自升式平台液压钻机

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1、自升式平台采用液压驱动钻机方案探讨对海洋平台来说，钻机系统是其核心设备，重要性不言而喻。与采用柴油机联合机械驱动的陆地钻机相比，常规海洋钻机采用电驱动，即采用柴油机带动交流发电机发电，电流经可控硅整流后输出直流电，然后由直流电动机驱动钻机的各工作主机。在开发制造电驱动钻机的同时，国外钻井公司也先后推出了多种新型液压驱动钻机，并在钻井行业中发挥了一定作用。在几种新型液压驱动钻机中，挪威MH公司研制的RamRig钻机比较典型。相比国外，国内自升式平台采用液压驱动钻机方面还是个空白。本文对RamRig液压驱动钻机进行详细介绍，并探讨自升式平台采用液压驱动钻机方案的可行性。一、项目意义自

2、升式钻井平台既可移位，又能适应较深的作业水深(通常作业水深几十米到120米左右，现在最深达到168米)，且作业机动性好，还有造价相对较低（比半潜式平台低50％～60％），工作安全，操作费用较低等优点。由于200米水深以内的大陆架的石油储量占已探明海洋石油储量的55%~70%，发展这一工作水深适宜的钻井平台，自升式平台是首选。目前全世界在用的海洋平台共有722座，其中自升式钻井平台446座，占总数的61.7％，自升式平台在海洋钻井中发挥了主力军的作用，因此，对自升式平台钻机系统进行设计优化和创新，具有很强的现实意义。二、常规海洋钻机系统一套完整的海洋钻机须具备提升系统、旋转系统、循

3、环系统、动力设备、控制系统、底座、辅助设备等设备系统。提升系统：为了起下钻具、下套管及控制钻头送进等钻井工序的实现，钻机装有一套提升装置。常规海洋钻机的提升装置主要由钻井绞车、辅助绞车(或猫头)、辅助刹车、游动系统(包括大绳、天车、游动滑车和大钩)及悬挂游动系统的井架等组成。旋转系统：包括转盘、顶部驱动装置、钻杆和钻头等部分。循环系统：包括钻井泥浆泵、泥浆高/低压管汇、泥浆池/槽、泥浆净化设备和泥浆配制设备等。5动力设备：用于驱动钻井绞车、转盘、钻井泥浆泵、顶部驱动装置等工作机。海洋钻机多采用直流电动机或液压动力等驱动形式。控制系统：主要包括机械、液动或电控制装置，以及计算机集中

4、控制台和观测记录仪等。底座：包括钻台底座、模块底座、各单体设备橇块底座等。辅助设备：包括井口防喷装置、辅助发电和起重设备、空气压缩设备、加热保温设备等。三、挪威MH公司RamRig钻机近几年来，挪威MH公司采用其擅长的液压驱动技术及新颖的石油钻机构思方案，研制出RamRig钻机，已基本上形成系列，大钩载荷为1500～10000kN。其中大钩载荷为4400kN的钻机，顶驱行程为32m；大钩载荷为3000kN的钻机，顶驱行程为30m。钻机的最高提升速度为2m/s。3.1应用范围RamRig钻机可用于定向井、丛式井和水平井钻井及开窗侧钻等。若安装在海洋钻井平台上，可起、下水下器具和隔水

5、管等。该型钻机具有灵活组合特性，可满足快速钻井及各种钻井工艺的需要。如选1台、2台或3台钻机组合方式，可完成各种重复性作业，加快钻井速度和下套管速度。若采用2台组合(又称双驱钻机)，有两种作业方式：a)以1台钻机进行钻井作业，另1台起、下水下钻井器具；b)以1台钻机完成下套管作业，另1台用于接两根套管作业，并将接好的套管排放整齐备用。图1为挪威MH公司研制的双驱RamRig钻机，作业方式为a类。3.2结构特点与工作原理RamRig钻机由2个千斤顶液缸、游动滑轮组件、提升钢绳、平衡器组件、顶驱、特制井架、柴油机或AC电动机液压泵动力系统、钻台和底座、钻井控制室、钻井液循环系统等10

6、个部分组成。(1)顶驱：RamRig钻机采用液压驱动顶驱及液压动力源。5图1挪威MH公司RamRig钻机(双驱钻机)(2)提升系统结构与工作原理5：以2个长冲程千斤顶液缸作为顶驱上下运动的动力源，2个液缸分别固定在井架左右两大腿内侧。2个活塞杆的上端共同支承游动滑轮组件，在游动滑轮组件上装有4个(对中小型钻机)或8个滑轮(对大型钻机)。有4根或8根长度相等的提升钢绳，每根分别挂在1个滑轮上，钢绳绕过滑轮后，两端均向下，其中4个或8个钢绳活端与顶驱联接，4个或8个钢绳死端与底座中的平衡器组件联接，平衡器组件对4个或8个钢绳死端拉力起平衡作用。当2个活塞杆向上伸出时，滑轮向上运动使顶

7、驱也向上运动；当2个活塞杆向下缩回时，滑轮向下运动使顶驱也向下运动。但是由于滑轮系统关系，顶驱的运动速度是活塞运动速度的2倍，顶驱的载荷是2个液缸载荷的一半。如大钩载荷为4400kN的钻机，其2个千斤顶推力载荷为8800kN，活塞杆伸出行程为16m，顶驱运动行程为32m。顶驱的上下运动就实现了钻井、起下钻柱、下套管、起下水下器具或修井等作业。(3)特制井架：为使游动滑轮组件通过提升钢绳悬吊的顶驱对准井口和上下运动导向以及承受顶驱钻井的反扭矩，在特制井架两大腿内侧各有1条垂直的导轨