50D钻机整体运移系统的工艺改进

丁全军 田景瑞

1中国石化河南石油工程有限公司运行管理处2中国石化河南石油工程有限公司钻井公司

50D钻机整体运移系统的工艺改进

丁全军1田景瑞2

1中国石化河南石油工程有限公司运行管理处2中国石化河南石油工程有限公司钻井公司

50D钻机井架底座在整体搬迁过程中拖车爆轮胎、剪断轮轴螺栓、断半轴等故障频发，在弯道处拖车斜置冲下路面等险情也时有发生。结合该钻机（ZJ50D、ZJ70D）的结构特点，河南油田近年开展了研发与改进钻机整体移运系统的研究工作。现场组焊两个前鹅颈之间的连接撑杠，以使倒车钻机整拖。经试验，前鹅颈没有变形。再次进行无损探伤，所有焊缝无裂纹、开焊等现象。道路踏勘的重点是测绘路面宽度、最小拐弯半径、最窄路面、最大坡度、压实程度、沿路桥涵的承重能力、最小通过高度（高架电缆），以确保井间搬迁畅通。将搬迁距离在50公里以内和90公里以内的井分类比较，采用整拖技术搬迁平均用时为3.15天，比常规方式搬迁平均可以缩短时间1.9天。

50D钻机井架底座；牵引轮桥；前鹅颈；改进；整体运移系统

据调研，国外大型钻机现已实施了井架、底座、机房和SCR房各为一体的模块化整体搬迁技术，实现了井架、井架底座（含钻机）免拆卸，一体整体搬迁。而在国内由于道路平整度及道路转弯半径等因素的限制，钻机整体移运尚未能实现。简单地讲，钻机整体搬运，就是钻机主体仅被拆分成井架部分和底座部分，再利用整体运移装置将这两大块进行搬迁运输。近年河南油田钻井公司2部大型钻机（ZJ50D、ZJ70D）已进入国际钻井市场进行钻井施工作业。就该油田来说，如何提高上述钻机的整体搬迁速度，进而提高钻机的利用率，关系到油田在国际市场的竞争力，关系到企业的经济效益。因此，结合该钻机（ZJ50D、ZJ70D）的结构特点，河南油田近年开展了研发与改进钻机整体移运系统的研究工作。现场试验表明，改进后的钻机整体移运装置应用效果较好。

1 存在的两大问题

50D钻机整拖设计是前部两个拖车承载井架底座和钻机模块的2/5负荷，并承担整体运移时的牵引作用。ZJ50D钻机底座整体重量约240t，有近100t的重量压在两台拖车后部，致使拖车因负荷过大，拖车头易往上翘。底座搬迁时，拖车行走困难，方向不易控制；由于负重过大，加上拖车方向不易控制，拖车前轮打滑易偏离行驶路线，这样易造成拖车轮胎破裂、压断拖车半轴。近年50D钻机井架底座在整体搬迁过程中拖车爆轮胎、剪断轮轴螺栓、断半轴等故障频发，在弯道处拖车斜置冲下路面等险情也时有发生，此时需要换拖车或换轮胎。据统计：50D钻机底座每整体搬迁一次，拖车要爆1～2个轮胎（单只轮胎3.2万元），每整拖两次造成拖车断半轴一根，因此损失是很大的。该钻机井架底座整体运移设备存在缺陷，无法实现井架底座整体运移，存在的问题为：

（1）前部拖车承载过大。由于50D钻机底座运移装置设计时，前部两个拖车承载井架底座和钻机模块的40%负荷，并承担整体运移时的牵引作用，这样压在拖车上的负荷过大，经常出现拖车爆轮胎等故障，耽误搬迁时间。

（2）整拖时底座距地面太低。由于前部拖车承载过大，造成拖车轮胎压扁，车辆承载钢板下沉；拖车带负荷后承载高度降低，造成底座整拖时前端距地面高度只有270mm，离地面距离太小。整拖运行过程中对路面的坡度要求非常高，若在25m内路面有300mm的凸起，将会造成钻机底座与地面接触，增大运输牵引摩擦力，使钻机底座整拖无法行走，耽误搬迁时间。

