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A ries 鉆 機(jī) 是 Orion 公 司 Gemini 系列的第九部鉆 機(jī)，也是該公司第十八 部 瘦 身 鉆 機(jī)。Orion 公 司在美國(guó)德克薩斯州科珀斯克里斯 蒂的設(shè)備廠區(qū)建造了這部鉆機(jī)。鉆機(jī) 采用輕型材料和瘦身設(shè)計(jì)，并且簡(jiǎn) 化了電力輸送系統(tǒng)，所選擇的各個(gè)組 件及模塊非常適于快速搬遷和鉆機(jī)移 動(dòng)，批量鉆井更為有效。該公司透 露，在廠區(qū)建造鉆機(jī)能讓公司對(duì)鉆機(jī) 的各個(gè)組件進(jìn)行更多的控制試驗(yàn)， 1,500 匹馬力的鉆機(jī)配有 7,500psi （51.7MPa）的泥漿泵、一個(gè)行走系 統(tǒng)和雙燃料動(dòng)力引擎。
 
研發(fā)搬遷便捷的瘦身鉆機(jī)
 
Orion 鉆井公司 2015 年 5 月完 成了最新的 Aries 鉆機(jī)（如圖 1 所 示）的建造工作。這部 1,500 匹馬 力交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)是 Orion 公司 Gemini 系列陸上鉆機(jī)的第九部，目 前正在賓夕法尼亞州履行一項(xiàng)長(zhǎng)期 的鉆井合同。Orion 鉆井公司的前 八部鉆機(jī)，包括這部 Aries 鉆機(jī)已 在德克薩斯州科珀斯克里斯蒂的廠 區(qū)完成了建造和配套。該廠區(qū)持有 API （美國(guó)石油協(xié)會(huì)）4F、7K Q1 認(rèn)證資質(zhì)和 ASME（美國(guó)機(jī)械工程 師協(xié)會(huì)）認(rèn)證資質(zhì)。Orion 鉆井公 司的市場(chǎng)主管 Brett Schellenberg 說：“我們已找到了能在廠區(qū)控制 建造工藝的重要價(jià)值，包括從原 材 料 采 購(gòu) 到 加 工、 制 造、 再 到 鉆 機(jī)部件組裝和配套等各工藝環(huán)節(jié) 所取得的業(yè)績(jī)，這讓我們獲得了 最優(yōu)質(zhì)的鉆機(jī)組件，減少了員工 接觸危險(xiǎn)環(huán)境的概率。”
 
為了建造一部更瘦身、更符合 人 體 工 程 學(xué) 的 鉆 機(jī)，Orion 鉆 井 公司的建設(shè)團(tuán)隊(duì)特別審慎地考慮了 一 旦 鉆 機(jī) 在 卡 車 上 將 如 何 移 動(dòng)。 Schellenberg 表 示 道：“ 我 們 所 做的每一件事就是要使整個(gè)鉆機(jī)縮 短、變窄和減輕重量”。公司認(rèn)為 這能在路況較差的環(huán)境下為鉆機(jī)的 搬遷和移動(dòng)提供優(yōu)勢(shì)。這種挑戰(zhàn)性 路況在美國(guó)東部的阿巴拉契亞地 區(qū) 是 很 常 見 的。 鉆 機(jī) 還 配 備 了 能 打大位移水平井的組件和設(shè)備，如 7500psi 泥漿泵、一個(gè)行走系統(tǒng)、 雙燃料動(dòng)力引擎、一部 500t 的頂 驅(qū)、液壓動(dòng)力大鉗和一個(gè)被稱為卷 盤（ReelRig）的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)（如 圖 2 所示）。
 
改進(jìn)設(shè)備的重點(diǎn)
 
