淺析大型鉆機鉚焊制造工藝研究

張 閱（渤海裝備遼河重工有限公司，遼寧 盤錦 124000）

淺析大型鉆機鉚焊制造工藝研究

張 閱
（渤海裝備遼河重工有限公司，遼寧 盤錦 124000）

摘 要：目前，油氣勘探開發不斷深入，淺層油氣資源越來越少，開發深部地層油氣資源正逐漸成為海陸勘探開發的重要工作，因此鉆機的配套研發與制造也在不斷升級。為了應對更深度的油氣勘探開發需求，在9km大型鉆機研發制造過程中，我們從鉆機的鉚焊預制角度出發，針對其井架、人字架、底座等結構件尺寸加大、結構復雜的特點，通過合理的制定鉚焊制造、衍裝及檢測工藝，使其達到標準精度要求，從而提高大型鉆機制造的技術水平和質量水平，使國產鉆機具有更強的競爭力。

關鍵詞：大型鉆機；井架；人字架；底座；鉚焊預制；衍裝

隨著石油開采深度不斷加深，鉆井裝備技術水平和質量水平不斷提高，鉆機的研發制造也不斷升級，從40DB、50DB、70DB等4km～7km各種不同型號的鉆機一直到9km鉆機的研發制造，鉆機在鉚焊制造方面面臨著井架、底座等鉚焊構件結構尺寸加大，應用材料特殊，制造、檢測、衍裝等更復雜，尺寸精度要求更高的特點，這就需要我們不斷研究新工藝以保證其質量和精度要求。下面以我們生產制造的9km大型鉆機90DB鉆機為例，圍繞其井架、人字架、底座制造、衍裝、檢測項目對其進行工藝研究。

90DB鉆機底座整體外形最大結構尺寸19705×13580×12000（長×寬×高），頂層臺面尺寸 13500×12900 （不包括偏房），重量 271t。井架外形尺寸11000×7030×49215（長×寬×高），重量 124t （不包括天車），井架負荷670t。我們從保證產品質量、提高工效、最大限度減輕工人勞動強度的角度出發，在井架、底座生產、衍裝工藝上進行了大膽嘗試，通過生產實踐，總結了一套完整行之有效的制造工藝，并在生產中得到了補充和完善。

一、井架制造、衍裝、檢測工藝

鉆機井架部分主要由井架主體、人字架、二層臺、油管臺、井架附件、籠梯等諸多部分組成，預制難度主要集中在井架主體精度控制及井架主體一段與人字架配裝上。下面圍繞兩個主要部分進行工藝分析；

1 井架主體預制工藝

鉆機井架主體長度由五段組成，主要技術要求為：井架大腿在全長上長度不得大于5mm，井架拼裝后各段連接處的錯位不得超過2mm。為了保證井架制造精度，可采用分片整體放樣工藝控制單片尺寸誤差，放樣要求必須在同一水平面進行（可采取鉚焊平臺調平方式），確保井架整體制造尺寸誤差。

井架各段之間連接是井架大片衍裝的關鍵環節。為了更好的保證各段之間的接口間隙要對各段接口處進行認真研磨來確保接觸間隙并采用連接銷配裝點焊耳板方式進行固定。合理的焊接方式和焊接順序往往能極大的減少焊接及焊后打磨處理時間，因此在組對結束后需采用多位間斷焊接，控制焊接輸入熱以保證井架的直線度和垂直度，防止由于焊接順序不當而造成的熱變形。

井架大片預制結束后就可以進行下一步的大片連籠工作，井架連籠分兩次進行，一次連籠完成井架橫撐、斜撐的配裝，二次連籠配裝天車、二層臺、籠梯、走臺、井架附件。井架一次連籠同樣要重復進行平臺調平、整體放樣這兩個過程。井架兩大片中間橫撐及斜撐的配裝中，僅僅依靠焊接來以無法控制衍裝尺寸，這就需要定位地錨的配合。通過在井架兩大片兩側合適位置配置地錨，以拉碼來施以外力進行反變形控制以達到衍裝精度的控制。

為了確保臥式衍裝的井架立裝時相配套的天車、二層臺、籠梯、走臺及一些井架附件能順利安裝并避免一些小部件與井架主體上的一些干涉問題，就需要在井架臥衍時進行預配裝，主要集中在連接位置的配裝上，這就是二次連籠的主要工作。

通過兩次連籠，解決走臺、籠梯等部件與井架連接時存在的一些干涉問題，保證井架全長范圍內總對角誤差、單片對角誤差，各部件組對間隙、局部間隙誤差均達到控制要求。采用芯軸和工裝為衍裝、檢測提供技術支持。

2 人字架的預制及井架主體與人字架配裝

井架主體與人字架的配裝是鉆機衍裝的一個關鍵點，其中人字架組成：主要有左右前后撐桿、大橫梁、橫梁操作臺和兩組拉桿組成。關鍵部件具體制造要求：

（1）左右前撐桿下部耳座采用分體加工孔至安裝尺寸，整體放樣點焊其上后進行加工上部分，與井架配裝時進行施焊完成。

（2）左右后撐桿上下部耳座采用分體加工，鉚焊組對時，先將上部耳座與H鋼焊好后，以上部耳座孔進行反下部耳座尺寸。下部耳座點焊后，等人字架衍裝時進行焊接。

人字架衍裝主要圍繞井架一段展開，難點在于人字架與井架一段耳板的配裝。在衍裝前需按照人字架與底座四個連接耳座的實際尺寸進行放樣并設計預埋工裝以保證衍裝精度。具體工作分為兩步，第一步在井架二次連龍驗收合格后，采用臥式衍裝進行前撐桿與井架間的定位調節絲杠組件的配焊；大橫梁配配裝。第二步在底座頂層起升結束后，頂層低位組裝時利用左右上座的前后支座進行人字架整體組裝，進行配焊后支架下耳座。

二、鉆機底座的預制

90鉆機底座外形尺寸19705×13580 ×12000（長×寬×高），該底座是一種起升式底座，其主體分為底層、中層、頂層三大部分。鉆機完成低位安裝后先行起升井架后依靠絞車將臺面及其設備起升至工作高度，所定位置后即可進行正常的作業。平行四邊形底座的結構特點，決定了其制造過程的主要控制要素，即凡是影響底座整體起升的部位均應作為制造過程的重點控制對象，為達到此目的，必須進行嚴格的程序控制。

底層和頂層的組裝程序：焊接工字鋼組焊-部件組裝-底層和頂層總裝。

中層部件的組裝程序：部件組裝-校型-機械加工-中層總裝。

底層和頂層組裝時，其前后橫梁孔在全長范圍內必須同軸，且與底座井眼中心線平行，與底座橫截面垂直。為此，在組裝左右上座和左右下座時要進行嚴格的控制，以保證其技術要求。

結語

隨著我國鉆井裝備技術水平和質量水平的不斷提高，國產鉆機在國際市場上有了一定的聲譽。大型鉆機的研發和改進讓我們有了更大的市場競爭力，讓我們共同努力，創造和提供更多的交流渠道，促進石油裝備制造業的發展，為石油工業發展提供更多優質精良的鉆機裝備。

參考文獻

[1] AWSD1.1-D1.1M-2006，鋼結構焊接規范[S].

[2]APISpec 4F-2008,鉆井和修井井架、底座規范（第3版） [S].

中圖分類號：TD422

文獻標識碼：A