论文部分内容阅读
[摘 要]基于现代技术快速发展背景下，LIFTBOAT钻修机技术需求逐渐提高，因而在此基础上，为了有效发挥LIFTBOAT钻修机钻井、完井、修井功能，需在LIFTBOAT钻修机研发与设计过程中，通过模块化设计形式，优化钻修机整体机构，且通过主要技术参数等的调整，打造稳定、经济、快速的钻修机运行环境，满足当前钻井作业开展条件，提升钻井工作水平。本文从LIFTBOAT钻修机设计要点分析入手，并详细阐述了LIFTBOAT钻修机优化手段。
[关键词]LIFTBOAT钻修机；研发；设计
中图分类号：TE935 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0139-01
前言：在当代经济发展过程中逐渐呈现出石油资源短缺等问题，因而，为了进一步拓展海洋石油资源勘测领域，需在石油勘测作业环节开展过程中，集中研发LIFTBOAT钻修机自带资源等功能，同时注重在钻修机研发过程中，结合钻井要求，完善研发思路，就此打造多功能钻修机运行空间，提升钻修井作业效率，满足钻修机拆卸、安装需求。以下就是对LIFTBOAT钻修机研发等相关问题的详细阐述，望其能为当前研发工作的有序展开提供有利参考。
一、LIFTBOAT钻修机研发与设计分析
（一）工作原理
从LIFTBOAT钻修机实践工作角度来看，将由橇块完成海上托运环节，然后在LIFTBOAT钻修机完成定位工作的基础上，保持升桩机构与生产平台处在平齐状态，继而由主吊机各功能板块完成组装行为，而后针对电、气、水、油4个管线进行连接，展开钻井、修井作业行为。同时，在LIFTBOAT钻修机实际工作过程中，将提供场地或动力，然后相继完成第一口井、第二口井、第三口井作业任务，并以逆序形式完成拆卸工作。即LIFTBOAT钻修机在研发与设计过程中通过对模块化技术、运输技术等的应用，将钻井、完井、修井等融于一体，达到了经济性、快速性作业目的[1]。此外，在LIFTBOAT钻修机配置过程中，需将生产平台总长度控制在54.6m，外形为40.8m×35.8m×6.2m，同时，为了满足钻井、完井、修井作业需求，亦应将场地面积控制在800m2，钻井深度为3000m，最大钩载为1700kN，钻井泵为2×735kW，就此满足钻修井作业条件，达到一体化作业状态。
（二）LIFTBOAT钻修机主要功能
在LIFTBOAT钻修机研究与设计过程中主要功能应体现于以下几项：
第一，钻井、完井、修井功能，即在LIFTBOAT钻修机开发过程中应注重配置3000m可承载导管架、简单平台、液压式修井机、主吊机等，从而完成钻井、完井、修井等的连续作业，并在整井作业中支撑生活、发电、吊装等业务；
第二，自航功能，即在海洋钻井、完井、修井环境中，需于LIFTBOAT钻修机内部配置3台1200hp、882kW的Z驱动器，同时，保持航速为11.1km/h，且在钻修机完善过程中增设带齿轮/齿条桩腿等，继而将钻修机作业环境中提升速度控制在1.5m/min左右，满足钻修机定位、作业条件，且提升LIFTBOAT整体工作量，达到高效性工作状态[2]；
第三，自带资源功能，即在钻修机开发过程中为了规避资源缺失问题的凸显影响作业水平，应在LIFTBOAT钻修机设计过程中，配置1台应急发电机组、4台1100kW柴油发电机组、钻井液、钻井水等，继而在钻井、完井、修井等环节开展过程中，可由生产平台输送水、电、气等资源，满足经济性、高效率作业条件，且优化钻修机整体结构性能。
（三）主要设计
1.模块化设计
在LIFTBOAT钻修机研究与开发过程中为了提升操作效率，应将钻修机生产平台划分为钻井液、灰罐橇、电控VFD橇、净化橇、井架橇等若干个模块，同时在不同模块间操控过程中，利用气体、柴油管线、电缆等进行连接，最终以拖链式结构形式，达到模块化操控目的，满足钻修机简单化拆装设计条件。此外，基于钻修机模块化设计的基础上，需于模块化操控过程中完善立根盒载荷、游动系统、钻井液池容量、动力机组等支撑配件，且将游动系统结构控制在5×6状态下，而钻井液池容量为192m3，动力应急机组为1×400kW，，满足模块化操控条件，达到高效性钻井、修井作业状态。即在LIFTBOAT钻修机设计过程中注重模块化环节的完善，有助于达到经济性、快速性作业目的，为此，应提高对其的重视程度[3]。
2.电气设计
在LIFTBOAT钻修机电气部分设计过程中应从以下几个层面入手：
