深水半潜式钻井平台钻机选型

深水钻机是半潜式钻井平台关键设备,如何选择,配置深水钻机系统是设计与建造我国第六代半潜式钻井平台首要问题.从深水钻机并行和离线操作能力与配置、作业效率、可变载荷及专利影响等方面论证了深水海洋钻机模式选型问题.常规深水海洋钻机、离线钻机和双井架钻机结构特点、应用情况以及离线操作配置分析表明,离线作业配置越完整全面,作业效率提升越大.以甘特图和深水钻井实例详细分解、探讨双井架钻机作业机理,即在工序之间进行并行作业和工序内进行离线作业.对比分析3种深水海洋钻机钻单井、钻多井及完井作业效率,发现双井架钻机相对离线钻机和常规钻机可大幅度提高作业效率,但双井架钻机系统质量增加,且受专利影响,成本增加.采用增量净现值模型综合各种影响因素分析表明:双井架钻机总体优干离线钻机.图7表5参17     

半潜式钻井平台双井架钻机作业工艺初步研究

半潜式钻井平台是深海石油勘探开发的关键设备,而双井架钻机已逐渐成为第六代深水半潜式平台的主流配置.在分析双井架钻机应用情况和选型依据的基础上,对双井架钻机单井和多井作业工艺过程设计进行了研究,分别分析了其钻井作业工艺过程和工艺特点,重点分析了双井架主辅钻机协作作业和并行作业特点,建立了一套针对所研究目标平台的单井和多井作业工艺,并对支持双井架钻机作业工艺所需的平台配置进行了研究,同时,对目标平台配置进行了初步分析.     

GC 2L4型钻井管柱自动化处理系统研制

为提高钻井作业效率、降低操作人员劳动强度,提高操作安全性,同时为了提高钻机的自动化、智能化水平。研制了GC 2L4型钻井管柱自动化处理系统,通过配置举升式动力猫道、自动井架工、液压吊卡、铁钻工等机械化设备,与顶驱装置配合实现钻杆、钻铤、套管等钻井管柱的机械化输送、机械化建立根、立根自动化排放等作业,实现高效、安全、低作业强度的管柱自动化处理作业模式。通过钻机集成双司钻智能控制平台,实现管柱处理系统的自动化远程集中控制。     

深水半潜式钻井平台井架经济性分析

介绍了一个半井架钻机和双井架钻机的概念,并对两种不同井架结构的钻井平台效率指数从不同钻井作业模式进行了详细的对比分析,得出了双井架比一个半井架的效率指数高6%～10%的结论;结合建造费用、投产后日租费用、日常操作费用等利用动态经济效果评价方法建立了数学模型,利用净现值指标对建造两种不同形式井架的经济性进行了分析,得出两种井架形式的净现值趋势图,为公司投资决策提供参考。     

实现离线操作的自升式平台钻台面改造设计

顶部驱动作业方式可提高钻井效率,但是钻机在进行接单根作业时不能进行钻进作业。为了充分利用钻机,大型的海上平台设置了双井架或一个半井架,但双井架和一个半井架并不适用于井口区域十分有限的传统自升式平台。为此,对自升式平台钻台面进行改造设计。改造设计方案主要包括钻台面外挂小平台设计和自升式平台常用塔形井架前开口改造设计。完成钻台面改造后,在开钻前仅需要准备少量立根置于立根盒内,在钻进的同时,于外挂小平台上完成离线接立根动作,并利用新增滑轨运送至井架内部立根盒内。离线操作功能的实现大大减少了开钻前的准备时间以及钻进过程中的停钻接立根时间,提高了钻井作业效率。     

海洋钻机井架技术现状及发展趋势

为推动海洋钻井技术向深水和超深水方向发展,进一步探索大型海洋钻机井架设计与制造技术,详细分析了目前海洋钻机井架的结构、制造技术和防腐技术,以及新形势下海洋勘探开发对海洋钻机配套设备的要求,提出了未来海洋钻机井架结构发展趋势:一是发展自升式K形特种井架;二是发展瓶式塔形海洋井架;三是发展带有钻柱运动补偿结构的井架;四是完善井架配套结构,提高井架适应性。最后建议发展海洋钻机井架新材料与新工艺。     

无钻机小井眼钻井

挠性管（ＣＤ）和液压修井（ＨＷＯ）装备的发展已经改变了各种有关钻井作业的概念。目前一种结合这两项可靠技术而不用有井架的常规钻机的新系统能够完成小井眼钻井作用。液压修井装备用于下套管固井作业；挠性管设备靠使用连续钻柱完成钻井作业。     

