郭小艳， 武卫卫， 蒋合艳， 程晓丽， 吴卫周， 兰辉

（1.国家油气钻井装备工程技术研究中心，陕西 宝鸡721000；2.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西 宝鸡721000；3.秦川机床工具集团股份公司，陕西 宝鸡721009）

0 引言

在海洋石油资源开采过程中，对油井进行合理有效的维修作业是提高油井利用率和原油采收率的重要保障之一，也是减少油气开采污染以及降本增效的发展方向[1]。海洋修井机是我国海上采油平台实施修井作业的关键装备。而海洋修井机的配管系统经常被形象地比喻成人体的血管，只有通过合理布置的管路，才能使平台上各系统功能得以正常连接、发挥作用，与此同时，配管系统设计的好坏直接影响海洋修井机的经济成本和整体质量。由于修井机管子种类繁多、数量庞大、约束条件复杂、布置空间有限。所以配管系统是海洋工程平台设计中重要的设计内容之一。

1 总体方案

该海洋修井机的油田共设南、北两处井槽，总长约70 m，宽约12 m。每处井槽设置5排4列共20处井口，井口行间距为1.8 m，列间距为2 m。该海洋修井机主体包括上底座和中间底座两部分，修井机整体安装于组块上甲板南北方向跨距为12 m的导轨上。为了保证整体布局紧凑性，同时兼顾南、北两侧大跨距作业工况，采用修井机整体沿南北导轨（位于组块上甲板上）平移、上底座沿东西导轨（位于中间底座上）平移的设计思路。在组块上甲板和中间底座之间沿南北方向安装南北环形保温拖链，在中间底座和上底座之间沿东西方向安装东西单向保温拖链，在两个拖链内分别安装2 in淡水、海水、生产水、仪表气、公用气软管各1根以及2根3 in消防软管。拖链的设置缩短了管线长度，满足了修井机双向平移大跨距作业需求。

2 关键技术

2.1 多级过滤防逆回地漏

安装于上底座和中间底座台面上的地漏用于开排系统中收集钻台面降水和清洗水。地漏结构如图1所示。地漏本体上部由钢板围城方形槽结构1，内部安装可更换的镀锌格栅2，能够过滤和阻挡尺寸较大的杂物进入地漏而堵塞管道，并且格栅板具有满足人行走的强度。地漏方形槽下部设置圆形泥沙收集槽3，收集槽中心焊接有排污管，排污管4上部圆周方向焊有4块翼板5，起到二级过滤的作用，翼板上设置有带提环的护帽，防止排污管的污水逆返以及异味气体溢出。该地漏流通性好、不易堵塞、方便清理[2-4]，为平台开排系统长时间安全运行提供了保证。

图1 地漏示意图

2.2 南北环形保温拖链

2.2.1 结构介绍

由于修井机需满足南北大跨距（长度62 m）作业需求，如采用常规单向拖链，存在拖链长度过长及支撑困难的问题，故在组块上甲板与中间底座之间安装环形保温南北拖链，具体结构如图2所示。由图可知，环形拖链在保证约62 m的行程条件下，外形长度不超过6.7 m。

图2 南北环形保温拖链结构图

该拖链整体采用316L不锈钢材料，拖链水平旋转支撑棒采用PVC外套，PVC外套可以围绕钢芯转动，将缆线分隔，拖链内软管和电缆的布置按照管线走外圈、电缆走内圈的方式设计，由内至外依次为：动力电缆、仪表和通信缆、7根软管管线。拖链内部空间、拖链底板和面板内侧喷涂一定厚度的保温涂层，保温涂层能够实现拖链温损少，保持拖链温度恒定，内腔最低温度恒温范围控制在合适的温度范围内，保温拖链内部热量传输管道材质为防爆阻燃保温性能好的硅橡胶，为便于内部热风出口排布，管道壁配置有电磁阀金属接口。拖链加热设备采用PLC集成数据控制，多级高灵敏温度传感器多段点采集控制，直流电磁阀多段点分布控制热风出口，通过启动指令，自动打开加热系统，30 s后启动风压风机，并逐一打开热风电磁阀实现多段点恒温送风，恒温控制各段点电磁阀开、闭，很好地解决了冬季拖链软管内液体介质冻结的问题，保证了液体良好的流动性[5-7]。

2.2.2 主要技术参数

最高环境温度为50 ℃；最低环境温度为-20 ℃；最大相对湿度为60%～97%；大气环境为潮湿含盐；弯曲半径为R=500 mm；行程为62 m；内腔最低温度恒温范围为5 ℃±1 ℃。

2.3 配管相关技术研究

配管系统设计的好坏不仅关系到管路布置的美观性，同时也关系到管路上相关阀件、附件的操作便捷性，并且影响海洋修井机质量控制工作的顺利开展，而且有助于节省建造成本、缩短建造周期[8]。所以，配管系统设计过程中，为减少施工返工，应注意以下两个方面。

2.3.1 管线间距技术

图2 （续）

修井机中布置的管线种类繁多，包括：仪表气、公用气、淡水、海水、生产水、消防水（包括清水和泡沫两种）、开排系统、低压泥浆、高压泥浆及液压管线。布置管线时，要统筹规划，采用三维设计尽量避免管线之间以及管线与结构件干涉，如图3所示。而且要注重管线间距，考虑管线保温空间。一般而言，对于3 in及以上管线，保温层最小厚度为50 mm；小于3 in管线，保温层最小厚度为30 mm，在各保温层外表面之间及保温层与设备和结构之间的最少间距为25 mm。

2.3.2 逃生通道避让技术

配管的布置不能影响逃生通道的正常使用。所有管道及管支吊架布置必需满足垂直净空间的要求：距离逃生通道及工作区域的垂直高度2.2 m；距离走道及平台通道的垂直高度2.1 m；管道底部距离甲板的最小高度0.2 m。所有管道及管支吊架布置须满足以下水平净空间的要求：与逃生通道、外围走道的水平间距1.0 m；与维修通道的水平间距1.0 m；与不常用的走道、梯道的水平间距0.76 m；与容器上部操作维修平台或通道的水平间距1 m，图4为上底座配管图，上底座钻台下布置的管线，不能影响中间底座上人员的操作及逃生。

图3 配管系统三维示意图

图4 上底座配管图

4 结论

介绍了双向大跨距平移海洋修井机配管系统的关键技术，保证了设计的配管系统不仅布置美观，而且便于操作管路上的阀件等附件，节省建造成本并缩短建造周期：

作者简介：石国玲（1979—），女，本科，工程师，从事液压油缸、工艺装备设计研究工作。

收稿日期：2020-06-19

1）开排系统中采用的多级过滤防逆回地漏，流通性好、不易堵塞、方便清理，为平台开排系统长时间安全运行提供了保证。

2）在组块上甲板与中间底座之间安装的南北环形保温拖链，满足了修井机大跨距作业需求，解决了采用常规单向拖链造成拖链长度较长的问题，并很好地保证了冬季液体良好的流动性。

3）介绍了配管系统设计过程中需要注意的管线间距及逃生通道避让技术，保证设计的管线不仅布置美观，而且路线较短，质量较轻，尽可能缩短建造周期，降低配管施工成本。