防喷器地面运移装置的研制

李占柱 ，李 勇，王瑞成，李满江，倪华峰，王存和，严雪春

（1.中石油川庆钻探公司长庆钻井总公司，陕西西安 710021；2.江苏诚创智能装备有限公司，江苏扬州 225008）

0 引言

目前在油田的防喷器吊装移动装置有两种方式：一种是在钻台面下方安装两条加长轨道并再安装起吊装置，另一种为翻转安装式。前者是在钻台面下方安装2 条加长轨道，在轨道上再安装起吊装置，起吊装置可沿轨道前后移动，安装防喷器时，将起吊装置移动到钻台大门前，吊起防喷器，再将防喷器移送到井口安装。这种方式既可以整体将防喷器组吊装到井口安装，也可一件一件地吊装到井口安装。翻转安装式即事先将防喷器组固定在该装置上，起升井架前将该装置吊装到井口旁。待一开结束后安装防喷器时，通过液压装置将防喷器组翻转立起，再通过该装置的前后、左右和上下轨道以及旋转装置与方井中的井口变径法兰对接，完成安装作业。

加装轨道的防喷器吊装移动装置又可以分为三种类型：一种是利用液压油缸通过一套滑轮组驱动大钩上下移动，这一类技术比较成熟，已被广泛采用；第二种是利用液压马达通过齿轮减速驱动；第三种是重型防爆式环链电动葫芦。

1 技术分析

加装轨道的防喷器吊装移动装置需要轨道，轨道加上该装置的高度就已经超过1 m。在6 m 及以下钻台面下安装，受转盘梁下部高度限制，这种防喷器吊装移动装置根本不能使用。现场通常的做法是将防喷器吊到钻台大门口，再用绞车和绷绳（或装载机）相互配合，将防喷器吊装到井口。这种吊装方式存在极大的安全隐患，吊装钢丝绳从转盘大方瓦孔斜穿过，吊装钢丝绳受到摩擦的同时很容易将大方瓦带出来。操作绞车和操作气动葫芦的作业者都看不到钻台下的防喷器，均需要第三人指挥配合作业，配合难度大，安全风险大，极易发生安全事故。同时还消耗了大量的人力，增加安装防喷器组的时间。

为了从根本上解决上述问题，新研制了一种装置，并提出如下目标：

（1）防喷器地面运移装置结构简单、安全可靠、易损件少、使用成本低。

（2）吊装移动安装方便。

（3）吊装运移防喷器安全、高效、风险可控。

（4）运移平稳，速度可控可调节。

（5）二开后不需要吊车配合安装防喷器组。

（6）便于钻机整拖打丛式井。

（7）防喷器地面运移装置不影响井口的其他施工作业。

2 结构及工作原理

该装置主要由防喷器专用吊装工具、平移平板车、平板车驱动装置、组合型前后轨道、承载型钻机底座横拉梁、跨井口轨道、液压站及其电控液控装置等组成（图1）。

由于钻台面高度限制，防喷器地面运移装置采用平板车沿轨道从钻台大门口整体平推到井口垂直起吊安装的方式。即：首先在钻台大门口平板车上将防喷器四通、双闸板和环形防喷器组装在一起，然后通过两套油缸将防喷器组推送到井口后方。一开结束后，再将防喷器组推送到井口正下方。用钻机大钩垂直吊起防喷器组，移开平板车和跨井口轨道，再将防喷器组坐在井口的变径法兰上，完成安装并进行试压作业。

3 关键技术

（1）由于转盘梁以下高度受限，采用通过地面平板车将防喷器运送到井口下方，利用绞车安装防喷器的设计方案。

图1 防喷器地面运移装置

（2）因安装的防喷器组需要坐到井口的变径法兰上，四通的两端还连接有高压阀组，因此平板车要沿轨道离开井口的同时，井口旁的跨井口轨道也要能撤离到井口左右两端。

（3）考虑到一开结束后井场没有吊车的具体情况，以及打丛式井需要钻机整拖。平板车轨道需要延长到井口后方，将防喷器组吊到平板车上，然后推送到井口后方，等待一开结束或整拖结束后再安装到位。

（4）根据不同钻机，设计制造不同的承载拉梁代替原钻机底座拉梁。拉梁的抗弯强度要满足负荷需要。同时如果原钻井底座拉梁承受了钻机整拖时钻台底座的前后推力，替代拉梁也应该具有相同的功能。

