，以低成本创高质量，确保设备顺利投入运行生产。

[1]李雄岩，李清明，尹彦坤，彭绍源，邓欣，陈实，陈田辉.可移动吊机的设计及其在小模块化钻机安装中的应用[J].中国海洋平台，2012，02：6-9+19.

[2]王进全，陈立人，何鸿.石油钻机专利技术资源的开发与利用[J].石油科技论坛，2007，04：11-17.

[3]冯定，杨志远，周魁.轻型可搬迁式海洋钻修机模块划分方案研究[J].石油矿场机械，2010，02：44-47.