第一，在钻修机电气部分设计过程中为了满足自动化操控条件，应设置PLC模块，且完善钻具顶升油缸控制、误操作保护功能、钻具预松开控制功能、钻具夹紧油缸控制等几个组成部分。例如，在钻具顶升油缸控制中，应利用压力传感器对作业环境下系统压力进行检测，并当压力达到18MPa时，表示油缸处于伸缩状态，反之，处于缩回状态，就此实现对油资源的自动化控制；
第二，在钻具夹紧油缸控制设计过程中，应明晰钻具规格，即当钻具为31/2"时，所需压力为2.4-3.5MPa，当钻具为5"时，所需压力为4-5.8MPa，当钻具为95/8"时，所需压力为7.2-10.8MPa，最终依据钻具的不同规格，以电控信号方法操控电气系统，达到自动化钻修机运行效果；
第三，在钻具预松开控制功能设计过程中，为了满足电气系统操控需求，应结合上钻具时转臂位置油缸伸出量为2mm，甩钻具时为6mm，转臂旋转60°时为433mm的特点，对电气部分油缸动作进行自动化控制。
二、LIFTBOAT钻修机优化措施
在LIFTBOAT钻修机应用过程中为了满足高效率、低成本应用需求，应注重在钻修机开发期间，健全质量管理体系，即要求相关工作人员在钻修机操控过程中，应遵从“质量第一”原则，实时监测钻修机模块部分、电气部分等运行状况，规避运行故障现象的凸显。此外，在钻修机优化过程中，需借助网络系统，搜集、整理钻修机自带资源、自航作业等相关参数，同时生成零件使用说明、设备图纸资料、零部件爆炸图册等，打造良好的钻修机操控环境。
结论：综上可知，传统钻修机运行模式已经无法满足石油开采行业发展需求，因而在当前石油勘测工作开展过程中，应注重集中研发LIFTBOAT钻修机，即在钻修机研发与设计过程中，从功能设计、模块化设计、电气设计等角度出发，优化钻修机内部构成，同时，增强钻修机生产平台自航能力、自带资源能力等，满足高效率、快速性、经济型钻井、完井、修井作业条件，打造良好作业空间。
参考文献：
[1]刘康，陈国明，朱本瑞等.海洋模块钻修机完整性管理系统开发[J].石油机械，2015，11（01）：73-77.
[2]吴伟航.LIFTBOAT钻修机的研发和应用[J].中国石油和化工标准与质量，2014，24（12）：248.
[3]李凡，王晓鹏，张海等.渤海D油田WHPA平台大位移水平井钻修机钻井作业实践[J].中国海上油气，2012，14（02）：50-53.
作者简介：闫桂东（1985.04--）；性别：男，籍贯：山西大同，学历：本科，毕业于中北大学信息商务学院；现有职称：初级机械工程师；研究方向：机械设计；
[关键词]LIFTBOAT钻修机；研发；设计
中图分类号：TE935 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0139-01
前言：在当代经济发展过程中逐渐呈现出石油资源短缺等问题，因而，为了进一步拓展海洋石油资源勘测领域，需在石油勘测作业环节开展过程中，集中研发LIFTBOAT钻修机自带资源等功能，同时注重在钻修机研发过程中，结合钻井要求，完善研发思路，就此打造多功能钻修机运行空间，提升钻修井作业效率，满足钻修机拆卸、安装需求。以下就是对LIFTBOAT钻修机研发等相关问题的详细阐述，望其能为当前研发工作的有序展开提供有利参考。
一、LIFTBOAT钻修机研发与设计分析
（一）工作原理
从LIFTBOAT钻修机实践工作角度来看，将由橇块完成海上托运环节，然后在LIFTBOAT钻修机完成定位工作的基础上，保持升桩机构与生产平台处在平齐状态，继而由主吊机各功能板块完成组装行为，而后针对电、气、水、油4个管线进行连接，展开钻井、修井作业行为。同时，在LIFTBOAT钻修机实际工作过程中，将提供场地或动力，然后相继完成第一口井、第二口井、第三口井作业任务，并以逆序形式完成拆卸工作。即LIFTBOAT钻修机在研发与设计过程中通过对模块化技术、运输技术等的应用，将钻井、完井、修井等融于一体，达到了经济性、快速性作业目的[1]。此外，在LIFTBOAT钻修机配置过程中，需将生产平台总长度控制在54.6m，外形为40.8m×35.8m×6.2m，同时，为了满足钻井、完井、修井作业需求，亦应将场地面积控制在800m2，钻井深度为3000m，最大钩载为1700kN，钻井泵为2×735kW，就此满足钻修井作业条件，达到一体化作业状态。
（二）LIFTBOAT钻修机主要功能
在LIFTBOAT钻修机研究与设计过程中主要功能应体现于以下几项：
