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摘 要:海洋修井机在国内经过近20年的发展,已初步形成系列化,但与国外海洋修井机相比,仍存在整机设计、防腐处理、质量控制和管理水平以及技术资料准备等方面存在问题。从海洋修井机技术现状及海洋油田发展需求出发,提出了我国在役海洋修井机目前存在的问题和解决办法。
海洋修井机设计、生产、制造,形成了一系列的功能基本能满足海洋油田的需要。但由于海洋修井机在中国起步较晚,与国外相比还有很大差距海洋修井机。在这里,对海洋修井机问题进行了讨论。
一、海洋修井机服务问题和解决方案
1.机器的设计水平需要进一步提高
1.1结构设计问题,与国外相比海洋修井机在国内海洋修井机的结构设计有一个较大的差距,主要表现在:
①使用软件设计。国外海洋修井机他们的设计基本上都是采用了三维设计软件的设计,使用常用的三维设计软件Solidworks。使用三维软件设计的产品,会使设计师设计的结构有一个清晰的理解空间,设计的产品在生产的过程中不存在设计不完美或不存在互相干扰的问题在组装过程。目前国内海洋修井机结构设计主要依赖于二维软件 AUTOCAD软件,二维设计不如一个三维的设计有很好的空间结构模型,所以经常出现设计不符合设计者的要求。
②结构设计使用的材料。外国钢铁类型可选的范围更广泛,在结构设计中可以根据需要选择合适的材料,因此设计的结构重量轻,结构紧凑,合理。和国内因为没有合适的材料,通常需要使用其他的材料来代替,所以必须加大材料规格,这样做出来的东西是很重的。
1.2管路的设计问题的国内海洋修井机管路设计,主要是二维设计流程图,然后再现场配管,这种设计方法与国外的三维管路相比落后很多。三维设计的管道在结构和空间的关系是非常清楚的,而且所有的管路都可以提前预制,施工时当直接安装,施工效率高。然而国内使用的现场配管,效率低下,不利于建筑材料的完整性,而且施工现场的杂乱经常经常会干扰的其他部分。
1.3解决方案:①在海洋修井机的设计上使用三维设计软件,提高设计质量,减少设计更改。②加强分析软件的学习和交流,提高设计和分析的能力,保证满足设计要求的前提下,尽可能的减少的重量。③与钢材生产商加强沟通交流,并向其提出要求高强度钢结构。④设计专业加强沟通,减少相互干扰造成的返工。
2.防腐技术水平需要加强
海洋修井机由于使用特殊的环境中,自然条件恶劣,具有强烈的腐蚀性,因此防腐成为最重要的关键。一套用于石油和天然气勘探和生产的海洋修井机,要求建成后能够安全、有效进行工作,并且能够使用很长一段时间,所以对于钢结构防腐处理在当中至关重要。
为了满足需求的海洋修井机的使用,需要从以下几方面加强:
2.1对标准件(螺栓、螺母等)、销轴等采用镀铬处理,达到防腐要求。镀铬是在金属制品表面镀上一层致密的氧化铬薄膜,它可以使得金属制品更加坚固耐用,抗腐蚀。采用镀铬处理的零件,表面光洁,防腐性能好,可用于防蚀要求较高或在较严重的腐蚀条件下(如海洋性大气、工业大气、湿热气氛等)使用的紧固件、弹性零件和其它钢铁、铝及其合金零件和构件。
2.2对泥浆罐内壁采用涂环氧玻璃鳞片涂料增强防腐性能。环氧玻璃鳞片涂料本身对环境中的腐蚀介质具有良好的耐腐蚀性、耐磨和耐温度变化等性能,涂层对介质的抗渗透性好,玻璃鳞片在涂层中基体互相平行叠压排列、形成致密的防渗层,涂层内部的残余应力小,玻璃鳞片在涂层中形成了许许多多的小区域,使树脂的微裂纹、微气泡相互分割,减少了涂层与基体之间的热膨胀系数之差,降低了涂层的硬化收缩率及内部应力,抑制了涂层龟裂、剥落,提高了涂层的粘合力与抗冲击性。
2.3所有钢隔栅、梯子踏步、楼梯等行热浸锌处理。热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,从而起到防腐蚀的目的。热浸锌方式的优点是耐久年限长,生产工业化程度高,质量稳定。
2.4选择适合海洋环境的油漆(包括底漆面漆等)。在油漆选用上,要选用适合海洋使用环境的油漆,目前主要采用富锌类海洋用油漆。这类油漆增强了海洋使用设备的抗腐蚀性能,涂装在经过喷丸处理的钢材上,不仅具有良好的附着力,机械性能好,防腐性能强,还具有电化学保护作用。
2.5加强表面处理的质量控制。所有防腐措施要达到性能要求,必须严格按照相应的施工工艺规范进行施工,只有这样才能达到使用要求,否则再先进的措施不按照工艺规范施工也达不到相应的防腐性能。