（5）设计负载根据不同的钻机以及防喷器组合具体确定，最大不超过60 t。

（6）考虑到井口泥浆较多，容易腐蚀设备。轨道采用钢板焊接形式，尽量提高抗腐蚀能力，提高其使用寿命。

（7）井口前方的轨道下方要设滚轮，在必要时可将其轨道推送到钻机底座的左或右边，方便井口正前方的其他施工作业。

（8）轨道前后都要有平板车的固定装置，保证平板车在轨道上不会自行滑走。

（9）由于转盘梁下高度受限，平板车的设计高度要尽量低，以增大防喷器组的吊装空间，方便吊装防喷器。

（10）平板车上的防喷器重量重、重心高。特别是在平板车上组装后的防喷器组尤为突出。因此在平板车四周要设置防倾覆装置，需要降低其倾覆的风险。

（11）防喷器坐在平板车上需要固定，这种固定装置需要满足其两种或两种以上的防喷器安装法兰。

（12）平板车要配备带轮边的滚轮，确保小车在轨道上正常行驶而不会驶离轨道造成事故。

（13）平板车的设计负荷应与该装置的设计负荷相适应。

（14）考虑到井口的特殊环境以及防爆要求，其动力采用液压驱动方式。

（15）由于平板车上的防喷器组重量重、重心高，但运送距离短等特点，选择速度控制简单、平稳、推力较大的液缸驱动。如果采用驱动轮驱动，由于井口泥浆较多，轨道上沾满泥浆后很容易打滑。

（16）为了缩短油缸行程，油缸的推进采用分步前行的方法。

4 使用方法

4.1 在新井安装防喷器

（1）通过油缸将平板车推送到钻台大门外侧，用销子将平板车固定在轨道上。

（2）在大门口平板车上先用双头螺栓将防喷器四通固定在平板车法兰上。

（3）在平板车上安装作业平台以及梯子，以便安装双闸板和环形防喷器。

（4）在四通上安装双闸板防喷器，以及环形防喷器。

（5）在环形防喷器以下，双闸板防喷器以上安装防喷器组吊装专用吊具。

（6）卸掉作业平台、梯子等，拔掉平板车固定销。

（7）接通液压源，利用油缸将防喷器推送到井口后方，让出井口前施工场地。

（8）安装大门坡道、大鼠洞和小鼠洞，并一开钻进。

（9）钻进一开结束后安装井口过度法兰。

（10）用平板车再将防喷器组推送到井口。

（11）利用大钩和专用吊具吊起防喷器组。

（12）平板车退回到井口后方、同时跨井口轨道分开到两侧，让出防喷器安装位置。

（13）将防喷器组下放并安装到过度法兰上，完成整个防喷器的吊装工作。

4.2 钻机整拖时安装防喷器

（1）将防喷器四通与变径法兰的连接螺栓卸下。

（2）利用大钩吊起防喷器组（包括四通）。

（3）把两根跨井口轨道推送到位并加以固定。

（4）利用后置油缸将平板车推送到井口即防喷器组下方。

（5）把防喷器组坐在平板车上并用双头螺栓固定在平板车上的法兰上。

（6）用平板车将装防喷器组推送到井口后方并用插销固定在其轨道上。

（7）整拖平移钻机并一开钻进。

（8）利用油缸将平板车上的防喷器组推送到新井口并用大钩吊起防喷器组。

（9）平板车退到井口后方并用插销加以固定，两根跨井口轨道分开。

（10）将防喷器坐到变径法兰上完成防喷器吊装工作。

4.3 在井口完成防喷器组装

（1）利用平板车将环形防喷器推送到井口下方。

（2）利用绞车大钩将环形防喷器吊起。

（3）平板车再移到钻台大门口，把双闸板防喷器吊到平板车上。

（4）将双闸板防喷器移送到井口，即环形防喷器下方。

（5）环形防喷器下放与双闸板防喷器对接，上齐上紧双头螺栓。

（6）安装防喷器组专用吊具，用绞车和专用吊具吊起防喷器组。

（7）将平板车再次移到钻台大门口，把防喷器四通吊到平板车上。

（8）将四通推送到井口，即防喷器组下方。

（9）把防喷器组下坐到四通上与四通对接，上齐上紧双头螺栓。

（10）利用绞车大钩将防喷器组再次吊起，将平板车移到井口后方加以固定，并将跨井口轨道推移到两边。

（11）最后将防喷器组连同四通一起坐在井口变径法兰上，完成防喷器的整个吊装工作。

5 结束语

在石油钻井作业过程中，受井深结构、地层压力等多重因素影响，防喷器组的设计也有所不同。防喷器的压力等级也从18 MPa到105 MPa 不等。通径也有26 mm、35 mm 和54 mm 等多个规格。因此组合后的防喷器组重量、高度等都有区别。不同的钻机有不同的钻机底座，也有不同的底座拉梁安装尺寸。另外，不同的油田有不同的防喷器安装施工程序和方法。相关厂家在设计制造过程中需要根据其具体情况进行优化设计。