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9 0 0 0 m ． 海撵锵 龟 千头犟蝴趑 |锬敏 I中国石油集团宝鸡石油机械有限责任公司 摘要为了勘探开发海洋深井油气资源 宝鸡石油机械有限责任公司 在 已有陆地 9 0 0 m深井钻机的基础上研制 了9 0 0 k n海洋钻井包。采用现代设计方法，对陆地钻机 常规深井井架、大功率绞车等主 。要部件通过结构改进及材料优 选方式， 将各单元设备重量进行优化， 袁 实现钻井包总体重量控制≯针对海洋钻井工艺要求， 在重栽滚动式钻 台滑移装置、 整体正压防爆司钻房等方面进行 设 术攻关 形成系列创新 ， 在海洋深井井架设计制造 技 术、 重栽钻台滚动式滑移技术、 大通径分流器研制技术、司钻房整体正压技术等填辛 了 国 内空白。首套 9 0 0 0 m 洋钻井包2 0 1 2 年初正式交付用户，已 在国外完成钻井数十口， 历经3 年 多考验 ， 各设备运转正常 『 生 能可靠。 囊 o 0 0 m海洋钻井包性价比良 好， 实 现批量化产出， 打破 7围黟在海军粢井铭祝方 面帚 裁 垄晰a 关键词 海洋钻井包 深井 钻台滑移装置；绞车；井架；联调试验 DO、 1 0 ． 3 9 6 9 ／ ] ． i s s n ． 1 0 0 2 - 3 0 2 x 2 01 5 ． z l 0 1 0 中图分类号T E 2 文献标识码A 近 年 来 ，我 闰 国 内在 役 海 洋 9 0 0 0 m钻 井 包 均 来 自于 外 公 口 1 ，相 关 技 术 也 被 其 垄 断 ，已对 我 同能 源发伞造成威胁。为此 ，旧家科技部设立 8 6 3课题 “ 9 0 0 0 l米海 洋 钻 井包 研 制 ”进行 研 究 ，中 同石 油 宝 鸡 油 机 械有 限责 仟 公 司 简称 公 通 过 竞 标 承 担 厂陔项 F 1 公 司依托 程完成了 9 0 0 0 m海洋钻井包整机试制 作 ， 进行 了 r 业化 应用 。 陔钻 机是我 闰首 套 自主 研发的 9 0 0 0 m海洋钻井系统，其技术性能 、参数与 闻 外同类产品相当，彻底打破了国外技术垄断 ， 并具有以 下创 新点 1 首 次研 制单斜瓶颈 式海洋深 井井架 。通过 创 新结构型式 ，该单斜瓶颈式海洋深井井架相对同等级 圳塔 形 井架重 量减 轻约 1 0 ％，为平 台重量 控制 奠定 了 基础 2 首 次开发 移运 能 力 1 2 0 0 t 的钻 台滚动 式滑 移 技术 ，填补 了圈内窄 自，获得 国家发 明专利 。 3 实现 了大通径分流 器 产化 ，完 成分流器 试 制，打破 了以往该 装置只能依靠进 口的局面 。 4 钻房整体 正 技术 ，为大空 防爆 难题提 供了解决方案 ，有效保障了操作人员及设备的安全 ．． 1 产品研发及技术性能 9 0 0 0 m海 洋 钻 井 包 采 用 多 台 柴 油 发 电 机 组 作 为 {动 力，发 出 的 6 0 0 V 5 0 Hz 交 流 电 经 变频 单 冗 分 别 驱动绞车 、转盘和钻井泵的交流变频电动机 。绞车 I I 2台 l 1 0 0 k W 、0 ～2 2 0 0 r ／ mi n的 电动 机 经 两 两 级斜 齿轮变速箱获 得两挡变速后驱 动，转 1台 8 0 0 k W 电动机驱动 ，3台钻井泵各南 2台 9 0 0 k W 电 动机 驱动 。 9 0 0 0 m海 洋 钻 井 包 可 满 足 国 内外 海 洋 深 井 钻 深 9 0 0 0 m及 以下 的 油气勘 探 开发作 业需 求 ，可配 套应 片 J 于各种 型式 的 自升式海 洋钻 井平 台 ，_ } 三 婴技 术参数 1 下 名义钻深 l 1 4 1 1 3 m钻杆 为 9 0 0 0 m；最大钩 载 为 6 7 5 0 k N；转 盘 开 门直径 为 1 2 5 7 ． 3 m i n 4 9 。 ／ i n；游 动 系统结构 为 7 X 8 ；绞车额定输入功率 为 2 2 0 0 k W；最大 快绳拉 力为 6 4 0 k N ；大钩速度 为 0～ I ． 7 5 m ／ s 高速捎 和 0～ 1 ． 2 m ／ s 低 速挡 ；大绳直 径 为 b 4 5 mm；钻 仆 基金项 目国家8 6 3计划 “ 9 ⋯ 米海洋钻井包研制” 编号 2 1 1 A A 0 9 2 3 ． 获奖情况 “ x 英尺自升式海洋钻井平台研究及钻井系统研制”2 1 3年获陕西省科学技术进步二等奖 获专利情况 “ 用于石油钻机模块的全方位滚动式移动装置” 专利号Z L 2 1 0 1 2 0 3 2 2 4 ． 4 ] 、 “ 大型带连接座类横梁构件的加工方 法” 专利号 Z L 2 1 1 1 0 1 8 4 1 8 ． 