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海洋钻修设备流体集中输送机构的设计与应用流体输送机构的设计背
发布时间：2013-08-25 08:19 来源：未知
我国海洋钻修设备设计从无到有，以最大静钩载600—2 250 kN为主要技术参数，已初步形成系列化。海洋钻修设备必须具有可移动式底座（包括上、下移动座），因为从平台建筑成本及设备维护管理考虑，海洋作业平台均为12、16甚至32口井等多井位平台，井位间隔通常为2m左右。从上、下移动座的布置方式来看，目前国产海洋钻修设备主要有垂直和平行布置2种方式。
由于配套的需要，海洋钻修设备作业时所需的柴油、海水、淡水、消防水和压缩气体等流体物资，以及配套件的专用控制管汇和电缆，必须从平台甲板通过专用装置输送到钻台面上，有的还要分配到下移动座上，或者从下移动座输送到钻台面，输送过程必须安全、环保和高效。
目前海洋钻修机普遍使用的物资输送方式（包括进口的海洋钻修机）主要是在上、下移动座之间采取类似三连杆的“硬”铰接装置，管线等绑缚在连杆上，铰接处管线放长一部分，而平台和下移动座之间还没有较好的输送方式，有的直接将管线放在平台甲板上来回拖动，有的采用绕圈的办法通过水平钢丝绳来回滑动，但以上方式对管线的管径和柔性都有很大的限制，维修也非常不便，另外还存在着以下不足：
(1)由平台物资供应接口到上移动座的管线直接裸露在甲板上，无保护装置，很容易被吊装下来的硬物砸坏，而一旦发生泄漏，轻则伤人、影响设备工作，重则由燃油引发火灾等严重事故，危及整个平台的安全；
(2)平台空间非常有限，预留的空间都有用途：放置物品或人行道，当修井机移动到离供应接口最近的位置时，大量管线圈积在平台边缘，挤占了人行道，一旦出现紧急情况，将带来重大的安全隐患；
(3)修井机移动到最近位置，大量管线圈积时会导致杂乱无章，给检修带来很大麻烦，识别起来非常困难；
(4)上移动座油缸维护用支架无法充分利用，也容易和铰接装置发生干涉；
(5)整个设备的外形不美观，给人以凌乱作坊式的印象，不符合人机工程学的要求。
随着海洋钻修设备自动化程度的不断提高，以及人们HSE意识的不断普及，如何改变并克服这些不足，就成为设计人员亟待解决的问题，流体集中输送机构正是为此而专门设计的。它最早应用在南海涠州的HXJ180海洋修井设施上。涠州HXJ180流体输送机构方案第四石油机械厂2003年7月交付给南海涠州的HXJ180海洋修井设施，是当时我国载荷最大、配套设施最为齐全的国产海洋修井机。它的整体设计较为紧凑，在海洋修井机中很有代表性，主要特点如下：上、下移动座垂直布置，下移动座内置钻井液罐，主副导轨设计使作业装置具备前后和左右4个方向的运动功能（即下移动座沿主导轨作前后运动、上移动座沿下移动座作左右运动），可以满足修井机对平台24（横4排纵6排）口丛式井任一口井的作业要求，也可以进仓位以让开井场进行外来钻井船舶的钻井作业，井位四周间隔2m。
HXJ180海洋修井机配套有钻井泵、钻井液净化装置、防喷器、伊顿水刹车、消防滚筒等辅助装置。其中钻井泵和钻井液净化装置都固定在乎台甲板上，防喷器远控台附在下移动座底边，保证甲板上的工作人员能实施紧急控制；钻井泵能在位于上移动座的司钻房内实现远控。所有的电缆等也必须从平台西南角引到上移动座的司钻房，再返回分到钻井液罐顶部的各电动机上。
钻井泵的远控软管线为8根、配套防喷器远控软管线为9根、平台提供到司钻房的电缆为9根、司钻房下到钻井液罐顶的电缆为13根，电缆最大外径达37mm。另外，还配备有输送海水、淡水、消防水、柴油、仪表风、工厂风等流体物资的专用管汇．以供辅助刹车、柴油机、消防滚筒、气路系统、气动绞车等部件正常运转。具体布置示意图及代码表见图1。
平台提供以上流体物资的集中供应口设在平台西南角，如何把平台西南角的各种流体、远控管线和电缆接到钻修机往返移动的上移动座上、再把电缆从司钻房引回到钻井液罐座，成为设计者攻关的主要问题。
另外，还有一些如循环冷却水和排污管线也需要从上移动座接回到甲板上，按南海业主的要求，走线的方式必须远离甲板平面“悬空”，修井机从最远井位回到最近井位时（4 x6丛式井最远和最近井位的直线距离达11.5 m以上），通过特殊的装置来保证甲板上看不到多余的管线。
