張贏斌， 侯敏， 黃許澎， 付俊， 李慧瑩， 唐文

（1.寶雞石油機械有限責(zé)任公司，陜西寶雞721002；2.國家油氣鉆井裝備工程技術(shù)研究中心，陜西寶雞721002）

0 引 言

近年來，為節(jié)省投資、節(jié)約用地、提高鉆井效率，叢式井作業(yè)在油田得到大規(guī)模發(fā)展使用。在井位比較集中、間距較小的叢式井作業(yè)時，若能實現(xiàn)鉆機在相鄰井位間快速整體移動，就可以減少鉆機拆裝環(huán)節(jié)，降低操作者勞動強度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約資源成本[1-3]。因此，叢式井作業(yè)時鉆機在井位間的快速移運搬家是鉆井公司共同的目標(biāo)。

通過對長慶蘇里格油田區(qū)塊在役鉆機的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)此區(qū)塊鉆機多為4000 m、5000 m的機械傳動或者復(fù)合傳動鉆機，該類鉆機一般采用柴油機作為動力，通過液力變矩器或液力偶合器等直接驅(qū)動工作機，鉆機底座后臺擺放的設(shè)備較多，占地面積較大且多為箱塊式結(jié)構(gòu)。目前，長慶蘇里格油田區(qū)塊在役鉆機在叢式井搬家時，多采用打地錨方式，這種方式主要依靠地錨、兩組游車、鋼絲繩和拖拉機進(jìn)行。如圖1所示，移運搬家時其中一組游車作為定滑輪和地錨連在一起，另一組游車作為動滑輪和鉆機底座連接在一起。同時，鋼絲繩順穿兩個游車后，一個繩頭固定在拖拉機上，另一個繩頭固定在游車上。這樣，經(jīng)過滑輪組放大，拖拉機提供的拉力被成倍放大，可使鉆機移動。但是，這種移運搬家方式具有以下缺點：1)準(zhǔn)備工作量大。需要提前挖好深基坑，為地錨做好堅固基礎(chǔ)，準(zhǔn)備工作量較大。2)費用成本高。移運搬家時需要拖拉機等大型工程機械參加，需要游車、鋼絲繩等設(shè)備的配合，即裝置和設(shè)備參與較多，假若其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會使鉆機移運失敗。同時，每次移運都要付出一定金額的臺班費和人工費，日積月累總費用龐大。3)安全性差。移運搬家時底座和基礎(chǔ)之間沒有進(jìn)行任何處理，滑動摩擦阻力很大，對鉆機底座傷害極大，有可能導(dǎo)致底座變形或設(shè)備損壞，進(jìn)而影響到鉆機正常工作，甚至影響鉆機壽命。筆者在現(xiàn)場看到許多鉆機基座有被拉變形的明顯痕跡。同時由于拖動力不均勻，會產(chǎn)生很大的沖擊載荷，造成移運搬家時井架晃動大[4]。

1 鉆機平移方案簡介

針對目前長慶蘇里格油田區(qū)塊在役鉆機采用打地錨方法搬家的缺點，提出步進(jìn)式和軌道式兩種方案[5-6]。

步進(jìn)式鉆機平移是在鉆機底座的4個角上分別設(shè)置行走機構(gòu)（如圖2），每個行走機構(gòu)由頂升油缸、推移油缸和支座構(gòu)成，鉆機需要叢式井搬家移位時，鉆機底座四個角上的頂升油缸1同步伸出將鉆機整體頂起，待鉆機脫離基礎(chǔ)后，推移油缸2伸出，推動鉆機移動一定距離，然后縮回頂升油缸1，使鉆機落在基礎(chǔ)上，繼續(xù)縮回頂升油缸1使支座3脫離基礎(chǔ)，收回推移油缸2，重復(fù)上述步驟，可使鉆機移運到指定位置。