7 获国家发明专利 ； “ 一种插入式密封胶芯钻 井分流器” 专利号Z L 2 1 1 2 4 6 3 6 5 9 2、 “ 采用法 兰型式联结的钻井绞车滚筒轴” 专利号Z L 2 】 3 2 1 1 4 7 0 9 5 、 “ 钻机主机纵 、横向移动导轨结构” 专利号 Z L 2 0 1 1 2 3 3 9 3 5 5 ． 5 获 国家 实用新 型 专利 ， 第一作者简介 黄悦华 ，1 9 6 0 年 生，毕业 于甘肃工业大学机械设计 制造及其 自动化专业，高级 工程师 ，现任 中国石油集团宝 鸡石油机械有限责任公司副总工程师，从事石油钻井装备相关研究与开发工作。E ma i l h u a n g y u e h u a c n p c C O F I I ．c n 联系作者 于兴军 ，电话 0 9 1 7 - 3 4 6 2 8 5 7 ，E ma i l 、 Ⅸ 1 1 1 1 c 1 c ． C 0 1 1 1 ． c n 3 6 石海 技 - 2 0 1 5年 一～ 一 j 。 。 泵为 F 一 2 2 0 0 HL ，共 3台；井架主体尺寸为 3 5 fi3 5 f t 1 7 0 f t ；重 型滚 动式 钻 台滑 移装 置最大滑移能力为 1 2 0 0 t ；整体正压防爆司 钻控 制房正压 力为 3 0～5 0 P a ；分流器通 径 为 7 5 0 ra m；J -t ． 力为 3 ． 5 M P a 5 0 0 p s i 。 该钻机在研制过程中，设计人员充分 调研国外 9 0 0 0 m海洋钻机现状 ，对参数进 行 了对比；借鉴公 司以往 9 0 0 0 m及 1 2 0 0 0 m 陆 地 钻 机 深 井 钻 机 设 计 经 验 ，最 终 确 定 9 0 0 0 m海洋钻机的配置；同时为 了满足海 洋钻井作业的 丁艺要求 ，对钻台布局进行 了反复优化和对 比分析 ，形成下列 4种技 术方案 图 1 ． 针对 自升式平台用海洋钻机的作业特 点 ，按照提高。 1 作效率 、设备维护便利 性 、 满足人机 程学以及人身安全的原则， 结合各设备外形 、 重量及相互问接口关系， 经综合对比分析确定方案四为最优方案。 为了 控制 各 个设 备 的 重量 ，采 用有 限 元分析技术对关键设备的重量及尺寸进行 不断优化 ，图 2和罔 3为绞车相关部件 的 建模 和有 限元 分析结果 。 2现场 试验及应用效果 应 用现 代 没计 手 段 ，完成 各单 元 设备 图 2绞车滚 筒模型 45 图 3 绞 车滚 筒有限元分析结 果 霸 r 、 _疔案 悦 等 9 0 0 0 m 海洋 ’ i 什 也 毋 勰 图 1 钻 台布局方案对 比 设汁后，结合市场订单进行了样机生产 及钻井包的整 体配套 I 作。各个单元设备在m厂前按照各产品标准 规范 、试验大纲进行了相应的单元试验，包括 钻台 滑移装置动作试验 、井架负荷试验 、司钻房密封正压 力试验 、分 流 器密封性 能试 验等 ，各 关键 试验 均经过 了中国船级社等第三方的见证 ，相应试验结果数据进 一 步验证了设计的合理性。 钻机在依托 程平台上进行组装集成后 ，也由中 闰船级社检验人员按照相关入籍规范要求和系统联调 试验大纲进行了近千项的运转试验见证， 历时近一年， 最终 9 0 0 0 m海洋钻井包完成各项试验及整改T作后交 付 闻外用户 。 2 0 1 2年 1 月，国内首套 9 0 0 0 m海洋钻井包交付最 终用户后在国外海域正式开钻投入使用。截至 目前， 该钻机已经成功运行 3年以上，完成了数十口井的钻 探作业，各设备运行正常。获得了用户的一致好评。 9 0 0 0 m海洋钻井包已经取得 了良好的市场效应，至今 该系列钻机已批量产出 8台套，其中多套出口国外 ， 2 0 1 5年增刊 石油科技论坛 3 7 I i } ～ 田 t ，， 摹 錾玺 I曩雹臣团I 产值数亿冗 ，经济效益良好。 3结 论 9 0 0 0 m海洋 钻井 包是 我 闰研制 的具 有 自主 知识 产 权的集高可靠性 、数字控制和机 、电 、液一体化的高 技术装备。该钻机从海洋钻井作业钻井系统设备选型 l卜布置 、关键装备重量优化等方面开展研究，完成了 我闰首台适用于钻深 9 0 0 0 m的海洋钻机总体方案及相 l关配套 件方 案设计 ；同 时在海洋 深井 井架 设计 制造技 术 、 重载钻 台滚动式滑移技术 、 大通径分流器研制技 术 、 钻房整体止乐技术等填补闰内空白。为了进一步提 升该钻机的 自动化水平，在管柱 白动化处理 系统配套 应用 方面还可进行 深入开展 1 _ 作。 9 0 0 0 m海洋 钻井包建造 的顺利完 成，标志着我 困在海洋钻井系统 的整体成套能力 、海洋钻井装 备 没计能力 、加T制造能力及人才培养等方 面迈 出了 重 要 一步 ，成 为 中 罔海 洋 石 油 设 备 日产 化 的重 要 里 程碑 ，在为我 围油气资源勘探开发提供 装备保 障的 同 时 ，也 为 旧际 海 洋 钻 井平 台项 目选 择 中 国制 造 增 强 r信心 、树 了样本 ；随着各 同海洋油气资源开 发进度的加快 ，对海洋深井钻机的需求将不断增强； 加 之 产 9 0 0 0 m海 洋 钻 井包 优 越 性 能 及 价格 I I 的优 势，未来 的市场竞争优势明显 ，该钻井包必将具有 广 阔 的市场前 景 。 