防噴器地面運移裝置的研制

李占柱 ，李 勇，王瑞成，李滿江，倪華峰，王存和，嚴雪春

（1.中石油川慶鉆探公司長慶鉆井總公司，陜西西安 710021；2.江蘇誠創智能裝備有限公司，江蘇揚州 225008）

0 引言

目前在油田的防噴器吊裝移動裝置有兩種方式：一種是在鉆臺面下方安裝兩條加長軌道并再安裝起吊裝置，另一種為翻轉安裝式。前者是在鉆臺面下方安裝2 條加長軌道，在軌道上再安裝起吊裝置，起吊裝置可沿軌道前后移動，安裝防噴器時，將起吊裝置移動到鉆臺大門前，吊起防噴器，再將防噴器移送到井口安裝。這種方式既可以整體將防噴器組吊裝到井口安裝，也可一件一件地吊裝到井口安裝。翻轉安裝式即事先將防噴器組固定在該裝置上，起升井架前將該裝置吊裝到井口旁。待一開結束后安裝防噴器時，通過液壓裝置將防噴器組翻轉立起，再通過該裝置的前后、左右和上下軌道以及旋轉裝置與方井中的井口變徑法蘭對接，完成安裝作業。

加裝軌道的防噴器吊裝移動裝置又可以分為三種類型：一種是利用液壓油缸通過一套滑輪組驅動大鉤上下移動，這一類技術比較成熟，已被廣泛采用；第二種是利用液壓馬達通過齒輪減速驅動；第三種是重型防爆式環鏈電動葫蘆。

1 技術分析

加裝軌道的防噴器吊裝移動裝置需要軌道，軌道加上該裝置的高度就已經超過1 m。在6 m 及以下鉆臺面下安裝，受轉盤梁下部高度限制，這種防噴器吊裝移動裝置根本不能使用。現場通常的做法是將防噴器吊到鉆臺大門口，再用絞車和繃繩（或裝載機）相互配合，將防噴器吊裝到井口。這種吊裝方式存在極大的安全隱患，吊裝鋼絲繩從轉盤大方瓦孔斜穿過，吊裝鋼絲繩受到摩擦的同時很容易將大方瓦帶出來。操作絞車和操作氣動葫蘆的作業者都看不到鉆臺下的防噴器，均需要第三人指揮配合作業，配合難度大，安全風險大，極易發生安全事故。同時還消耗了大量的人力，增加安裝防噴器組的時間。

為了從根本上解決上述問題，新研制了一種裝置，并提出如下目標：

（1）防噴器地面運移裝置結構簡單、安全可靠、易損件少、使用成本低。

（2）吊裝移動安裝方便。

（3）吊裝運移防噴器安全、高效、風險可控。

（4）運移平穩，速度可控可調節。

（5）二開后不需要吊車配合安裝防噴器組。

（6）便于鉆機整拖打叢式井。

（7）防噴器地面運移裝置不影響井口的其他施工作業。

2 結構及工作原理

該裝置主要由防噴器專用吊裝工具、平移平板車、平板車驅動裝置、組合型前后軌道、承載型鉆機底座橫拉梁、跨井口軌道、液壓站及其電控液控裝置等組成（圖1）。

由于鉆臺面高度限制，防噴器地面運移裝置采用平板車沿軌道從鉆臺大門口整體平推到井口垂直起吊安裝的方式。即：首先在鉆臺大門口平板車上將防噴器四通、雙閘板和環形防噴器組裝在一起，然后通過兩套油缸將防噴器組推送到井口后方。一開結束后，再將防噴器組推送到井口正下方。用鉆機大鉤垂直吊起防噴器組，移開平板車和跨井口軌道，再將防噴器組坐在井口的變徑法蘭上，完成安裝并進行試壓作業。

3 關鍵技術

（1）由于轉盤梁以下高度受限，采用通過地面平板車將防噴器運送到井口下方，利用絞車安裝防噴器的設計方案。

圖1 防噴器地面運移裝置

（2）因安裝的防噴器組需要坐到井口的變徑法蘭上，四通的兩端還連接有高壓閥組，因此平板車要沿軌道離開井口的同時，井口旁的跨井口軌道也要能撤離到井口左右兩端。

（3）考慮到一開結束后井場沒有吊車的具體情況，以及打叢式井需要鉆機整拖。平板車軌道需要延長到井口后方，將防噴器組吊到平板車上，然后推送到井口后方，等待一開結束或整拖結束后再安裝到位。

（4）根據不同鉆機，設計制造不同的承載拉梁代替原鉆機底座拉梁。拉梁的抗彎強度要滿足負荷需要。同時如果原鉆井底座拉梁承受了鉆機整拖時鉆臺底座的前后推力，替代拉梁也應該具有相同的功能。