第一，钻井、完井、修井功能，即在LIFTBOAT钻修机开发过程中应注重配置3000m可承载导管架、简单平台、液压式修井机、主吊机等，从而完成钻井、完井、修井等的连续作业，并在整井作业中支撑生活、发电、吊装等业务；
第二，自航功能，即在海洋钻井、完井、修井环境中，需于LIFTBOAT钻修机内部配置3台1200hp、882kW的Z驱动器，同时，保持航速为11.1km/h，且在钻修机完善过程中增设带齿轮/齿条桩腿等，继而将钻修机作业环境中提升速度控制在1.5m/min左右，满足钻修机定位、作业条件，且提升LIFTBOAT整体工作量，达到高效性工作状态[2]；
第三，自带资源功能，即在钻修机开发过程中为了规避资源缺失问题的凸显影响作业水平，应在LIFTBOAT钻修机设计过程中，配置1台应急发电机组、4台1100kW柴油发电机组、钻井液、钻井水等，继而在钻井、完井、修井等环节开展过程中，可由生产平台输送水、电、气等资源，满足经济性、高效率作业条件，且优化钻修机整体结构性能。
（三）主要设计
1.模块化设计
在LIFTBOAT钻修机研究与开发过程中为了提升操作效率，应将钻修机生产平台划分为钻井液、灰罐橇、电控VFD橇、净化橇、井架橇等若干个模块，同时在不同模块间操控过程中，利用气体、柴油管线、电缆等进行连接，最终以拖链式结构形式，达到模块化操控目的，满足钻修机简单化拆装设计条件。此外，基于钻修机模块化设计的基础上，需于模块化操控过程中完善立根盒载荷、游动系统、钻井液池容量、动力机组等支撑配件，且将游动系统结构控制在5×6状态下，而钻井液池容量为192m3，动力应急机组为1×400kW，，满足模块化操控条件，达到高效性钻井、修井作业状态。即在LIFTBOAT钻修机设计过程中注重模块化环节的完善，有助于达到经济性、快速性作业目的，为此，应提高对其的重视程度[3]。
2.电气设计
在LIFTBOAT钻修机电气部分设计过程中应从以下几个层面入手：
第一，在钻修机电气部分设计过程中为了满足自动化操控条件，应设置PLC模块，且完善钻具顶升油缸控制、误操作保护功能、钻具预松开控制功能、钻具夹紧油缸控制等几个组成部分。例如，在钻具顶升油缸控制中，应利用压力传感器对作业环境下系统压力进行检测，并当压力达到18MPa时，表示油缸处于伸缩状态，反之，处于缩回状态，就此实现对油资源的自动化控制；
第二，在钻具夹紧油缸控制设计过程中，应明晰钻具规格，即当钻具为31/2"时，所需压力为2.4-3.5MPa，当钻具为5"时，所需压力为4-5.8MPa，当钻具为95/8"时，所需压力为7.2-10.8MPa，最终依据钻具的不同规格，以电控信号方法操控电气系统，达到自动化钻修机运行效果；
第三，在钻具预松开控制功能设计过程中，为了满足电气系统操控需求，应结合上钻具时转臂位置油缸伸出量为2mm，甩钻具时为6mm，转臂旋转60°时为433mm的特点，对电气部分油缸动作进行自动化控制。
二、LIFTBOAT钻修机优化措施
在LIFTBOAT钻修机应用过程中为了满足高效率、低成本应用需求，应注重在钻修机开发期间，健全质量管理体系，即要求相关工作人员在钻修机操控过程中，应遵从“质量第一”原则，实时监测钻修机模块部分、电气部分等运行状况，规避运行故障现象的凸显。此外，在钻修机优化过程中，需借助网络系统，搜集、整理钻修机自带资源、自航作业等相关参数，同时生成零件使用说明、设备图纸资料、零部件爆炸图册等，打造良好的钻修机操控环境。
结论：综上可知，传统钻修机运行模式已经无法满足石油开采行业发展需求，因而在当前石油勘测工作开展过程中，应注重集中研发LIFTBOAT钻修机，即在钻修机研发与设计过程中，从功能设计、模块化设计、电气设计等角度出发，优化钻修机内部构成，同时，增强钻修机生产平台自航能力、自带资源能力等，满足高效率、快速性、经济型钻井、完井、修井作业条件，打造良好作业空间。
参考文献：
[1]刘康，陈国明，朱本瑞等.海洋模块钻修机完整性管理系统开发[J].石油机械，2015，11（01）：73-77.
[2]吴伟航.LIFTBOAT钻修机的研发和应用[J].中国石油和化工标准与质量，2014，24（12）：248.
[3]李凡，王晓鹏，张海等.渤海D油田WHPA平台大位移水平井钻修机钻井作业实践[J].中国海上油气，2012，14（02）：50-53.
作者简介：闫桂东（1985.04--）；性别：男，籍贯：山西大同，学历：本科，毕业于中北大学信息商务学院；现有职称：初级机械工程师；研究方向：机械设计；