步進(jìn)式平移裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、移運能力強，能實現(xiàn)鉆機沿任意角度移運等優(yōu)點，但由于鉆機移運時需將底座抬離地面，通過底座帶動鉆機設(shè)備移運，底座受力較為惡劣，對底座強度要求較高，適用于電驅(qū)動鉆機底座，不太適用于機械傳動鉆機；另外，鉆機離地后依靠4個支座受力，對地面的承載能力要求較高，往往需要配置鋼木基礎(chǔ)。

經(jīng)調(diào)研，長慶蘇里格油區(qū)在役鉆機多為機械或者復(fù)合傳動鉆機，其后臺底座多為復(fù)雜的箱塊或框架式結(jié)構(gòu)，且泥漿泵等設(shè)備需要和后臺底座一起移運。若要使用步進(jìn)式平移裝置將存在以下問題：1）鉆機底座強度不能滿足要求，改造工作量大，改造成本高；2）很難解決帶泥漿泵一起移運的問題；3）目前井場基礎(chǔ)強度無法滿足使用要求，需配置鋼木基礎(chǔ)，增加額外投入。

軌道式鉆機平移是一種采用棘爪和帶孔軌道結(jié)構(gòu)，通過液壓油缸推移和拉移，使鉆機沿軌道以滑動摩擦方式移動的裝置。如圖3所示，該裝置主要由移運油缸、棘爪裝置、移運軌道等構(gòu)成。鉆機平時安裝于軌道之上，當(dāng)需要叢式井搬家移位時，操作液壓系統(tǒng)使移運油缸1的活塞桿伸出，棘爪裝置3上的棘爪伸出并卡在移運軌道4上的棘爪孔中形成固支點，活塞桿繼續(xù)伸出形成反作用力，從而推動鉆機移運。待移運油缸1達(dá)到行程后，油缸活塞桿收縮，帶動棘爪從棘爪孔中拖出，再落入下一個棘爪孔。重復(fù)上述步驟，可使鉆機移運到指定位置。

軌道式平移裝置具有平移精度高、操作方便、移運能力強等優(yōu)點，且鉆機移運時底座位于軌道之上，和平時工作狀態(tài)一致，底座受力較好，基礎(chǔ)受力均勻。此種移運方式對底座強度要求不高，對井場基礎(chǔ)承載能力要求不高，適用于各種驅(qū)動形式的鉆機底座。

另外，此種平移裝置稍加改造，就可滿足機械或者復(fù)合傳動鉆機后臺底座需和泥漿泵等設(shè)備一起移運的要求，對于在役鉆機而言，具有現(xiàn)場改造工作量小、改造成本低等優(yōu)勢，很適合長慶蘇里格油田區(qū)塊在役鉆機移運的升級改造。故建議長慶蘇里格油田區(qū)塊采用軌道式鉆機平移裝置。

2 軌道式鉆機平移通用方案

如圖4所示，軌道式鉆機平移通用方案主要由移運軌道、棘爪裝置、液壓系統(tǒng)及移運油缸等組成。如圖5所示，移運軌道主要由左軌道、右軌道、橫拉桿和斜拉桿等組成，其中左軌道和右軌道大梁分別布置在鉆機左右基座大梁下部，從前向后延伸。

如圖6所示，通常鉆機基座1前端需改制，即通過切割基座1前端并配焊油缸連接耳座2。這樣，通過油缸連接耳座2，將鉆機1、油缸3和棘輪棘爪裝置4連為一體并置于移運軌道5上。

軌道式平移裝置主要技術(shù)參數(shù)如下：移動重力為2000～12 000 kN；移運方向為縱向/縱橫向；最大移動速度為0.3 m/min；移動節(jié)距為0.5 m；液壓系統(tǒng)最大工作壓力為21 MPa；移運液缸數(shù)量為2支。

