由于海洋石油井口平台井槽导轨距设计的不一致性, 后期新设计建造修井机仍不能全面满足现有井口平台的复杂跨距情况的要求。海洋修井机换迁时存在大量的新适应井口平台的二次跨距改造工作, 由于井口平台上的改造工作条件有限, 给跨距改造工作带来了相当大的难度。因此, 海洋修井机下座跨距调节自适应性的连接技术更适应海洋平台工作环境。
由于海洋石油生产平台全部为丛式井设计, 因此跨距问题在海洋石油生产平台上显得尤为突出, 也使得该难题彻底决解办法的研究显得尤为迫切。因此新连接技术主要解决的是海洋石油生产平台上生产作业中有关修井机设备应用的几个主要问题。
(1) 海洋修井机的复杂性、多样性、陈旧性、不适用性。
(2) 现有石油井口平台导轨轨距设计的不一致性。
(3) 海洋石油井口平台生产二次开发中调整井及外挂井口槽作业任务的需要。
因为一台非所属平台修井机跨平台应用时, 最常见的技术改造问题就是下底座跨距与平台导轨跨距值的不匹配, 为达到一致, 就需对下座支腿跨距值进行调节。目前海洋修井机下底座主梁与支腿最通用的连接技术为法兰板螺栓连接, 如图1所示。
通常已有修井机适应新跨距时, 采取对主梁进行改造工作以达到相关跨距调整要求, 在主梁相应位置进行开孔工作, 机械开孔难度大不易实现, 目前一般采取火焰气割完成开孔工作。针对这种情况, 新型连接技术主要内容为改变陆地常规的法兰螺栓模式, 采取非栓接可无限制调节的连接技术, 前提是保证这种连接方式的安全可靠性。
新型式的连接方案是将目前的螺栓连接形式改变为与下底座和平台导轨间及上底座与下底座之间的连接形式相同的结构, 如图2所示。据此原理, 考虑将下底座总成中主梁与左、右支腿的连接形式由螺栓连接改变为此种滑靴式连接结构, 连接块一面与支腿端面焊接, 上面有槽口的地方与下底座主梁下翼板相扣连接, 并采取顶丝结构限制各方向自由度。
(1) 对海洋修井机安装固定连接机构进行有限元接触应力分析。上下连接机构与联结螺栓采用同一种材料, 材料特性如表1所示。
(2) 连接机构约束及加载示意如图3所示。各组成部件有限元分析结果如图4所示。
(3) 通过有限元分析, 可以发现连接机构主要部件工作状况下最大应力值为2 75.7MP a, 机构连接螺栓应力值最大为5 36.2MP a, 工作过程中连接机构主要部件未发生破坏前, 螺栓先破坏。由此可见新型式的连接装置没有降低连接部位的强度, 是安全可靠的。
通过对以有连接方式与新型连接方式的对比, 可以看出, 下底座主梁与支腿之间的新型连接机构在跨距调节过程中较之螺栓连接形式机动性增强, 可调节跨距值宽泛, 不受预留连接孔、眼等位置限制, 机构安装简单、快捷, 可操作性强。
由于海洋修井机与陆地石油钻修井机在整体结构方面有着较大的区别, 跨距调节功能就是其中一项关键技术内容。通过此种连接形式的海上实际应用检验, 符合各项工作要求。极大地提高了海洋修井机的适应性能, 并且在一定程度上提高了海洋修井机的机动能力。
摘要：由于海洋石油早期井口平台配置的修井机性能及工作能力较低, 不能适应井口平台二次开发的需要。此外, 由于早期井口平台设计的平台导轨跨距值不一致, 所配置的修井机虽然工作性能相似, 但通常都不具备通用性, 非所属平台钻修井设备跨平台应用时常需要进行下底跨距值匹配改造。文章通过研究下底座主梁与支撑腿之间连接技术形式, 以使海洋修井机在跨平台应用时达到满足不同跨距值要求的能力, 提高海洋修井机通用性, 解决海洋修井机在不同平台上应用搬迁过程中改造工作量大、周期长、成本费用高、安全风险系数大等情况, 减少海洋修井机搬迁工作量。
关键词：调整井作业,二次开发,新型连接,跨距调节,通用性,搬迁效能
[1] 贺会群, 刘江涛, 梁常飞, 等.海洋修井机改造成钻调整井钻机的可行性研究[J].石油机械, 1999, 26 (6) :41～44.
[2] 綦耀光.修井机下座跨距调节新型连接技术初步方案[J].中国石油大学, 2010.
