劉建波，顧金彪

(中海石油 (中國(guó))有限公司 天津分公司，天津 300452)

0 前言

隨著海洋石油的逐步開(kāi)發(fā)，海洋石油模塊鉆機(jī)的需求量也會(huì)日益增加。新建1個(gè)海洋石油鉆機(jī)模塊的費(fèi)用十分昂貴，如果實(shí)現(xiàn)1臺(tái)鉆機(jī)模塊同時(shí)滿(mǎn)足相鄰井口平臺(tái)使用，即可節(jié)約建造費(fèi)用，提高設(shè)備的利用率，同時(shí)提高油田整體開(kāi)發(fā)效率。因此，實(shí)現(xiàn)相鄰2個(gè)井口平臺(tái)共享一臺(tái)鉆機(jī)模塊的設(shè)計(jì)尤為重要。

LD5－2模塊鉆機(jī)滑移改造建造項(xiàng)目，是綏中36－1油田Ⅰ期調(diào)整項(xiàng)目方案中非常重要的一部分。該項(xiàng)目是在原有LD5－2DPP平臺(tái)旁新建1個(gè)LD5－2WHPB井口平臺(tái)，該井口平臺(tái)設(shè)井槽30個(gè)，同時(shí)需將2004年底已經(jīng)作業(yè)了的70D模塊鉆機(jī)經(jīng)過(guò)改造后從LD5－2DPP平臺(tái)滑移至LD5－2B平臺(tái)，并在B平臺(tái)進(jìn)行鉆完井作業(yè)。LD5－2模塊鉆機(jī)滑移共享關(guān)鍵技術(shù)的主要內(nèi)容為:①鉆機(jī)滑移導(dǎo)軌由LD5－2DPP平臺(tái)延伸至新建WHPB;②管子堆場(chǎng)重新設(shè)計(jì)與安裝;③儲(chǔ)能器電控改造;④干涉滑移的鉆井水罐、泥漿中轉(zhuǎn)罐、巖屑回收槽改造;⑤電纜及電纜拖鏈的設(shè)計(jì)與改造。

1 鉆機(jī)滑移導(dǎo)軌由LD5－2DPP平臺(tái)延伸至新建WHPB

1.1 滑軌的設(shè)計(jì)方案

模塊鉆機(jī)通過(guò)滑移來(lái)滿(mǎn)足新老相鄰平臺(tái)井口作業(yè)需求。根據(jù)平臺(tái)的情況和模塊鉆機(jī)在移動(dòng)后的工作要求，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，進(jìn)行了多種實(shí)施方案的對(duì)比研究和經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能的評(píng)價(jià)，方案重點(diǎn)在技術(shù)、使用、實(shí)施、成本等環(huán)節(jié)。

該方案為利用原A平臺(tái)導(dǎo)軌，每根上增開(kāi)7組步行孔，并將導(dǎo)軌端部截去404mm。增加2根29600mm的導(dǎo)軌，每根導(dǎo)軌分為3段進(jìn)行安裝。導(dǎo)軌采用優(yōu)質(zhì)低合金結(jié)構(gòu)鋼D36材質(zhì)材料，組焊成特種“T”型截面組合梁，上表面加工成雙排步行孔，步行孔間距610mm，排距290mm。根據(jù)等強(qiáng)度原理，在導(dǎo)軌腹板兩側(cè)布置加強(qiáng)筋板，將腹板、翼板和甲板連接在一起，保證鉆機(jī)在任何工況下每一口井都能實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。鉆機(jī)通過(guò)液壓步進(jìn)裝置實(shí)現(xiàn)縱向移動(dòng)，對(duì)平臺(tái)內(nèi)縱導(dǎo)軌覆蓋區(qū)內(nèi)油、水、氣井進(jìn)行作業(yè)，每根縱導(dǎo)軌均由多根短導(dǎo)軌在平臺(tái)上拼焊而成，上翼板寬610mm，導(dǎo)軌高度確定為305mm。