【 参考文献 】 【 1 】 方华灿 ． 对我国深海油田开发工程 中几个问题的浅见 U J _ 中国海 洋平 台 ， 2 0 6 ， 2 1 4 1 8 ． Fa n g Hu a c a n ． A f e w s u p e r fi c i a l V i e WS a b o u t S O 1 ] l e p r o b l e l 】 ] s o f e n g i ne e r i n g o f o i l fie l d d e v e l o p me nt i n d e e p wa t e r i n Ch i n a [J ] ． Ch i n a Oth o r e P l a t f o r i l l ， 2 0 0 6 ， 2 1 4 1 8 ． 『 2 l 王龙庭 ， 于美华 ， 徐 兴平 ， 等 ． 自升式钻 井平 台悬臂 梁滑移方案探 究 ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 4 ， 4 3 7 1 3 1 5 ． W a n g L o n g t i n g ， Yu M e i h u a ， Xu Xi n g p i n g ， e t a 1 ． E x p l o r a t i o l 1 o f “ c a n t i l e v e r b e a ms s l i d i n g H I o d c s i n t h e j a c k u p d r i l l i n g p l a t for m[J 】 ． Oi l F i e l d E q u i p me n t ， 2 0 1 4 ， 4 3 7 1 3 1 5 窦玉玲 ， 管志川 ， 徐云龙 ． 海上钻 井发展综述与展 望 海洋石油 ， 2 0 6 ， 2 6 2 6 4 6 7 ． Do u Yu l i ng ， Gu a n Zh i c h ua n ， Xu Yu n l on g ． A r e v i e w a n d p r o s p e c t f o r t h e d e v e l o p me n t o f o f h o r e d r i l l i l , g [J 1 ． Of f s h o r e Oi l ， 2 0 0 6 ， 2 6 2 6 4 6 7 ． 『 4 1 王炳诚 ， 严 续朝 ， 陈元 ， 等 ． 进 军深水 中国石 油可 持 续发展 的战略思考 石 油科技 论坛 ， 2 0 1 4 ， 3 3 4 1 7 ． W a ng Bi ng c he n g，Ya n Xuc h a o，Che n Yua n，e t a 1 ． 1 e e p wa t m -- S u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t s t r a t e g y o f CNP C[J ] ． Oi l F o r u n ] ， 2 1 4 ， 3 3 4 1 7 ． 收稿 U期 2 0 1 5 - 0 7 0 8 9 0 0 0 一 m e t e r De e pwa t e r Dr i l l i ng Pa c ka g e Hu a n g Y u e h u a ， Y u Xi n g j u n ， Wa n g We i x u ， Z h a o T a o ， Wa n g Y a o h u a ， Ho u Mi n C N P C B a o j i Oi l fi e l d Ma c h i n e r y C o L t d ， B a o j i 7 2 1 0 0 2 ， C h i n a Abs t r a c t T o me e t t h e d e ma n d f o r o f f s h o r e d e e pwa t e r o i l a n d g a s e x pl o r a t i o n ，BOM CO h a s d e v e l o p e d t he 9 0 0 0 一 me t e r d e e p wa t e r d r i l l i n g p a c k a g e o n t h e b a s i s o f t he e x i s t i n g o n s h o r e 9 0 0 0 一 me t e r d r i l l i n g r i g ．