3 軌道式鉆機平移方案實施要點

由于每一套鉆機的布局和結(jié)構(gòu)型式不相同，需要根據(jù)現(xiàn)場測繪在通用方案的基礎(chǔ)上制定出具體實施方案。每套鉆機制定的具體方案需要重點考慮以下問題。

3.1 后臺移運問題

對于長慶蘇里格油田區(qū)塊現(xiàn)場大多數(shù)用戶，底座后臺一般布置有柴油機、并車傳動箱、絞車等設(shè)備，若需各設(shè)備底座隨鉆機主機一同移動，會存在結(jié)構(gòu)分散或下部支撐不足等問題。

如圖7所示，1#后臺底座1和2#后臺底座2沒有連接，即存在結(jié)構(gòu)分散的問題。針對這種情況，我們采取的處理辦法是在其間增加連接梁3，使1#后臺底座1和2#后臺底座2連為整體進(jìn)行移運。

如圖8所示，4#后臺底座1在3#后臺底座6的外側(cè)，3#后臺底座6完全落在右軌道2上，但4#后臺底座1不能完全落在泥漿泵軌道4上，即存在下部支撐不足的問題。針對這種情況，我們采取的處理辦法是在泥漿泵軌道4上增加一條軌道梁5，使4#后臺底座1下部支撐在軌道梁5上。

3.2 避讓井口設(shè)備問題

如圖9所示，井口一般會有高于地面500 mm左右的井口設(shè)備1。若底座基座2之間的原連接架3低于井口設(shè)備1，鉆機移運時原連接架3就會和井口設(shè)備1干涉影響移運。這時，需用新配弓形連接架4替換原連接架3，避讓井口設(shè)備1。

3.3 泥漿泵同步移動問題

經(jīng)調(diào)研，長慶蘇里格油田區(qū)塊泥漿泵布置主要為以下兩種布局：圖10所示為布局一，1#泥漿泵1和2#泥漿泵2均位于后臺底座3外側(cè)；圖11所示為布局二，1#泥漿泵1位于后臺底座3的外側(cè)，2#泥漿泵2位于后臺底座3的后側(cè)。

針對布局一，我們采取的處理辦法如圖12和圖13所示，增加泥漿泵導(dǎo)軌3，泥漿泵導(dǎo)軌3和右軌道2通過拉桿4成為一體，同時通過連接架7將泥漿泵底座5和后臺底座6連接。這樣，鉆機平移的推拉力傳遞到泥漿泵底座5，拖動1#泥漿泵1和2#泥漿泵8移動。

針對布局二，我們采取的處理辦法如14和圖15所示，首先類似布局一，外側(cè)增加泥漿泵導(dǎo)軌，使1#泥漿泵5落在泥漿泵導(dǎo)軌上，鉆機平移的推拉力拖動1# 泥漿泵移動。同時，在2#泥漿泵1 下做拖撬3，使泥漿泵1位于拖撬3上，而拖撬3位于左右軌道2上并與后臺底座4 相連。這樣，鉆機平移的推拉力使泥漿泵拖撬3 移動，帶動了泥漿泵1移動。

3.4 附件問題

由于鉆機抬升，會造成梯子、高壓管匯、電纜槽等附件不能接地，所以需要分別制造短節(jié)使梯子、高壓管匯、電纜槽加高。

4 現(xiàn)場實際應(yīng)用情況

針對長慶蘇里格油田區(qū)塊的具體情況，我們已經(jīng)為該區(qū)域鉆機改制并增加移運軌道數(shù)十套，形成了完整、成熟的技術(shù)方案， 性能穩(wěn)定，用戶反映良好[7-8]。圖16為長慶蘇里格油田區(qū)塊油田某鉆機移運改造后的現(xiàn)場照片。

軌道式平移技術(shù)[9-10]可攜帶鉆具進(jìn)行鉆機整體平移，移動精確度高，鉆機改造方便，對底座強度要求不高,近距離移運性能好，能完美地替代打地錨式平移，對于叢式井作業(yè)具有非常重要的意義。