自動化管子處理裝置在海洋鉆井作業中的應用

李春緒（東北石油大學石油工程學院海洋油氣工程,黑龍江　大慶　163318）

自動化管子處理裝置在海洋鉆井作業中的應用

李春緒
（東北石油大學石油工程學院海洋油氣工程,黑龍江大慶163318）

摘要：管子處理裝置在現代海洋鉆井過程中占有很大的比例，保證鉆井工作安全、有效進行的前提即是高效、安全、連續的管子處理裝置系統。在論述了管子處理裝置系統在發展過程中的幾種關鍵技術的基礎上,詳細敘述了管子處理裝置系統在海洋鉆井中每個作業環節中的應用。

關鍵詞:海洋鉆井;管子處理裝置;自動化

0　前言

管子處理在海洋鉆井過程中主要涉及到了以下幾個方面：各種管件以及鉆具在甲板上的移動、進行卸扣、接卸立根、內根來回地移動等。這樣就可以基于快速移動的鉆井船上可以更加平穩、高效地進行各種連續性作業，例如說，移動、拆卸、以及放置等。不僅加快了鉆井的速度，而且還縮短了鉆井了周期，在海上鉆井作業過程中，發揮了具大的作用。

1　管子處理系統發展的關鍵技術

由于安全以及環保要求的提高，對海上鉆井實現自動化技術任務迫在眉急，管子處理系統在整個鉆井過程中占有非常重要的位置。管子處理系統的發展離不開以下幾種關鍵技術：第一，管理處理系統與鉆井中的鉆臺要有一個一樣的位置標準，這也是進行設計過程中最關鍵的一個問題，不僅要可以保證管柱移送到指定的位置中，而且還要順利地將接送管柱的作業完成；第二，在進行管子系統的設計過程中，不僅要具備處理鉆桿、鉆挺、以及套管的能力，由于油管以及鉆挺的長度不同，因此在進行設計過程中要設計管子處理系統可以處理到的長度范圍之內；第三，在進行設計管子處理系統時，一定要全面了解我國鉆井作業的實際情況，將我國鉆機的特點以及作業現場的適用性結合到一起，此外，還要認真進行剛度強度的充分校核，保證其能安全穩定的工作，最后充分利用有效空間，充分全面地設計出一套結構緊湊合理、具有較好的遠程系統、適應于我國的產品類型。

2　管子處理裝置在海洋鉆井作業中的應用

2.1基本組成

第一，控制部分。對于管子操作系統來講，控制部分就如同人體的大腦一樣，是進行整個系統的信息控制以及傳輸中樞部分，在控制部分中對各種信息進行處理，判斷，并且進行一系列指令的發出。

第二，執行部分。這一部分就如同人類的手腳一般，把收到來自于控制部分的信息轉變成各種機械指令，并且進行作業。

第三，檢測部分。這一部分是用來進行對執行部分所執行的作業內容的最后結果進行檢測，測量、以及監控和反饋。

第四，機械部分。是將整個系統中的各種鉆具的操作進行處理的一個部分。

2.2作業要求

在進行管子處理裝置的設計過程中不僅要滿足強度的需求，還要滿足剛度的要求，將施工人員安全以及管子的處理工藝和技術全面考慮在內。

第一，對于整個系統中的每個環節的作業都要滿足其要求，使每個流程的銜接做到順利、通暢，縮短鉆井周期，擔高作業效率。

第二，達到操作者的使用滿意度，提升管子的使用壽命，建設安全的作業環境，對進行作業的空間進行高效率的設計及應用。[1]

2.3操作流程

自動化管子的處理作業主要是對位置、狀態、以及儲存方式的變換。在進行鉆井作業過程中一般分為鉆桿、套管以及隔水管作業。

（1）鉆桿。第一，把用來鉆井的鉆桿輸送到甲板上然后到輸送到鉆臺上；第二，在鉆臺上進行上卸扣作用操作；第三，對立根的自動排放是通過井架里的自動排放系統得以完成，并且進行從立根盒到井口間位置的移動。

（2）套管。對于一些小直徑的套管作業流程工藝則與鉆桿十分的相似，并且可以通過主鉆的作用，借助輔鉆完成整體套管工作，使得這項任務更具獨立特征。進行套管工作時，需要依托貓道的功能，發揮輸送作用，使鉆臺位置能夠獲取相關作業用具，之后在轉盤上借助頂驅結構的優勢，將需要對接的部分進行緊扣，完成最后下放操作。當套管任務應用材料較為粗大的情況下，可以利用多功能大型機械手臂設備，在一定的支持作用下實施鉆井任務。

（3）隔水管。根據工藝的不一樣，可以分成平放以及立放兩種操作方式。該項工作處理的具體操作方法分析如下：1）利用起重機，在貓道中放置管道材料，并于鉆井中心位置將管材進行吊運，此時需要利用多功能機械臂將隔水管進行扶正,最后檢測密封性能是否良好后，進行下放處理；2）起重機向鉆臺位置對隔水管材料進行運送、吊起操作，支持扶正操作后密封檢驗下放。[2]

2.4垂直管子處理系統

此系統主要是將鉆井平臺上存放的管子從存儲區移動和排放到井口區，一般情況下包括了管子排放機、鐵鉆以及扶管作業車等構成。可以將管子垂直狀態的作業得以順利的完成。

第一，管子排放機主要用途是把鉆桿和套管移送到井架指梁上。

第二，扶管作業車主要是在鉆井的井架內中進行安裝，主要作用是幫助管子準確地排放在指梁內。

第三，z式導向臂此鉆具安裝在鉆臺上,主要作用是輔助管子的起吊作業。

第四，扶管臂用于對管材的支持扶正、吊運即下放；而套管作業、桿材分解及組合等過程中需要借助鐵鉆工。

2.5水平管子處理系統

管子鋪放機以及起重機、管子運輸機是構成水平管子處理系統的幾個關鍵部分。系統的詳細操作流程和不同結構部分發揮的作用介紹如下：1）管子鋪放機將甲板上放平的管子輸送到管子運輸機上；2）第二，起重機它位于鉆井平臺的最后面的中間位置，主要作用是向輸送機位置吊運管材；3）運輸機是連接管子和鉆臺之間運輸的安全工具，主要作用是可以將管材移送到井架中，將垂直管子處理裝置移送到鉆臺上。運輸機工作過程中，同上一個處理系統具有緊密的聯系，二者彼此協助，共同發揮作用，對不同管材進行正確的工作處理。[3]

3　結語

管子處理系統的自動化不僅可以避免鉆井作業人員直接接觸鉆具以及與鉆具接觸的重復性減少，進而使操作人員的工作條件更加優越，作業準確性提高，保障鉆井材料可以更加地順暢，連續的進行操作。伴隨著各種鉆井作業數據庫的建立以及開發，再加上結合了鉆井專家遠程控制系統，智能型的管子處理系統將在不久的未來變成現實，海洋上的油田鉆井也定將跳躍式發展。

參考文獻：

[1]姜開勛.斜直井鉆機管子處理系統的設計與理論研究[D].東北石油大,2012.

[2]王凌寒.深水鉆井平臺隔水管處理系統研究[D].中國石油大學,2009.

[3]董海軍.斜直井鉆機管子處理系統的設計與理論研究[J].科技創新與應用,2014(04):85.