2 改进方法

（1）牵引轮桥的设计与安装。在底座前安装两个象底座后部一样的轮桥作为牵引轮桥，将整拖的前鹅颈加高，使其总高度达到能够安装牵引轮桥的高度，并将整拖时钻机底座离地面的高度提高到500～600mm，以达到减少拖车的承载负荷和提高钻机整拖时底座高度之目的。该牵引轮桥由车轮总成、牵引拉臂焊件、主销、牵引销直径为90mm的重型拖车托盘、Ø90mm牵引销等组成。设计承载能力100t。

（2）对前鹅颈进行改造。原前鹅颈总高度为2460mm，总宽度为2300mm，连接牵引销直径Ø90mm（标准牵托板）。该前鹅颈所用材料为H型钢，其参数为：高度700mm，宽度300mm，腹板13mm，翼板24mm的H型钢。前鹅颈连接牵引销直径Ø90mm（标准牵引销）。牵引拖桥托板高度3254mm，牵引孔直径Ø90mm（标准牵托板）。拖车托板高度2370mm，牵引孔直径Ø90mm（标准牵托板）。总体设计方案是：将原鹅颈水平段割断，将垂直段加长884mm，使其总高度能够满足安装牵引轮桥，并使底座在整拖运行时达到500～600mm。改进的技术方案是：①制作两个倒“山”字结构焊件，尺寸与原前鹅颈垂直段对接尺寸一致；②倒“山”字结构焊件与原鹅颈垂直段找正对接；③所有对接口进行坡口处理，对接口厚度6mm，对接口间隙5mm，确保对接口焊透，无加渣、气泡等缺陷；④H型钢水平对接口满焊完成后，在腹板上焊加强板，加强板厚度24mm；⑤考虑到鹅颈垂直段加长，在垂直段翼板之间加焊24mm厚钢板，使原H型钢成为方钢，以增加强度；⑥所有焊缝进行无损探伤。

（3）H型钢选型。H型钢选型是关键的技术环节之一。原前鹅颈用的是高度700mm、宽度300 mm、腹板13mm、翼板24mm的H型钢，在沙特钢材市场找不到尺寸完全一致的材料，经详细查找，选择一种台湾产高700mm、宽度300mm、腹板16mm、翼板30mm的H型钢代替。焊条选用E7018结构钢焊条，辅助加强钢板为24mm厚冷轧A3钢板，电焊机采用400A直流电焊机。对焊也是关键的技术环节。根据设计尺寸下料，对各焊接口坡口打磨。在钻井队现场，首先采用24mm厚钢板作地板，画线搭建焊接工装架，利用水平尺、直角尺、卷尺、千斤顶等测量调整工具，对各部件进行找正点焊，预留焊接变形量。然后对焊，对焊过程中根据情况控制变形量。保证鹅颈水平段与垂直段成90°。由具有国际焊工资质的专业焊工焊接。在施工对焊过程中对焊条进行加热处理，焊缝每焊一层进行打磨清渣处理，焊接过程对焊缝进行保温处理，焊接完成后对每个焊缝进行无损探伤。

3 结语

（1）现场试验表明，在搬迁时将前鹅颈安装到底座前部，将牵引轮桥与拖车连接，倒车、牵引轮桥与前鹅颈连接，底座液压缸释放后，前鹅颈承载，检查比较前鹅颈变形量为5mm，支起液压缸，前鹅颈释放载荷，变形量消失。承载时底座距地面距离550mm，满足设计要求。现场组焊两个前鹅颈之间的连接撑杠，以使倒车钻机整拖。经试验，前鹅颈没有变形。再次进行无损探伤，所有焊缝无裂纹、开焊等现象。

（2）道路踏勘的重点是测绘路面宽度、最小拐弯半径、最窄路面、最大坡度、压实程度、沿路桥涵的承重能力、最小通过高度（高架电缆），以确保井间搬迁畅通。

（3）河南油田由于采用上述研发与改进的钻机整体运移技术（改造后50D钻机井架底座整体运移装置共用70D钻机整拖装置的两个牵引轮桥），井架、底座勿需“大卸八块”分别装车搬迁，这不仅简化了施工程序、缩短了搬迁时间，同时员工也不必再进行砸销子、穿销子、挂绳套、装车、卸车等繁琐作业，减少了很多不安全因素，可有效地避免事故的发生。将搬迁距离在50公里以内和90公里以内的井分类比较，采用整拖技术搬迁平均用时为3.15天，比常规方式搬迁平均可以缩短时间1.9天。

（栏目主持 焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.050