Aries 鉆機(jī)最具創(chuàng)新特征的一 點(diǎn)就是卷盤系統(tǒng)。該系統(tǒng)由集成驅(qū) 動(dòng)公司（IDS）與 Orion 鉆井公司 聯(lián)合開發(fā)，專門用于批量鉆井。卷 盤系統(tǒng)消除了批量鉆井的用電限制， 用一根 4,160 伏的單電纜為鉆機(jī)分 配電力，替代了從控制室到鉆臺(tái)的 30~40 根連接電纜。一直以來，電 力是通過電纜懸吊系統(tǒng)來輸送的。 集成驅(qū)動(dòng)公司的 Myers 先生說： “這 可能需要 30 多根電纜和 90 多個(gè)連 接點(diǎn)，這么多的連接點(diǎn)很容易出現(xiàn) 接觸不良、斷路或觸點(diǎn)損壞故障”。 相比之下，卷盤系統(tǒng)僅通過一根電 纜和三個(gè)連接點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)電力輸送， 消除了大量的連接點(diǎn)故障，除了節(jié) 省大量施工時(shí)間外，還采用多電纜 插頭將多根電纜連接到接線點(diǎn)，而 插頭與插座的連接是最大的故障點(diǎn)。
 
一個(gè)安裝了滑道的電纜卷盤連 接到 Aries 鉆機(jī)底座，在鉆機(jī)行走 接近或遠(yuǎn)離主電力室時(shí)自動(dòng)繞進(jìn)和 繞出電纜，一個(gè)卷盤或繞線盤能讓 鉆 機(jī) 行 走 250ft（76m）； 還 能 再 加一個(gè)繞線盤，讓鉆機(jī)行走 500ft （152m）。Myers 先 生 說：“ 如 果你使用一個(gè)電纜懸吊系統(tǒng)做這件 事， 那 將 需 要 一 個(gè) 驚 人 數(shù) 量 的 電纜”。海上鉆機(jī)過去使用過卷盤技 術(shù)，陸上鉆機(jī)之前只用過一次，那 是用在 Orion 鉆井公司的 Lynx 鉆 機(jī)上。它是 Gemini 系列 Aries 鉆 機(jī)的先前型號(hào)，自 Lynx 鉆機(jī) 2015 年 1 月 開 始 在 西 弗 吉 尼 亞 實(shí) 施 鉆 井作業(yè)以來，Orion 鉆井公司已看 到了在鉆機(jī)移動(dòng)時(shí)間方面的顯著進(jìn) 步， 鉆機(jī)的搬遷移動(dòng)時(shí)間大大縮短。 Schellenberg 先生表示：“我們最 新鉆機(jī)的其中一部一次搬遷移動(dòng)時(shí) 間縮短了 8 小時(shí)。” 設(shè)備集成與優(yōu)化
 
Orion 鉆 井 公 司 較 早 一 代 的 Gemini 鉆機(jī)面臨的大多數(shù)挑戰(zhàn)之 一是 500t 頂驅(qū)問題，在阿巴拉契亞 地區(qū)鉆井作業(yè)的鉆機(jī)搬遷很難，搬 遷效率低。Orion 鉆井公司最終通 過全球鉆井支持國(guó)際組織（GDS） 為 Aries 鉆 機(jī) 選 擇 了 一 款 額 定 載 荷 500t 的 頂 驅(qū)（ 如 圖 3 所 示）。 Schellenberg 先生說，頂驅(qū)已占去 了設(shè)備的整體空間，Orion 鉆井公 司認(rèn)為全球鉆井支持國(guó)際組織幫助 選定的頂驅(qū)在設(shè)備空間利用方面更 有效， 沒有犧牲機(jī)械組件的堅(jiān)固性， 這在保持鉆機(jī)輕便和靈活性方面給 了我們一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，還給 予我們的顧客需要設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的 動(dòng)力。Schellenberg 先生補(bǔ)充說： “顧客想要更高的扭矩，但他們也 想要頂驅(qū)更輕便，能在較差的路況 下搬遷或移動(dòng)，不需要特殊的許可 或批準(zhǔn)。”
 
