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A ries 鉆 機 是 Orion 公 司 Gemini 系列的第九部鉆 機，也是該公司第十八 部 瘦 身 鉆 機。Orion 公 司在美國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。鉆機 采用輕型材料和瘦身設(shè)計，并且簡 化了電力輸送系統(tǒng)，所選擇的各個組 件及模塊非常適于快速搬遷和鉆機移 動，批量鉆井更為有效。該公司透 露，在廠區(qū)建造鉆機能讓公司對鉆機 的各個組件進行更多的控制試驗， 1,500 匹馬力的鉆機配有 7,500psi （51.7MPa）的泥漿泵、一個行走系 統(tǒng)和雙燃料動力引擎。
 
研發(fā)搬遷便捷的瘦身鉆機
 
Orion 鉆井公司 2015 年 5 月完 成了最新的 Aries 鉆機（如圖 1 所 示）的建造工作。這部 1,500 匹馬 力交流變頻電動鉆機是 Orion 公司 Gemini 系列陸上鉆機的第九部，目 前正在賓夕法尼亞州履行一項長期 的鉆井合同。Orion 鉆井公司的前 八部鉆機，包括這部 Aries 鉆機已 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 （美國石油協(xié)會）4F、7K Q1 認證資質(zhì)和 ASME（美國機械工程 師協(xié)會）認證資質(zhì)。Orion 鉆井公 司的市場主管 Brett Schellenberg 說：“我們已找到了能在廠區(qū)控制 建造工藝的重要價值，包括從原 材 料 采 購 到 加 工、 制 造、 再 到 鉆 機部件組裝和配套等各工藝環(huán)節(jié) 所取得的業(yè)績，這讓我們獲得了 最優(yōu)質(zhì)的鉆機組件，減少了員工 接觸危險環(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，Orion 鉆 井 公司的建設(shè)團隊特別審慎地考慮了 一 旦 鉆 機 在 卡 車 上 將 如 何 移 動。 Schellenberg 表 示 道：“ 我 們 所 做的每一件事就是要使整個鉆機縮 短、變窄和減輕重量”。公司認為 這能在路況較差的環(huán)境下為鉆機的 搬遷和移動提供優(yōu)勢。這種挑戰(zhàn)性 路況在美國東部的阿巴拉契亞地 區(qū) 是 很 常 見 的。 鉆 機 還 配 備 了 能 打大位移水平井的組件和設(shè)備，如 7500psi 泥漿泵、一個行走系統(tǒng)、 雙燃料動力引擎、一部 500t 的頂 驅(qū)、液壓動力大鉗和一個被稱為卷 盤（ReelRig）的動力傳輸系統(tǒng)（如 圖 2 所示）。
 
改進設(shè)備的重點
 
Aries 鉆機最具創(chuàng)新特征的一 點就是卷盤系統(tǒng)。該系統(tǒng)由集成驅(qū) 動公司（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 伏的單電纜為鉆機分 配電力，替代了從控制室到鉆臺的 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)動公司的 Myers 先生說： “這 可能需要 30 多根電纜和 90 多個連 接點，這么多的連接點很容易出現(xiàn) 接觸不良、斷路或觸點損壞故障”。 相比之下，卷盤系統(tǒng)僅通過一根電 纜和三個連接點就能實現(xiàn)電力輸送， 消除了大量的連接點故障，除了節(jié) 省大量施工時間外，還采用多電纜 插頭將多根電纜連接到接線點，而 插頭與插座的連接是最大的故障點。
 
一個安裝了滑道的電纜卷盤連 接到 Aries 鉆機底座，在鉆機行走 接近或遠離主電力室時自動繞進和 繞出電纜，一個卷盤或繞線盤能讓 鉆 機 行 走 250ft（76m）； 還 能 再 加一個繞線盤，讓鉆機行走 500ft （152m）。Myers 先 生 說：“ 如 果你使用一個電纜懸吊系統(tǒng)做這件 事， 那 將 需 要 一 個 驚 人 數(shù) 量 的 電纜”。海上鉆機過去使用過卷盤技 術(shù)，陸上鉆機之前只用過一次，那 是用在 Orion 鉆井公司的 Lynx 鉆 機上。它是 Gemini 系列 Aries 鉆 機的先前型號，自 Lynx 鉆機 2015 年 1 月 開 始 在 西 弗 吉 尼 亞 實 施 鉆 井作業(yè)以來，Orion 鉆井公司已看 到了在鉆機移動時間方面的顯著進 步， 鉆機的搬遷移動時間大大縮短。 Schellenberg 先生表示：“我們最 新鉆機的其中一部一次搬遷移動時 間縮短了 8 小時。” 設(shè)備集成與優(yōu)化
 
Orion 鉆 井 公 司 較 早 一 代 的 Gemini 鉆機面臨的大多數(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 過全球鉆井支持國際組織（GDS） 為 Aries 鉆 機 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 司認為全球鉆井支持國際組織幫助 選定的頂驅(qū)在設(shè)備空間利用方面更 有效， 沒有犧牲機械組件的堅固性， 這在保持鉆機輕便和靈活性方面給 了我們一個巨大優(yōu)勢，同時，還給 予我們的顧客需要設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的 動力。Schellenberg 先生補充說： “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，不需要特殊的許可 或批準。”
 
減少非生產(chǎn)時間
 
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 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 公司一般要在一個現(xiàn)場鉆井平臺鉆 4~5 口井，有時多達 8 口井。 Orion 公司為 Aries 鉆機的行 走系統(tǒng)選擇了腿上帶銷子的裝置， 而不是把腿建在鉆機底座內(nèi)，在該 行業(yè)中，這一點是極富創(chuàng)新和不尋 常的。Orion 鉆井公司高級項目主 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)，當需要維護時，銷式系統(tǒng)能 讓鉆機交換或換出一只腳，工業(yè)標 準要求在行走系統(tǒng)維護時必須降低 或拆卸底座，每只腳能在 30 分替除 和替換。用一個液壓馬達旋轉(zhuǎn)，鉆 機行走的腳能在 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)到達下口井，這樣的行走系 統(tǒng)則更有效。”
 
為了延長頂驅(qū)的使用壽命，頂 驅(qū)添加了 40 多個傳感器，以提供 溫度檢測、油樣采集和軸承壽命計 算。這種監(jiān)測能力為全球鉆井支持 國際組織和 Orion 鉆井公司提供一 個頂驅(qū)實際已工作了多長時間的圖 形分析，不僅是在鉆機上使用了很 長時間，還包括一組綜合的數(shù)據(jù)監(jiān) 測信息。全球鉆井支持國際組織的 副 總 裁 Paul Nicholson 說：“ 我 們可以說出這部頂驅(qū)已經(jīng)工作的準 確天數(shù)、鉆進了多少天或起下鉆多 少天，或許還能說出因過去某一時 刻鉆井隊在向井下下電測工具而此 時頂驅(qū)沒有在用的等待時間。
 
事實 上，你有了一個該產(chǎn)品的真正壽命 計算器。” Aries 鉆機與頂驅(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，不需要維護，絞車內(nèi)的 傳感器監(jiān)測何時需要定期維護。它 向司鉆發(fā)送信息，當監(jiān)測到如溫度 上升的趨勢時，向司鉆發(fā)出一個潛在 問題或故障警示。Myers 先生還說： “基本上講，我們已建立了一個集 成系統(tǒng)，所有可能發(fā)生的問題都在 設(shè)計上考慮了，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 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。