1.2 縱導(dǎo)軌安裝焊接工藝程序及要求

1)檢查現(xiàn)有的平臺(tái)導(dǎo)軌的上平面的平面度，其平面度不得大于4mm，否則應(yīng)采取措施達(dá)到此要求。

2)組裝。在平臺(tái)上按組焊位置劃出各導(dǎo)軌組裝中心線(xiàn)，以中心線(xiàn)為基準(zhǔn)組裝兩組導(dǎo)軌。用拉粉線(xiàn) (或拉鋼絲)的方法找正。要求:導(dǎo)軌定位后導(dǎo)軌上平面的平面度為4mm，兩平行導(dǎo)軌軸線(xiàn)平行度為4mm，同時(shí)導(dǎo)軌各段對(duì)接處錯(cuò)邊量≤1mm。導(dǎo)軌各段之間的對(duì)接間隙0～3mm，待2根導(dǎo)軌焊接完工后再對(duì)2根導(dǎo)軌對(duì)接部位進(jìn)行焊接。焊后用角向磨光機(jī)將翼板上、下焊接部位打磨平整光滑。

3)定位焊。從每根導(dǎo)軌從中部?jī)山畎逯g起為定位焊段，向兩端定位焊，定位焊段長(zhǎng)100mm，定位焊段焊高6mm。兩邊對(duì)稱(chēng)定位焊。

1.3 解決的技術(shù)問(wèn)題

LD5－2模塊鉆機(jī)在2個(gè)平臺(tái)之間滑移進(jìn)行鉆完井及修井作業(yè)是國(guó)內(nèi)首例成功典范。在本次滑移改造項(xiàng)目中主要解決了2個(gè)技術(shù)難題。

1)2個(gè)平臺(tái)的精確對(duì)接。2個(gè)平臺(tái)的對(duì)接采用水面導(dǎo)向樁技術(shù)實(shí)施實(shí)現(xiàn)2個(gè)平臺(tái)的精確對(duì)接，其偏差范圍不超過(guò)50mm。

2)新老平臺(tái)鉆機(jī)導(dǎo)軌的高程差及沉降。由于LD5－2B新建平臺(tái)安裝后與LD5－2DPP平臺(tái)頂甲板主結(jié)構(gòu)梁高度不可能完全一致，而且新建平臺(tái)使用一段時(shí)間后可能出現(xiàn)沉降，造成2個(gè)平臺(tái)頂甲板主結(jié)構(gòu)梁出現(xiàn)偏差。這樣就要求在2個(gè)平臺(tái)之間導(dǎo)軌的銜接問(wèn)題上非常精確，才能保證模塊鉆機(jī)的順利滑移。因此，在平臺(tái)導(dǎo)軌銜接問(wèn)題上本著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，經(jīng)過(guò)和多方專(zhuān)家討論、分析，最終采取可拆卸分段設(shè)計(jì)、根據(jù)新平臺(tái)安裝后的實(shí)際偏差，現(xiàn)場(chǎng)加工與焊接相結(jié)合的施工方案，較好的解決了以下2個(gè)問(wèn)題。

(1)解決2個(gè)平臺(tái)的高程差問(wèn)題。將銜接的2個(gè)平臺(tái)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)成3段 (長(zhǎng)度共約10m左右)，其中中間段導(dǎo)軌設(shè)計(jì)成可拆卸導(dǎo)軌，利用這10m左右的導(dǎo)軌做為鉆機(jī)滑移的過(guò)渡段，經(jīng)過(guò)3段導(dǎo)軌的過(guò)渡消除2個(gè)平臺(tái)的高程差。

(2)為防止新建平臺(tái)沉降造成2個(gè)平臺(tái)主結(jié)構(gòu)梁相互牽連，影響2個(gè)平臺(tái)的主結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)上采用鉆機(jī)過(guò)渡導(dǎo)軌可拆卸的方案，在模塊鉆機(jī)滑移到另一個(gè)平臺(tái)后，可通過(guò)可拆卸段將2個(gè)平臺(tái)分離，即使新建平臺(tái)沉降也不會(huì)影響到另一個(gè)平臺(tái)的主結(jié)構(gòu)。如果新平臺(tái)將來(lái)發(fā)生了沉降也可以通過(guò)重新設(shè)計(jì)、加工可拆卸段導(dǎo)軌，將2個(gè)平臺(tái)沉降誤差調(diào)整過(guò)來(lái)。

2 管子堆場(chǎng)、貓道、坡道的設(shè)計(jì)