3.随机技术资料需要不断完善
目前国外修井机提供的资料有:①各零部件及总成的使用说明书;②操作维护手册I③零部件的爆炸图册;④合格证及相应船检证及用户特殊要求的其他证件。与国外海洋修井机相比,国内海洋修井机提供的随机技术资料远不能满足用户的要求,主要差距在于:①零部件的使用说明不够详细和完善;②零部件图册不完善,用户无法看到所有设备的图纸资料;
二、在国产的海洋修井机的未来发展趋势
1.传统三起重机设计的模块化设计,由于大型单位体积变形的过程中生产大,误差积累和不规则的形状,重量重,运输困难,困难变形后安装。模块化设计近年来已逐渐成为主流。
2.功能多样化 传统的海洋修井机主要功能就是修井,然而随着海洋油田的发展,对海洋修井机提出更高的要求,不仅要能修井,而且能进行钻井及其它作业。例如PLl9-3油田的海洋修井机招标文件对该修井机项目的描述是“DCWR PROJECT”,对修井机的功能要求很明确;“DRILLING,COM—PLETION,WORKOVER RIG”要求该设备具有钻井、完井、修井等功能。
3.可搬迁式修井机对平台相对集中的海上大油田,在追求利润最大化,减少一次性投资成本,在同一块多个平台公共修井设备更经济,由此可搬迁式修井机也成为一种趋势。可搬修井机的设计和生产操作条件,综合考虑甲板起重机能力和整体布局,在满足技术性能的前提下,简化了结构,促进提升搬迁,安装快,平臺空间的合理利用等。
4.特殊的修井机不压井修井机和连续油管修井机在国外已有广泛的应用,它对特殊平台和油井作业具有不可替代的优势。目前国内的江汉石油管理局第四机械厂已经在做这方面的研究,产品开发出来后具有良好的市场前景。
5.大量新技术的普及应用 与传统修井机相比,越来越多的新技术将被应用到海洋修井机上。新技术(包括液压盘刹、顶驱、自动送钻、交流变频等)的采用使得整个修井机的自动化程度不断提高,更加智能化,同时也大大减轻了工人的劳动强度,提高了工作效率。例如用液压盘刹代替传统的带式刹车,大大减轻了司钻的劳动强度,同时更为可靠;司钻房的实施监控系统开阔了司钻的视野,并且更为可靠。
参考文献:
[1]姜伟.大位移钻井技术在渤海歧口17—2油田的应用[J].石油钻采工艺,2000(3)
[2]姜伟.单筒双井技术在渤海油田的应用[J].石油钻采工艺,2000(1)
海洋修井机设计、生产、制造,形成了一系列的功能基本能满足海洋油田的需要。但由于海洋修井机在中国起步较晚,与国外相比还有很大差距海洋修井机。在这里,对海洋修井机问题进行了讨论。
一、海洋修井机服务问题和解决方案
1.机器的设计水平需要进一步提高
1.1结构设计问题,与国外相比海洋修井机在国内海洋修井机的结构设计有一个较大的差距,主要表现在:
①使用软件设计。国外海洋修井机他们的设计基本上都是采用了三维设计软件的设计,使用常用的三维设计软件Solidworks。使用三维软件设计的产品,会使设计师设计的结构有一个清晰的理解空间,设计的产品在生产的过程中不存在设计不完美或不存在互相干扰的问题在组装过程。目前国内海洋修井机结构设计主要依赖于二维软件 AUTOCAD软件,二维设计不如一个三维的设计有很好的空间结构模型,所以经常出现设计不符合设计者的要求。
②结构设计使用的材料。外国钢铁类型可选的范围更广泛,在结构设计中可以根据需要选择合适的材料,因此设计的结构重量轻,结构紧凑,合理。和国内因为没有合适的材料,通常需要使用其他的材料来代替,所以必须加大材料规格,这样做出来的东西是很重的。
1.2管路的设计问题的国内海洋修井机管路设计,主要是二维设计流程图,然后再现场配管,这种设计方法与国外的三维管路相比落后很多。三维设计的管道在结构和空间的关系是非常清楚的,而且所有的管路都可以提前预制,施工时当直接安装,施工效率高。然而国内使用的现场配管,效率低下,不利于建筑材料的完整性,而且施工现场的杂乱经常经常会干扰的其他部分。
1.3解决方案:①在海洋修井机的设计上使用三维设计软件,提高设计质量,减少设计更改。②加强分析软件的学习和交流,提高设计和分析的能力,保证满足设计要求的前提下,尽可能的减少的重量。③与钢材生产商加强沟通交流,并向其提出要求高强度钢结构。④设计专业加强沟通,减少相互干扰造成的返工。
2.防腐技术水平需要加强
