石油大钻机整体挪移技术创新与应用

石油大钻机整体挪移技术创新与应用

周永引

淮南矿业（集团）有限责任公司地质勘探工程分公司，安徽 淮南232052

摘要：淮南矿区A组煤灰岩水地面探查钻孔施工工作中，石油大钻机在一个孔组施工完毕后要进行孔组间搬迁，按照传统的模式需要对钻机整体进行拆卸，然后再逐步安装，时间跨度长、拆装工序繁多、安全风险大。随着钻井周期的缩短、搬家频次的提高，如何缩短搬家时间，将成为施工单位急需解决的问题。我们利用石油钻机自身绞车拉力通过滑轮组省力设计，对钻机进行整体挪移，解决石油钻机近距离搬迁拆卸安装工序繁多、工序时间长、安全风险大的技术问题。

关键词：大钻机；整体挪移；创新

淮南矿区A组煤开采底板灰岩水地面区域探查、治理，是通过地面施工多分支水平井，对煤层底板灰岩含水层进行探查、高压注浆，封堵灰岩垂直导水通道，消除A组煤底板突水隐患的一项新技术。通常一个采区的地面区域探查治理包含多个孔组，每个孔组通过分支孔等间距布置，对探查治理区实现区域全覆盖。在工程设计阶段，孔组的孔口位置要充分考虑地面地形条件，要充分避开塌陷、住宅等不具备安装条件的区域。钻场的征用，还面临办理场地土地使用手续、环评手续以及地方关系协调等复杂难题。因此为了减少钻场数量兼顾经济，要尽量在同一个井场内布置多个孔组，实现更多区域覆盖，比如目前张集煤矿东一1煤上采区西翼开采底板灰岩水害地面区域探查治理工程就在一个井场里布置了E1到E5共计5个孔组，包括71个分支孔，设计钻探工程48196.14m，治理面积达1.39平方公里。

1石油大钻机整体挪移技术

石油大钻机在一个孔组施工完毕后要进行孔组间搬迁，因钻机部件多、高度高、重量大，按照传统的模式需要对钻机整体进行拆卸，然后再逐步安装，潘二西四地面区域治理工程从D1孔到Z1孔，就是采用这种方式。先拆后装前后共历时近一个半月，时间跨度长、拆装工序繁多、安全风险大。为此，我们依据现场工作实际情况总结经验，设计一种石油大钻机整体挪移方案，利用石油钻机自身绞车拉力通过滑轮组省力设计，对钻机进行整体挪移，解决石油钻机近距离搬迁拆卸安装工序繁多、工序时间长、安全风险大的技术问题。

2具体实施方式

2.1挪移内容

根据钻机设备组成特点，将钻机底座、井架和附属设备（绞车、转驱转盘、偏房和组合液压站等）整体挪移，其它设备（泥浆泵、固控系统、高压房、电控房、柴油发电机房等）保持不动。整体示意如图1所示。

表1 钻机参数

图1 石油钻机示意图

2.2挪移系统

钻机挪移采用钻机自身绞车动力，通过滑轮组实现省力和改变拉力方向的目的。定滑轮通过地锚固定，动滑轮连接钻机底座，钻机游吊系统拉动滑轮钢丝绳，动滑轮牵引钻机向前移动，完成钻机挪移，实际布置如图2所示。

图2 钻机挪移布置图

2.3挪移工具

32t单滑轮一个，100吨四滑轮组2个，地锚1个（长3mΦ177.8mm套管2根），Φ29mm钢丝绳。

2.4受力分析验算

（1）滑动摩擦力估算

钢-钢之间最大摩擦系数为0.15，钻机底座槽钢与下部钢管撬接触，采用黄油润滑。为预留足够安全系数，我们把摩擦系数取为0.3。钻机总重约200t，则摩擦力=0.3*200=60t。

（2）游车移动距离

使用动滑轮，省力不省功。钻机计划挪移3m，根据8绳系拉力组合，钻机游车要上行24m。钻机游车一次上行高度约30m，因此游车运行一个回次可完成挪移。

（3）钻机挪移速度

ZJ40DB石油大钻机绞车采用电动变频电机控制，可实现无级调速。按游车运行速度为1m/min计算，拖拽动滑轮组移动速度（即钻机滑动速度）为0.125m/min(8绳系)，最快拖拽过程约耗时24min。实际挪移过程中，因摩阻作用，钻机存在间歇性窜动，故将游车速度控制在0.5m/分钟以下。

（4）挪移系统可提供的牵引力

钻机游车10t拉力拖拽8绳系滑轮组可提供80t拉力，而ZJ40DB钻机最大可提供220t拉力，完全满足钻机挪移要求。单定滑轮受力按夹角45°受力计算，游车拉力10t，则其合力为14t。

2.5现场应用

2022年2月张集E1孔组施工结束，石油大钻机整体挪移技术在E1→E2孔组之间进行应用，前后历时仅8天时间就完成了挪移，节省工期30多天。后来在7月份，E2→E3孔组之间再次进行了成功应用。钻机整体挪移实际拉力在10t左右，初始最大值12.5吨，反推摩擦系数为：12.5×8/200=0.5，为以后其它重量、型号的钻机整体挪移提供经验数据借鉴。

3有益效果

3.1经济效益

采用石油钻机整体挪移技术，单次挪移施工节约时间30余天。可节省大中型吊车约50余台班，费用约30万元；可多产生钻探或注浆产值约500万元。目前已应用两次，产生经济效益1060万元。

3.2安全效益

相比传统先拆卸后安装的方法，现场作业工序减少90%，避免了大型设备起吊，降低了钻机安装拆卸、人员登高等安全风险，极大的降低了职工劳动强度，安全效益巨大。

3.3其它效益

同一井场内孔组间石油钻机快速挪移技术的实施，促进了施工设计方案的优化。在设计阶段可充分考虑利用一个钻场设计多个孔组覆盖治理区，解决了传统一个孔组需要多分支、长分支才能实现全覆盖的问题，降低了施工难度，减少了重复透孔的工作量。

4 结束语

2022年2月21日，该项创新技术在张集东一E1钻场进行了首次应用，7月30日进行了第二次应用，均取得圆满成功。基于目前的装备基础，通过石油钻机整体挪移技术实现了钻机在同一个井场内孔组间的挪移，解决了传统先拆卸后安装费时费力的难题。相比先拆卸后挪移安装的方法，现场作业工序减少90%，节省时间30天以上，经济效益和安全效益巨大。

参考文献：

1宋业渤.浅议影响钻井速度因素及提高钻速对策.石化技术.2017年07期