鉆機(jī)在WHPB平臺(tái)工作時(shí)使用新設(shè)計(jì)的管子堆場(chǎng)，同時(shí)配套新制作的坡道和貓道。在DPP平臺(tái)工作時(shí)仍采用原配套的管子堆場(chǎng)、貓道及坡道。

2.1 管子堆場(chǎng)設(shè)計(jì)

管子堆場(chǎng)由3個(gè)橇座組成，每個(gè)撬座均分為3塊，3塊由插銷(xiāo)式連接，結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單。撬座安裝在平臺(tái)滑軌之上，中間通過(guò)連桿相連，同時(shí)也通過(guò)連桿與鉆機(jī)連接到一起，在B平臺(tái)工作時(shí)可隨鉆機(jī)一起縱向移動(dòng)，僅僅在橫向移動(dòng)時(shí)貓道的移動(dòng)需要吊機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低設(shè)備的使用頻率。將堆場(chǎng)設(shè)計(jì)成6個(gè)凹槽，并與LD5－2B平臺(tái)縱向井位一一對(duì)應(yīng)，放置在凹槽內(nèi)的貓道上沿和堆場(chǎng)上平面齊平。

為了減輕管子堆場(chǎng)的重量和減小橇座放置收藏的空間，撬座上表面使用柞木做為堆場(chǎng)的枕木，每個(gè)橇座內(nèi)只設(shè)置一排插樁座，橇座內(nèi)的設(shè)置橫撐，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

橇座與鉆機(jī)滑軌之間采用自伸縮滑塊定位的方式，在任何時(shí)候不需要拆卸，可保證移動(dòng)導(dǎo)向、安裝定位和放置時(shí)自動(dòng)縮回。

連接桿使用槽鋼焊接而成，既保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定又可減輕重量。連桿與橇座之間的連接采用上下2個(gè)銷(xiāo)軸連接，便于拆卸，同時(shí)又可以保證在移動(dòng)時(shí)整個(gè)橇座的平穩(wěn)移動(dòng)。

2.2 貓道設(shè)計(jì)

貓道整體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)15.5m，寬1.5m，需從貓道中間截開(kāi)，兩部分采用銷(xiāo)軸連接，并在貓道一端尾部設(shè)置一臺(tái)氣動(dòng)絞車(chē)，氣動(dòng)絞車(chē)前要設(shè)置防碰緩沖枕木，防碰枕木的高度不能低于200mm，與防碰枕木固定在一起的擋板高度不能低于500mm，防碰枕木和固定擋板中間設(shè)置彈簧，做為緩沖機(jī)構(gòu)。貓道利用堆場(chǎng)的3個(gè)橇座作支撐。

2.3 坡道設(shè)計(jì)

坡道為整體式結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為12m，寬度為1.6m，吊耳式安裝。

為了適應(yīng)新制作的坡道的安裝，需要對(duì)原來(lái)坡道的安裝作相應(yīng)的改造。將原來(lái)焊接在鉆臺(tái)上的一體式滑道梯子制作好支撐桿和連接耳板后在現(xiàn)場(chǎng)改造為銷(xiāo)軸連接結(jié)構(gòu)，改造后的連接耳板同時(shí)作為新制作的坡道和轉(zhuǎn)梯的連接耳板。轉(zhuǎn)梯的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)一致，區(qū)別在于其與坡道分離。

3 管系改造

管線(xiàn)的布置根據(jù)平臺(tái)空間和鉆機(jī)管線(xiàn)的方位進(jìn)行優(yōu)化處理。

在甲板的右舷放置:壓縮空氣、消防水、海水、淡水、蒸汽、蒸汽回流 (冷凝水)、低壓泥漿7根管線(xiàn)。壓縮空氣、蒸汽、蒸汽管線(xiàn)回流、低壓泥漿管線(xiàn)由DPP平臺(tái)直接延伸到B平臺(tái)，根據(jù)鉆機(jī)在2個(gè)平臺(tái)的移動(dòng)井位預(yù)留適當(dāng)數(shù)量的接口，由于這4條管線(xiàn)鋪設(shè)的比較長(zhǎng)，可采用分段由壬連接。消防水、海水、淡水管線(xiàn)由DPP平臺(tái)和B平臺(tái)兩端引入，3條管線(xiàn)分別在2個(gè)平臺(tái)根據(jù)鉆機(jī)移動(dòng)井位的變化預(yù)留適當(dāng)數(shù)量的接口。