海洋修井机由于使用特殊的环境中,自然条件恶劣,具有强烈的腐蚀性,因此防腐成为最重要的关键。一套用于石油和天然气勘探和生产的海洋修井机,要求建成后能够安全、有效进行工作,并且能够使用很长一段时间,所以对于钢结构防腐处理在当中至关重要。
为了满足需求的海洋修井机的使用,需要从以下几方面加强:
2.1对标准件(螺栓、螺母等)、销轴等采用镀铬处理,达到防腐要求。镀铬是在金属制品表面镀上一层致密的氧化铬薄膜,它可以使得金属制品更加坚固耐用,抗腐蚀。采用镀铬处理的零件,表面光洁,防腐性能好,可用于防蚀要求较高或在较严重的腐蚀条件下(如海洋性大气、工业大气、湿热气氛等)使用的紧固件、弹性零件和其它钢铁、铝及其合金零件和构件。
2.2对泥浆罐内壁采用涂环氧玻璃鳞片涂料增强防腐性能。环氧玻璃鳞片涂料本身对环境中的腐蚀介质具有良好的耐腐蚀性、耐磨和耐温度变化等性能,涂层对介质的抗渗透性好,玻璃鳞片在涂层中基体互相平行叠压排列、形成致密的防渗层,涂层内部的残余应力小,玻璃鳞片在涂层中形成了许许多多的小区域,使树脂的微裂纹、微气泡相互分割,减少了涂层与基体之间的热膨胀系数之差,降低了涂层的硬化收缩率及内部应力,抑制了涂层龟裂、剥落,提高了涂层的粘合力与抗冲击性。
2.3所有钢隔栅、梯子踏步、楼梯等行热浸锌处理。热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,从而起到防腐蚀的目的。热浸锌方式的优点是耐久年限长,生产工业化程度高,质量稳定。
2.4选择适合海洋环境的油漆(包括底漆面漆等)。在油漆选用上,要选用适合海洋使用环境的油漆,目前主要采用富锌类海洋用油漆。这类油漆增强了海洋使用设备的抗腐蚀性能,涂装在经过喷丸处理的钢材上,不仅具有良好的附着力,机械性能好,防腐性能强,还具有电化学保护作用。
2.5加强表面处理的质量控制。所有防腐措施要达到性能要求,必须严格按照相应的施工工艺规范进行施工,只有这样才能达到使用要求,否则再先进的措施不按照工艺规范施工也达不到相应的防腐性能。
3.随机技术资料需要不断完善
目前国外修井机提供的资料有:①各零部件及总成的使用说明书;②操作维护手册I③零部件的爆炸图册;④合格证及相应船检证及用户特殊要求的其他证件。与国外海洋修井机相比,国内海洋修井机提供的随机技术资料远不能满足用户的要求,主要差距在于:①零部件的使用说明不够详细和完善;②零部件图册不完善,用户无法看到所有设备的图纸资料;
二、在国产的海洋修井机的未来发展趋势
1.传统三起重机设计的模块化设计,由于大型单位体积变形的过程中生产大,误差积累和不规则的形状,重量重,运输困难,困难变形后安装。模块化设计近年来已逐渐成为主流。
2.功能多样化 传统的海洋修井机主要功能就是修井,然而随着海洋油田的发展,对海洋修井机提出更高的要求,不仅要能修井,而且能进行钻井及其它作业。例如PLl9-3油田的海洋修井机招标文件对该修井机项目的描述是“DCWR PROJECT”,对修井机的功能要求很明确;“DRILLING,COM—PLETION,WORKOVER RIG”要求该设备具有钻井、完井、修井等功能。
3.可搬迁式修井机对平台相对集中的海上大油田,在追求利润最大化,减少一次性投资成本,在同一块多个平台公共修井设备更经济,由此可搬迁式修井机也成为一种趋势。可搬修井机的设计和生产操作条件,综合考虑甲板起重机能力和整体布局,在满足技术性能的前提下,简化了结构,促进提升搬迁,安装快,平臺空间的合理利用等。
4.特殊的修井机不压井修井机和连续油管修井机在国外已有广泛的应用,它对特殊平台和油井作业具有不可替代的优势。目前国内的江汉石油管理局第四机械厂已经在做这方面的研究,产品开发出来后具有良好的市场前景。
5.大量新技术的普及应用 与传统修井机相比,越来越多的新技术将被应用到海洋修井机上。新技术(包括液压盘刹、顶驱、自动送钻、交流变频等)的采用使得整个修井机的自动化程度不断提高,更加智能化,同时也大大减轻了工人的劳动强度,提高了工作效率。例如用液压盘刹代替传统的带式刹车,大大减轻了司钻的劳动强度,同时更为可靠;司钻房的实施监控系统开阔了司钻的视野,并且更为可靠。
参考文献:
[1]姜伟.大位移钻井技术在渤海歧口17—2油田的应用[J].石油钻采工艺,2000(3)
[2]姜伟.单筒双井技术在渤海油田的应用[J].石油钻采工艺,2000(1)