W i t h a d o p t i o n o f mod e r n d e s i g n me t h o d ，t h e o v e r a l l we i g h t o f d r i l l i ng p a c k a g e i s c o n t r o l l e d t h a n k s t o t h e e f f o r t s t o i mp r o v e t h e s t r u c t u r e s a n d ma t e r i a l s o f t h e ma i n p a ns ，s u c h a s c o n v e n t i o n a l d e e p we l l d e i c k o f o n s h o r e d r i l l i n g r i g a n d l a r g e - p o we r wi n c h ，a n d o p t i mi z e t h e we i g h t o f v a r i o u s u n i t s ．T e c h n o l o g i c a l r e s e a r c h i s f o c u s e d o n t he o v e r l o a d e d r o l l i n g r j g s l i di n g d e v i c e a n d o v e r a l l po s i t i v e pr e s s u r e e x p l o s i o n p r o of dr i l l e r r o o m i n t h e l i g h t o f t h e r e q ui r e me nt s f o r o f f s h o r e d r i l l i n g p r o c e s s ， fil l i n g t h e d o me s t i c t e c h n ol o g i c a l bl a n k s i n d e s i g n a n d ma nu f a c t ur e o f o ffs h o r e d e e p we l l d e r r i c k，o ve r l o a d e d r o l l i n g “g s l i di n g d e v i c e ， d e v e l o p me n t of l a r g e d i a me t e r d i v e r t e r a n d o v e r a l l p o s i t i v e p r e s s u r e d r i l l e r r o o m．Th e fir s t s e t o f 9 0 0 0 ． me t e r d e e p wa t e r d r i l l i n g p a c k a g e wa s d e l i v e r e d i n e a r l y 20 1 2 a n d u s e d t o d r i l l d o z e n s o f we l l s a b r o a d． Al l t h e f a c i l i t i e s o f t h e p a c k a g e h a v e b e e n u n d e r n o r ma l o p e r a t i o n a n d r e l i a b l e pe r f o r ma nc e i n t h e pa s t t h r e e y e a r s ． The 9 0 0 0 一 me t e r d e e pwa t e r d r i l l i n g p a c k a g e i s c o s t e ffe c t i v e a n d u n d e r ma s s p r o d u c t i o n， b r e a k i n g t h e t e c hn o l o gi c a l mo no p ol y o f f o r e i g n o f f s h o r e d e e p we l l d r i l l i n g r i g． Ke y wo r ds d e e p wa t e r d r i l l i n g p a c k a g e ， d e e p we l l ， r i g s l i di n g d e vi c e ， wi n c h ， d e i c k ， a l i g n me n t t e s t 鹞 五 海 论 途 2 0 1 5年培 。 。 。 。 i | I |
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