在甲板的左舷放置:高壓泥漿、固井管線(xiàn)、泥漿返回、蒸汽回流 (冷凝水)4根管線(xiàn)。鉆井水管線(xiàn)布置在右舷滑軌的內(nèi)側(cè)。原冷凝水返回鍋爐的管線(xiàn)不進(jìn)行變動(dòng)?？紤]到高壓泥漿、固井管線(xiàn)、泥漿回流鋪設(shè)的比較長(zhǎng)，在公路、海上運(yùn)輸比較困難，高壓泥漿、固井管線(xiàn)可采用分段由壬連接，泥漿回流可根據(jù)B平臺(tái)的井位間距采用分段法蘭連接，并根據(jù)泥漿回流管線(xiàn)的具體位置，適當(dāng)?shù)脑黾庸芫€(xiàn)緩沖器。蒸汽回流 (冷凝水)管線(xiàn)采取的方式為直接返回的方式。

4 電氣系統(tǒng)改造

4.1 電纜的改造

由于鉆機(jī)模塊的整體平移，導(dǎo)致鉆機(jī)模塊上所有電纜的長(zhǎng)度都不能達(dá)到要求;經(jīng)反復(fù)論證決定從鉆機(jī)模塊供電電纜59根和4根通訊光纖的中部截?cái)嗖⒃黾?0m的長(zhǎng)度。增加的電纜平鋪固定在拖鏈上。要求電纜接線(xiàn)處不能暴露。針對(duì)以上情況需在接線(xiàn)兩端增加節(jié)點(diǎn)箱，在此需增加隔爆接線(xiàn)箱用于連接電纜。

電纜橋架內(nèi)電纜需分層鋪設(shè)，底層為動(dòng)力電纜，最上層為控制電纜和火氣電纜，其中動(dòng)力電纜、控制電纜和火氣電纜間有封閉隔板隔離，每層電纜有固定電纜裝置。

4.2 拖鏈的選擇

原鉆機(jī)模塊DES與DSM之間的電纜連接通過(guò)一個(gè)服務(wù)臂實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)鉆機(jī)必須滿(mǎn)足在2個(gè)平臺(tái)作業(yè)，服務(wù)臂已不能滿(mǎn)足要求，設(shè)計(jì)采用拖鏈實(shí)現(xiàn)DES與DSM之間的電纜連接。

拖鏈采用雙根 (長(zhǎng) ×寬)20650mm×600mm，拖鏈整體高度為954mm。

其主要技術(shù)參數(shù):拖鏈長(zhǎng)度22098mm，有效行程40000mm，彎曲半徑 (中心線(xiàn))350mm，截面尺寸 (寬×高)87mm×254mm。

拖鏈軌道、支架和電纜槽材質(zhì)為不銹鋼304，其余器件材質(zhì)為不銹鋼316，側(cè)板厚度為3.5mm。連接螺栓選用高強(qiáng)度 (8.8級(jí))不銹鋼材質(zhì)。

拖鏈內(nèi)部分上、下3層，每層隔成3區(qū)，拖鏈內(nèi)部為可快速，拆卸支撐檔和隔離條方便管線(xiàn)安裝維護(hù)，隔離區(qū)分別布置各種規(guī)格的通訊、儀表電纜、動(dòng)力電纜和管子。

底部電纜槽上層為動(dòng)力電纜槽，下層為控制電纜槽。下層拖鏈下安裝有拖鏈導(dǎo)軌及電纜槽，電纜槽又分為2層，下層放置動(dòng)力電纜，上層放置控制電纜。

5 結(jié)束語(yǔ)

模塊鉆機(jī)滑移改造項(xiàng)目的成功在目前海洋石油工程開(kāi)發(fā)大環(huán)境下既實(shí)現(xiàn)了資源綜合利用，同時(shí)又提供了一種有效的開(kāi)發(fā)新模式，可以節(jié)約大量人力、大型運(yùn)輸船舶及吊裝資源的投入，提高設(shè)備綜合利用率，為渤海地區(qū)乃至海洋石油行業(yè)盤(pán)活原有老平臺(tái)上的大型模塊鉆機(jī)，實(shí)現(xiàn)其綜合利用提供了基礎(chǔ)，具有一定的借鑒及推廣意義。