（5）設計負載根據不同的鉆機以及防噴器組合具體確定，最大不超過60 t。

（6）考慮到井口泥漿較多，容易腐蝕設備。軌道采用鋼板焊接形式，盡量提高抗腐蝕能力，提高其使用壽命。

（7）井口前方的軌道下方要設滾輪，在必要時可將其軌道推送到鉆機底座的左或右邊，方便井口正前方的其他施工作業。

（8）軌道前后都要有平板車的固定裝置，保證平板車在軌道上不會自行滑走。

（9）由于轉盤梁下高度受限，平板車的設計高度要盡量低，以增大防噴器組的吊裝空間，方便吊裝防噴器。

（10）平板車上的防噴器重量重、重心高。特別是在平板車上組裝后的防噴器組尤為突出。因此在平板車四周要設置防傾覆裝置，需要降低其傾覆的風險。

（11）防噴器坐在平板車上需要固定，這種固定裝置需要滿足其兩種或兩種以上的防噴器安裝法蘭。

（12）平板車要配備帶輪邊的滾輪，確保小車在軌道上正常行駛而不會駛離軌道造成事故。

（13）平板車的設計負荷應與該裝置的設計負荷相適應。

（14）考慮到井口的特殊環境以及防爆要求，其動力采用液壓驅動方式。

（15）由于平板車上的防噴器組重量重、重心高，但運送距離短等特點，選擇速度控制簡單、平穩、推力較大的液缸驅動。如果采用驅動輪驅動，由于井口泥漿較多，軌道上沾滿泥漿后很容易打滑。

（16）為了縮短油缸行程，油缸的推進采用分步前行的方法。

4 使用方法

4.1 在新井安裝防噴器

（1）通過油缸將平板車推送到鉆臺大門外側，用銷子將平板車固定在軌道上。

（2）在大門口平板車上先用雙頭螺栓將防噴器四通固定在平板車法蘭上。

（3）在平板車上安裝作業平臺以及梯子，以便安裝雙閘板和環形防噴器。

（4）在四通上安裝雙閘板防噴器，以及環形防噴器。

（5）在環形防噴器以下，雙閘板防噴器以上安裝防噴器組吊裝專用吊具。

（6）卸掉作業平臺、梯子等，拔掉平板車固定銷。

（7）接通液壓源，利用油缸將防噴器推送到井口后方，讓出井口前施工場地。

（8）安裝大門坡道、大鼠洞和小鼠洞，并一開鉆進。

（9）鉆進一開結束后安裝井口過度法蘭。

（10）用平板車再將防噴器組推送到井口。

（11）利用大鉤和專用吊具吊起防噴器組。

（12）平板車退回到井口后方、同時跨井口軌道分開到兩側，讓出防噴器安裝位置。

（13）將防噴器組下放并安裝到過度法蘭上，完成整個防噴器的吊裝工作。

4.2 鉆機整拖時安裝防噴器

（1）將防噴器四通與變徑法蘭的連接螺栓卸下。

（2）利用大鉤吊起防噴器組（包括四通）。

（3）把兩根跨井口軌道推送到位并加以固定。

（4）利用后置油缸將平板車推送到井口即防噴器組下方。

（5）把防噴器組坐在平板車上并用雙頭螺栓固定在平板車上的法蘭上。

（6）用平板車將裝防噴器組推送到井口后方并用插銷固定在其軌道上。

（7）整拖平移鉆機并一開鉆進。

（8）利用油缸將平板車上的防噴器組推送到新井口并用大鉤吊起防噴器組。

（9）平板車退到井口后方并用插銷加以固定，兩根跨井口軌道分開。

（10）將防噴器坐到變徑法蘭上完成防噴器吊裝工作。

4.3 在井口完成防噴器組裝

（1）利用平板車將環形防噴器推送到井口下方。

（2）利用絞車大鉤將環形防噴器吊起。

（3）平板車再移到鉆臺大門口，把雙閘板防噴器吊到平板車上。

（4）將雙閘板防噴器移送到井口，即環形防噴器下方。

（5）環形防噴器下放與雙閘板防噴器對接，上齊上緊雙頭螺栓。

（6）安裝防噴器組專用吊具，用絞車和專用吊具吊起防噴器組。

（7）將平板車再次移到鉆臺大門口，把防噴器四通吊到平板車上。

（8）將四通推送到井口，即防噴器組下方。

（9）把防噴器組下坐到四通上與四通對接，上齊上緊雙頭螺栓。

（10）利用絞車大鉤將防噴器組再次吊起，將平板車移到井口后方加以固定，并將跨井口軌道推移到兩邊。

（11）最后將防噴器組連同四通一起坐在井口變徑法蘭上，完成防噴器的整個吊裝工作。

5 結束語

在石油鉆井作業過程中，受井深結構、地層壓力等多重因素影響，防噴器組的設計也有所不同。防噴器的壓力等級也從18 MPa到105 MPa 不等。通徑也有26 mm、35 mm 和54 mm 等多個規格。因此組合后的防噴器組重量、高度等都有區別。不同的鉆機有不同的鉆機底座，也有不同的底座拉梁安裝尺寸。另外，不同的油田有不同的防噴器安裝施工程序和方法。相關廠家在設計制造過程中需要根據其具體情況進行優化設計。