減少非生產(chǎn)時(shí)間
 
由于石油公司越來越多地轉(zhuǎn)向 批量鉆井，為的是開發(fā)北美非傳統(tǒng) 油 氣 資 源， 鉆 機(jī) 行 走 系 統(tǒng) 已 從 一 種 奢 侈 需 求 轉(zhuǎn) 為 一 種 必 需 品。 在 Orion 鉆井公司的作業(yè)地區(qū)，石油 公司一般要在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)鉆井平臺(tái)鉆 4~5 口井，有時(shí)多達(dá) 8 口井。 Orion 公司為 Aries 鉆機(jī)的行 走系統(tǒng)選擇了腿上帶銷子的裝置， 而不是把腿建在鉆機(jī)底座內(nèi)，在該 行業(yè)中，這一點(diǎn)是極富創(chuàng)新和不尋 常的。Orion 鉆井公司高級(jí)項(xiàng)目主 管 David Gibson 說：“一般來說， 行走系統(tǒng)很大而且很笨重，建在底 座內(nèi)，當(dāng)需要維護(hù)時(shí)，銷式系統(tǒng)能 讓鉆機(jī)交換或換出一只腳，工業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)要求在行走系統(tǒng)維護(hù)時(shí)必須降低 或拆卸底座，每只腳能在 30 分替除 和替換。用一個(gè)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，鉆 機(jī)行走的腳能在 2 分鐘內(nèi)完成一次 4 英尺行走。你看到的大多數(shù)其它行 走系統(tǒng)一次行走 1~3 英尺，減少行 走次數(shù)到達(dá)下口井，這樣的行走系 統(tǒng)則更有效。”
 
為了延長(zhǎng)頂驅(qū)的使用壽命，頂 驅(qū)添加了 40 多個(gè)傳感器，以提供 溫度檢測(cè)、油樣采集和軸承壽命計(jì) 算。這種監(jiān)測(cè)能力為全球鉆井支持 國(guó)際組織和 Orion 鉆井公司提供一 個(gè)頂驅(qū)實(shí)際已工作了多長(zhǎng)時(shí)間的圖 形分析，不僅是在鉆機(jī)上使用了很 長(zhǎng)時(shí)間，還包括一組綜合的數(shù)據(jù)監(jiān) 測(cè)信息。全球鉆井支持國(guó)際組織的 副 總 裁 Paul Nicholson 說：“ 我 們可以說出這部頂驅(qū)已經(jīng)工作的準(zhǔn) 確天數(shù)、鉆進(jìn)了多少天或起下鉆多 少天，或許還能說出因過去某一時(shí) 刻鉆井隊(duì)在向井下下電測(cè)工具而此 時(shí)頂驅(qū)沒有在用的等待時(shí)間。
 
事實(shí) 上，你有了一個(gè)該產(chǎn)品的真正壽命 計(jì)算器。” Aries 鉆機(jī)與頂驅(qū)協(xié)同工作的設(shè) 備還包括一部 Orion 鉆井公司聯(lián)合 開發(fā)的 ODS1500 型絞車。據(jù) Myers 先生介紹，Aries 是第一部擁有這種 系統(tǒng)的鉆機(jī)，不需要維護(hù)，絞車內(nèi)的 傳感器監(jiān)測(cè)何時(shí)需要定期維護(hù)。它 向司鉆發(fā)送信息，當(dāng)監(jiān)測(cè)到如溫度 上升的趨勢(shì)時(shí)，向司鉆發(fā)出一個(gè)潛在 問題或故障警示。Myers 先生還說： “基本上講，我們已建立了一個(gè)集 成系統(tǒng)，所有可能發(fā)生的問題都在 設(shè)計(jì)上考慮了，所有的信息都能傳 遞給司鉆。” 利用像卷盤系統(tǒng)這樣的產(chǎn)品， Orion 鉆 井 公 司 與 集 成 驅(qū) 動(dòng) 公 司 （IDS）已經(jīng)能夠搭建從海上到陸上 的工業(yè)技術(shù)橋梁，而且并不犧牲安 全、效率和成本上的利益。