通过对各种方案的对比和优化，针对现有物资供应方式存在的不足进行改进，涠州HXJ180修井机流体供应系统采用新的方案和工艺，提供了一种在不影响作业要求、增强设备整体美观度、提高设备整体档次、方便使用和检修、制造简单且费用低的情况下，能适用于海洋钻修机上的流体集中输送机构。整个机构的结构及运动示意图见图2。
需要说明的是：上移动座是沿着下移动座做垂直直线往复缓慢移动的，下移动座是带着上移动座一起沿着主导轨做垂直直线往复缓慢移动的。
具体设计思路为：超过人高的高架输送桥顺着主导轨的方向，一端靠近平台供应接口，另一端贴近下移动座的侧面，各种管汇和电缆由平台供应接口联接到高架桥管排盒，再通过联接耳板和下座拖链下端对接；下座拖链的上端固定在下拖链固定座上，与爬高管排盒对接，到达上拖链管排盒，和上座拖链对接。其中，爬高管排盒、上拖链管排盒和上座拖链均由上拖链支架支撑和固定。上座拖链的上端固定在上拖链固定座上，而上拖链固定座固定在上移动座上，带着拖链一起随上移动座移动。
防喷器远控管线的走向刚好相反，从位于上移动座上的储能器引到上拖链固定座，经上座拖链和上拖链管排盒到达防喷器�？靥�。一起到�？靥ǖ幕褂写优栏吖芘藕兄蟹殖隼吹�1根仪表风管线。
考虑到拖链的承载能力有限和走线的方便，设计者在修井机的正北方（上下移动座之间）又加装了一套拖链装置，专供从上移动座上的司钻房下到钻井液罐顶的电缆、从上移动座上的辅助刹车用冷却海水到甲板、以及排污管线等回到甲板用。
除各管排盒内采用硬管，以保证弯角处外形整齐以外，拖链内均采用钢丝编制软管，这些软管的弯曲半径必须小于拖链的弯曲半径，软管和硬管的联接采用统一的密封方式，方便日常保养和检修；拖链采用不锈钢或其它耐腐蚀性较好的高强度材料，严格按相关的国家标准制作和试验，能承担起内装的所有管汇和电缆，它的连接件为国标弹性挡圈，易于检修和拆换。整个拖链采用水基镀铬（即达克罗涂层）或其它更好的防腐处理，从而保证它长期安全地运用于南海室外高腐蚀性环境中（当然最好是选用不锈钢材料）。
在各管汇的表面喷漆和标识方面．严格按中海油的《管线识别规程》执行，它符合GB/T 3644-94《海洋平台输送管路的识别颜色和符号》标准。
在以上的设计中，高架桥架高就是为了给平台甲板留出足够的空间，方便走人和移运工具；为了满足下移动座内钻井液罐装置的物资（海水、淡水、柴油、电缆等）需要，从爬高管排盒分几路管汇到下移动座，从而保证了整个钻修机在任何位置时，所有物资能够准确通畅到达。
通过以上设计，使原有的管线杂乱面貌大为改观，修井机外部基本看不到散乱的管线，安全隐患也随之大为降低。整个设备管路清晰、外观整齐，拖链充满动感，无形中美化了整个设备的外观造型，提高了设备的使用档次，深受用户的好评。流体集中输送机构的推广使用
涠州HXJ180流体集中输送机构的成功运用，对提高海洋平台钻修设备的管汇集合度、节省平台空间、实现各种配套设备的高度集成等，提供了很大的便利和可能。并很快得到其它海洋用户的肯定。下面介绍两种在其它海洋钻修设备上成功推广应用的实例。
图3是第四石油机械厂2004年底为中海石油天津分公司LD10-1平台建造的HXJ135海洋修井机的流体输送机构示意图。它的钻井液罐安置在平台上，上、下移动座平行布置，井口平台共设36口井槽，井口间距为2m x1.8 m，即它的最大位移达到14.4m。
第四石油机械厂2005年初为科麦奇中国有限公司CFDIl-1/2平台建造了HXJ180DB海洋钻修设备流体输送机构。该设备为国产海洋设备首次整机出口，配套设施齐全，各种管线和电缆型号和数量众多，因此对集中输送的要求更高。针对同一平台的两个作业区块之间最大46 m的位移，专门为拖链设计了专用托架，以保证拖链的强度。
从以上的应用实例可以看出，对现在普遍使用的海洋钻修机来说，只要根据设备的结构灵活变动，针对不同的管径和电缆弯曲半径，选取不同弯曲半径、宽度和强度的拖链，结合平台供应口，在合适的位置都可以很好地使用这种机构，因此这种流体集中输送机构具有很大的适应性和推广前景。