海洋钻机井架振动检测及评估——以ZJ50/3150DB钻机为例

渤海某海洋平台配置的ZJ50/3150DB海洋钻机在钻井作业时井架振动幅度较大,为了评估井架在钻井作业时的安全性,对井架进行了振动检测,并建立了井架结构有限元模型,结合现场检测数据和模型计算结果分析井架振动对井架结构安全的影响。分别进行了井架固有频率检测、钻进作业工况井架幅频响应检测、井架振动幅值检测和井架振动加速度检测;依据井架图纸及现场井架实际情况,采用ANSYS软件建立了井架结构有限元模型。使用该模型计算出的井架第1阶固有频率为0.555 8 Hz,与现场检测结果较吻合,验证了模型的正确性。分析现场检测数据和模型计算结果发现:顶驱转速为36 r/min时,井架易发生共振;井架C型开口抗扭强度低;井架底座2个前撑杆为关键构件,其结构安全性影响整个井架安全;各种工况下的井架振动和顶驱通过二层台时引起的井架冲击振动均符合安全要求。     

石油钻机前开口井架整体运移装置的设计

中深井电驱动橇装钻机中短途搬家时,传统方式时间长、效率低、成本高。随着对钻井成本控制要求的提高,为满足钻机在沙漠和平原地区系统整体平移要求,设计开发了前开口式井架整体运移装置。该钻机井架运移装置主要由整体运移吊耳、后端轮式拖车、前部连接架及牵引托架组成。现场试验结果表明,该井架整体运移装置将轮式拖车与井架部件有机结合,利用大马力牵引车作为动力源,可实现前开口井架整体运移,应用效果较好,钻机搬家过程工人劳动强度低,不但提高了钻机搬迁效率,而且有效降低了钻井成本,满足了现代钻井承包商对钻井成本控制的高标准要求。     

陆地超深井四单根立柱高效钻机

目前传统陆地石油钻机多采用立柱长度为28. 5 m的三单根立柱进行钻井作业,为了实现超深井的钻井提速提效,采用立柱长度约38. 0 m的四单根立柱进行钻井作业,可以提高游车高速运行区段,减少钻机起下钻频次,提高钻井效率。从井架高度、绞车滚筒容绳量、井架起升系统、立根靠放可靠性及钻井钢丝绳选型等方面对四单根立柱钻机关键技术进行分析,得出解决关键技术的可行方法。现场应用结果表明:超深井四单根立柱钻机明显提高了钻井效率,缩短了钻机周期,比三单根立柱钻机全井起下钻综合提速15%左右。四单根立柱钻机的研制成功为复杂深井的钻井提速提效提供了新的技术支撑,其应用前景十分广阔。     

用于钻机和修井机的双驱钻机理论

双驱钻机理论是全新的钻机设计方染，它得钻机 答井机的结构与操作得以大大简化，双驱钻机即可用一 动钻井平台又可用于固定式钻井平台，并取消了带有绞车，钻柱补偿器等的大型井架，双驱钻机理论可使小型修井机象大型钻机那样使用，从而展示了钻井新的方式及改善海上油田经济状况的广阔前景。     

ZJ30/1800DB自动化钻机的研制

为了提高钻机自动化、智能化操作水平,提高操作安全性,改善作业环境,研制了ZJ30/1800DB自动化钻机。该钻机通过配置动力猫道、轨道式铁钻工、二层台自动井架工和液压吊卡等管柱自动化处理设备,并采用钻机集成控制系统和双司钻智能控制平台,实现钻杆、钻铤和套管等钻井管柱的输送、建立根以及管柱排放的自动化作业,形成了自动化、安全、低作业强度的钻具处理模式。试验结果表明:该钻机输送系统和建立根系统可完成最大φ340 mm的管柱处理要求,立根排放系统可完成最大φ203 mm钻铤及钻杆的排放要求。该钻机的研制成功可为国内自动化钻机的设计研发和现用钻机的自动化改造提供思路。     

海底钻机及其研究进展

为节省钻井成本及避免海洋环境和恶劣天气对钻井作业的干扰,提出了海底钻机的概念。阐述了海底钻机的原理,介绍了国外2种海底钻机的结构、运作程序以及钻机关键设备的功能,对比分析了海底钻机与常规浮式钻井装备预期的经济效益。最后针对海底钻机国产化提出建议:国内应加强对海底钻机材料及自动化程度的跟踪研究;在石油工程相关领域的技术研发和装备制造过程中可以借鉴海底钻机模块化设计技术、加工制造技术、水下安装技术、智能作业技术以及远程控制技术等;国内可以从用于深水海底自动取样、浅钻设备入手,开始关键设备的研发试验。     

