浅析海洋钻修井机的应用及故障分析

熊钢

摘要：随着我国海洋油田勘探开发力度加大，海洋钻修井装备应用逐渐增多，适应海洋钻修井机应用实际，逐步呈现出可搬迁、标准化和小模块化的作业特点，本文就是基于海洋钻修井机应用情况分析，对主要装备故障分析及处理措施等工作进行的简要探究。

关键词：海洋钻修井机；应用情况；故障分析

【分类号】TE921

海洋钻修井机是提升海洋油田勘探开发效率、提升维修作业水平的重要措施，高质量的海洋钻修井机应用是提升油气采收率、加快故障分析和排除的重要保障，是油井持续稳定生产的关键。因此，有必要加强对海洋钻修井机的应用和故障分析，提升海洋钻修井机的应用水平，更好地保障海洋油田勘探开发。

1 海洋钻修井机的应用

1.1海洋钻修井机应用改进的必要性

我国海洋钻修井机已经经历了20年的发展，在整机总体设计、并车作业、动力配置、底座及绞车传动等系统以及井架结构体系等方面也不断改进，整体上不断呈现出布局协调、结构紧凑、层次分明的特点，占用的钻井平台面积不断减小，适应了海上油田勘探开发的需求，同时，钻修井物料流、能量流和信息流等方面的线路保障能力也不断增强，整机经济性不断提高。

但是，随着我国海洋油田勘探开发力度加大，海洋油田平台类型日趋多样，油田所处海域环境也存在差异，同时为开发海洋油气田，各类作业方式和特殊作业要求也不断增多，需要海洋钻修井机呈现更加多元化的发展趋势，增强设备的标准化、可移动化和小模块化特点，更好地辅助海洋油田勘探开发。

1.2我国海洋钻修井机的应用特点

高质量的设备是确保使用持续性的必然要求，通过结合海洋钻修井作业实际进行设备应用和改进，可以更好地满足油田开发需要，有效减少设备故障。一是设备的标准化应用。钻修井机标准化应用以设备用途多样性、使用灵活性和作业快捷性作为目标，对主要构件实现通用化生产，对主要设备尺寸进行标准化组合，形成可批量生产、大范围应用的钻修井设备，便于设备维护保养及维修更换零部件，提升作业效率。通过一定区域内的标准化应用，使钻修井机上部和下部移动底座、泥浆罐、井架和钻杆等设备可灵活的进行自由组合应用，提升整机使用效率和寿命。二是设备的可移动化应用。海洋钻井平台相互之间距离较远，设备的搬迁和使用比较不便，因此，通过提升钻修井机的可移动性，可以便于设备在不同海洋钻井平台之间搬迁和使用，利用简单的大型起重船就可以进行搬迁使用，比如海洋油田中比较常用的HXJL80型可搬迁式海洋钻修井机，由钻杆堆场、配电间、井架、移动底座、泥浆罐、柴油罐和净化装置等部分组成，整体设计使用寿命可达20年以上，最大钩载一般为1800kN、最大可达2250 kN，利用88.9mm的钻杆辅助可进行6000m深度的修井作业，利用127mm的钻杆辅助可进行3000m深度的钻井作业，配备柴油发动机，适用钻台面积为170平方米、高度为8米，泥浆罐容积可达150立方米，下移动底座通过设置平台滑轨，可适应9-11米的移动。在具体吊装移动作业中，可将钻修井机作为一个整体进行一钩次吊装，可将修井机按照下部移动底座和上部移动底座加井架结构的方案分两次进行吊装，还可以进一步将上部移动底座与井架结构分开，进行三次吊装作业。在具体移动作业中，可综合考虑起重船的不确定性、井架的保护性要求以及施工时间、成本等因素，确定具体吊装作业方案，提前进行辅助吊装框、钓耳的设置。三是设备的小模块化应用。适应海洋钻井平台的应用特点，可在使用中进行小模块细分，优化钻修井机整体结构和功能，缩短施工成本和时间，便于出现故障后缩小故障判断范围和构件数量，提高设备故障排除效率。比如，可在平台群内的平台上分别设置HXJL80型的小模块钻修井机，通过设置最大钩载为1800kN的顶驱，配备相应数量的CAT3512型柴油发动机，确保满足钻修井深度要求，并能将钻屑从固控设备传输到处理设备内部，再进行剪切、研磨或筛选等作业，利用高压注入泵提供压力，确保岩屑可以注入地层内部。同时，通过小模块化应用，将钻机分为DES、DSM等模块类型，并细分具体应用模块，将不同模块利用销轴等构件进行连接，尽量将各小模块的尺寸控制在18.6×2.7×3.8米范围以内，将重量控制在25吨以内，便于利用平台供应船和吊机进行设备的维修和拆卸等作业。为后期应用提供便利，还可以将钻修井机设置为整体底盘和辅助吊装框架，便于分模块的应用。

2 海洋钻修井机的故障排除

对海洋钻修井机的故障排除，要在前文阐述的应用优化基础上，对易出现故障的主要设备进行分析判断。

2.1绞车的监测和故障诊断

绞车是钻井起升系统的主要设备，可对钻具进行起下作业，对套管进行下入作业，在钻进中还可以控制钻压、送入钻具，并能起吊重物。绞车故障主要包括噪音或振动异常、结构件毁坏、刹车失灵以及防碰天车系统异常等。可利用逻辑推理原理进行演绎分析，找出具体的故障事件，分析形成故障树，最终找到最小割集和故障原因，有针对性的进行排除。

2.2钻井泵的监测和故障诊断

钻井泵作为钻井液循环的主设备，可以在高压作业下向油井中输送粘度、密度和含沙量较高的动力液，进而冷却钻头、携带岩屑，辅助进行钻进。主要故障包括泥浆渗漏、排压异常、支撑轴温度异常升高等，可利用与绞车故障分析相同的原理进行故障分析判断，形成故障树进行原因分析。

2.3振动筛的故障排除技术

振动筛主要包括筛网、筛架、激振器、减振元件等构件，可以通过机械振动作用和吸附作用将固体筛离。在具体应用中，可结合设备常见故障及特点，设计研发智能控件化振动筛动态特性检测仪，对振动筛运行状态进行实时监测，并对故障进行预判和快速分析，有针对性的采取措施予以预防和排除。

3 结论

综上所述，海洋钻修井机作为海洋油田开发的重要辅助设备，对海洋油田勘探开发具有重要作用，通过对设备应用特点和趋势进行分析，并对主要设备的故障分析及排除技术进行研究，有利于提升设备使用水平，更好地辅助进行海洋油田勘探开发。

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