自动化管子处理装置在海洋钻井作业中的应用

摘 要：管子处理装置在现代海洋钻井过程中占有很大的比例，保证钻井工作安全、有效进行的前提即是高效、安全、连续的管子处理装置系统。在论述了管子处理装置系统在发展过程中的几种关键技术的基础上， 详细叙述了管子处理装置系统在海洋钻井中每个作业环节中的应用。

关键词：海洋钻井;管子处理装置;自动化

0 前言

管子处理在海洋钻井过程中主要涉及到了以下几个方面：各种管件以及钻具在甲板上的移动、进行卸扣、接卸立根、内根来回地移动等。这样就可以基于快速移动的钻井船上可以更加平稳、高效地进行各种连续性作业，例如说，移动、拆卸、以及放置等。不仅加快了钻井的速度，而且还缩短了钻井了周期，在海上钻井作业过程中，发挥了具大的作用。

1 管子处理系统发展的关键技术

由于安全以及环保要求的提高，对海上钻井实现自动化技术任务迫在眉急，管子处理系统在整个钻井过程中占有非常重要的位置。管子处理系统的发展离不开以下几种关键技术：第一，管理处理系统与钻井中的钻台要有一个一样的位置标准，这也是进行设计过程中最关键的一个问题，不仅要可以保证管柱移送到指定的位置中，而且还要顺利地将接送管柱的作业完成;第二，在进行管子系统的设计过程中，不仅要具备处理钻杆、钻挺、以及套管的能力，由于油管以及钻挺的长度不同，因此在进行设计过程中要设计管子处理系统可以处理到的长度范围之内;第三，在进行设计管子处理系统时，一定要全面了解我国钻井作业的实际情况，将我国钻机的特点以及作业现场的适用性结合到一起，此外，还要认真进行刚度强度的充分校核，保证其能安全稳定的工作，最后充分利用有效空间，充分全面地设计出一套结构紧凑合理、具有较好的远程系统、适应于我国的产品类型。

2 管子处理装置在海洋钻井作业中的应用

2.1 基本组成

第一，控制部分。对于管子操作系统来讲，控制部分就如同人体的大脑一样，是进行整个系统的信息控制以及传输中枢部分，在控制部分中对各种信息进行处理，判断，并且进行一系列指令的发出。

第二，执行部分。这一部分就如同人类的手脚一般，把收到来自于控制部分的信息转变成各种机械指令，并且进行作业。

第三，检测部分。这一部分是用来进行对执行部分所执行的作业内容的最后结果进行检测，测量、以及监控和反馈。

第四，机械部分。是将整个系统中的各种钻具的操作进行处理的一个部分。

2.2 作业要求

在进行管子处理装置的设计过程中不仅要满足强度的需求，还要满足刚度的要求，将施工人员安全以及管子的处理工艺和技术全面考虑在内。

第一，对于整个系统中的每个环节的作业都要满足其要求，使每个流程的衔接做到顺利、通畅，缩短钻井周期，担高作业效率。

第二，达到操作者的使用满意度，提升管子的使用寿命，建设安全的作业环境，对进行作业的空间进行高效率的设计及应用。[1]

2.3 操作流程

自动化管子的处理作业主要是对位置、状态、以及储存方式的变换。在进行钻井作业过程中一般分为钻杆、套管以及隔水管作业。

（1）钻杆。第一，把用来钻井的钻杆输送到甲板上然后到输送到钻台上;第二，在钻台上进行上卸扣作用操作;第三，对立根的自动排放是通过井架里的自动排放系统得以完成，并且进行从立根盒到井口间位置的移动。

（2）套管。对于一些小直径的套管作业流程工艺则与钻杆十分的相似，并且可以通过主钻的作用，借助辅钻完成整体套管工作，使得这项任务更具独立特征。进行套管工作时，需要依托猫道的功能，发挥输送作用，使钻台位置能够获取相关作业用具，之后在转盘上借助顶驱结构的优势，将需要对接的部分进行紧扣，完成最后下放操作。当套管任务应用材料较为粗大的情况下，可以利用多功能大型机械手臂设备，在一定的支持作用下实施钻井任务。

（3）隔水管。根据工艺的不一样，可以分成平放以及立放两种操作方式。该项工作处理的具体操作方法分析如下：1）利用起重机，在猫道中放置管道材料，并于钻井中心位置将管材进行吊运，此时需要利用多功能机械臂将隔水管进行扶正，最后检测密封性能是否良好后，进行下放处理;2）起重机向钻台位置对隔水管材料进行运送、吊起操作，支持扶正操作后密封检验下放。[2]

2.4 垂直管子处理系统

此系统主要是将钻井平台上存放的管子从存储区移动和排放到井口区，一般情况下包括了管子排放机、铁钻以及扶管作业车等构成。可以将管子垂直状态的作业得以顺利的完成。

第一，管子排放机主要用途是把钻杆和套管移送到井架指梁上。

第二，扶管作业车主要是在钻井的井架内中进行安装，主要作用是帮助管子准确地排放在指梁内。

第三，z式导向臂此钻具安装在钻台上，主要作用是辅助管子的起吊作业。

第四，扶管臂用于对管材的支持扶正、吊运即下放;而套管作业、杆材分解及组合等过程中需要借助铁钻工。

2.5 水平管子处理系统

管子铺放机以及起重机、管子运输机是构成水平管子处理系统的几个关键部分。系统的详细操作流程和不同结构部分发挥的作用介绍如下：1）管子铺放机将甲板上放平的管子输送到管子运输机上;2）第二，起重机它位于钻井平台的最后面的中间位置，主要作用是向输送机位置吊运管材;3）运输机是连接管子和钻台之间运输的安全工具，主要作用是可以将管材移送到井架中，将垂直管子处理装置移送到钻台上。运输机工作过程中，同上一个处理系统具有紧密的联系，二者彼此协助，共同发挥作用，对不同管材进行正确的工作处理。[3]

3 结语

管子处理系统的自动化不仅可以避免钻井作业人员直接接触钻具以及与钻具接触的重复性减少，进而使操作人员的工作条件更加优越，作业准确性提高，保障钻井材料可以更加地顺畅，连续的进行操作。伴随着各种钻井作业数据库的建立以及开发，再加上结合了钻井专家远程控制系统，智能型的管子处理系统将在不久的未来变成现实，海洋上的油田钻井也定将跳跃式发展。

参考文献：

[1]姜开勋.斜直井钻机管子处理系统的设计与理论研究[D].东北石油大，2012.

[2]王凌寒.深水钻井平台隔水管处理系统研究[D].中国石油大学，2009.

[3]董海军.斜直井钻机管子处理系统的设计与理论研究[J].科技创新与应用，2014（04）：85.