某海洋钻井井架振动测试及有限元分析

某海洋平台配置有ZJ50/3150DB型海洋钻机,在钻井工况下井架的振动幅度较大。为了进行安全评估,对该井架进行振动测试和有限元分析,工况有:起钻柱作业、下钻柱作业、钻井作业、8级风。结果表明,在设计工况下该井架是安全的。     

ZJ40CZ车装钻机的研制

采用液压盘式刹车和顶驱等先进技术而开发设计的ZJ40CZ车装钻机,选用高速柴油发动机为行车系统和作业系统提供动力;绞车和转盘采用液力+机械传动方式驱动,绞车为双滚筒,采用液压盘式刹车作为主刹车;井架采用液压油缸起升和伸缩。ZJ40CZ车装钻机可用于复杂地形地区的油井、气井的钻探施工作业,其优越的底盘越野性、较高的作业效率,特别是高移运性,实现了钻机的快速搬家和组装,降低了钻井成本,大大提高了钻机的整体性能,能够满足中深井原油钻探开发的需要。     

新型ZJ40/2250DZ直流电动模块化钻机

鉴于我国生产的4000m电驱动钻机在国内外钻井起升底座过程中,曾发现立柱间、井架大腿与钻台相互干涉碰撞,钻井作业中井架底座设备发生振动等不良现象,研制了新型ZJ40/2250DZ直流电动模块化钻机。该模块化钻机由主机区、泵组区、动力区、钻井液净化区和油罐区等5区,八大系统30个安装模块组成。它可短途整拖和远距离分体运移。分体运移需用30个车次,运输最大尺寸12×3×3m,最大质量40t。该钻机已达到国际同类钻机先进水平。     

在役钻机管柱自动化排放装置配套技术研究与应用

在石油钻井作业过程中,起下钻和单根钻进扶管等工作需要井架工在二层台高空作业,内外钳工在钻台面配合作业,实现立根在井口与二层台及立根盒之间移动、排放。为提升钻井效率,降低钻井工人的劳动强度,研究了一种适用于在役钻机的管柱自动化排放装置。该装置利用电动二层台扶管机械手、液压吊卡和钻台面机械手配合作业,可实现立根的自动移送、排放,取得了良好的应用效果。     

深水平台钻机技术现状与思考

介绍了深水平台钻机的关键设备——绞车、井架、管子处理设备、转盘、顶驱、钻井泵、升沉补偿装置的技术和特点。对全球深水平台钻机的数量、分布以及设计、制造公司的情况进行了统计。分析了我国深水平台钻机的技术现状,并指出了其与国外的差距。提出应开展深水平台钻机作业流程、水下设备、绞车、钻井泵、转盘等常规设备的海洋化、升沉补偿装置、定位系统、集成控制技术等方面的研究,以促进我国深水平台钻机的发展,适应市场需求。     

LS20H直升机吊运钻机的研制与开发

根据用户的需求,结合中小型模块钻机的特点,研制开发了LS20H钻机。该钻机最大钩载1470kN,设计钻井深度2000m,配置有1470kN动力水龙头、多节双升桅形井架、模块伸缩式钻台、可拆分式绞车系统、多支点可调节式后台底座。钻机主机用吊运能力为39.23kN的直升机运输,可分为22个模块;用吊运能力为117.68kN的直升机运输,可分为8个模块。钻机井架结构新颖,模块分配合理,模块间的连接力求快速安装和拆卸。应用表明,该钻机在整个钻井过程中,各系统一切工作正常。     

火车式钻机整体移运系统的研制

针对目前丛式井钻机移运系统存在的搬迁过程费时、费力、费用高等问题,研制了火车式钻机整体移运系统。将钻机的井架底座模块和所有配套设备,安装在带车轮的火车式钻机整体移运系统上,利用钻机自带的液压动力源,驱动液压油缸做伸缩运动,实现了整套钻机在丛式井槽间的整体快速移运,拆卸和安装工作量少,移运高效,运行经济、安全。现场100多口井的钻井作业结果表明,安装整体移运系统的钻机平均搬迁时间不超过4 h,操作工人也只需4人,极大地提高了钻井综合效益。