自升式海洋钻井平台

关键词： 升降 油缸 钻井 平台

自升式海洋钻井平台（精选九篇）

自升式海洋钻井平台 篇1

升降系统是自升式海洋钻井平台的关键部分。其位置位于平台的主体和桩腿的交接处, 作用是让桩腿和船体作相对的上下运动, 从而使得平台主体能上下移动并将其固定在桩腿的某一位置。

根据升降系统结构形式的不同, 一般可分为液压油缸式升降系统和齿轮齿条式升降系统。液压油缸式的优点是:油缸的结构简单, 力的传递直接, 安全性高。缺点是:桩腿升降框架的结构庞大, 用钢量很大, 操作的工序相对更复杂。齿轮齿条式的优点是:升降运动连续性好, 传动的速度快, 可调速, 受载均匀, 操作简单, 井位易对准。缺点是:齿轮齿条的制作难度大, 成本高, 控制相对复杂。由于海洋环境比较恶劣, 平台升降所需要的时间对于平台的安全性就显得非常重要, 同时运用齿轮齿条式升降平台可减少平台的就位费用, 因此目前多采用此类系统。

2 齿轮齿条升降系统的设备组成

齿轮齿条式升降系统通常由升降装置、升降框架、导向装置、桩腿以及电控系统组成。

升降装置一般由电动机、减速箱、制动器、小齿轮等组成, 如图1所示。电动机以前常用的是滑差式电机, 后来变频技术越来越成熟, 而且控制方便, 于是逐渐取代了滑差式电动机。减速箱一般由平行轴轮系和行星轮系两部分构成, 速比很大, 有的甚至上万。制动器通常选择的是电磁圆盘式, 其扭矩一般不小于1.2倍的暴风载荷。小齿轮由高强度合金钢经特殊工艺加工而成, 齿数一般为7齿, 模数通常为80以上, 目前世界上最大的小齿轮模数已经达到了110。

升降框架一般为封闭性环梁结构, 如图2所示, 它是连接升降装置和平台主体的框架, 起承上启下的作用。一般升降框架和平台都进行一体化的设计, 这样的设计有很高的结构强度, 但对焊接工艺提出了极高的要求。

导向装置, 所有的自升式平台都有引导桩腿的导向装置, 导向装置的一个关键作用就是为了保证齿轮和齿条的合理间隙要求。导向装置通常都是一块垂直于齿牙的高强度耐磨板, 但是这不是导向装置的唯一形式, 另外还有如圆柱形桩腿的导向装置。考虑到将来的更换方便, 导向装置通常设计成可更换的形式。图3分别所示的就是桁架式桩腿的导向装置和圆柱形桩腿的导向装置。

桩腿, 所有的自升式平台都有桩腿, 同时桩腿下部带有桩靴。桩腿和桩靴是钢质结构, 用来在站立模式下支撑平台主体以及提供稳性来抵抗横向载荷。桩靴用来增加土壤承载面积, 降低土壤强度的需要。在自升式平台中, 桩腿的主要作用就是使平台主体升起来, 避开风暴引起的波浪的波峰。常用的有圆柱式和桁架式桩腿两种形式。

电控系统, 升降系统的电控系统是典型的机、电、液一体化控制系统, 系统复杂、控制要求高, 是升降装置作业系统的关键设备。控制系统包括驱动电机、制动器、桩腿高度指示、爬升齿轮载荷检测装置、平台水平检测装置、控制台和显示屏等。电控系统可以实时显示各升降装置的载荷, 还可以显示各桩腿的位差, 能自动调平, 以达到同步控制的目的。

3 齿轮齿条升降系统的技术难点

由于海洋环境恶劣、工况复杂, 故对平台的重量和空间有一定限制, 因此要求升降系统中的减速机构越小越好, 但是其所承受重量却非常大, 所以设计和制造的难度较大。同时升降系统中的小齿轮为超大模数齿轮, 由于缺乏强度计算的相关标准和理论指导, 故其设计和制造也都非常困难;另外, 由于小齿轮单齿承重很大, 所以其材质和热处理工艺也是一个技术难点。最后, 因为升降系统与整个平台的安全性息息相关, 所以对于升降机构传动系统的安全可靠性要求也很高。

4 结束语

随着人类对海洋的不断开发, 对于海洋工程装备的需求也越来越多, 从自升式海洋平台升降系统的设计来看, 可通过对大速比减速机和高强度超大模数齿轮的研究开发来提高系统的性能, 并力求达到轻量化的目标。

摘要：随着世界经济的飞速发展, 海洋开发己经成为世界技术革新的重要内容, 而海洋油气田的开发又是现今海洋资源开发利用的重中之重。自升式海洋钻井平台是海洋油气勘探和开发的主要装备。目前, 国内使用的钻井平台中的控制系统基本都由国外制造, 国内对其升降系统的分析相对较少。所以, 探讨和研究这一方面的内容意义深远。

关键词：自升式平台,升降系统,齿轮齿条式

参考文献

[1]黄维学, 刘放.自升式海上钻井平台升降系统技术特点分析[J].设计与计算, 2011, 2 (1) .

我国自升式钻井平台的发展与前景 篇2

我国自升式钻井平台的发展与前景

自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于定位能力强和作业稳定性好,在大陆架的勘探开发中居主力军地位.阐述自升式钻井平台的`组成和作业范围,以及在我国海洋油气勘探开发中的发展与前景.

作 者：汪张棠 赵建亭 WANG Zhang-tang ZHAO Jian-ting 作者单位：中国船舶工业集团公司第七○八研究所,上海,11刊 名：中国海洋平台 ISTIC英文刊名：CHINA OFFSHORE PLATFORM年，卷(期)：“”(4)分类号：P75关键词：自升式钻井平台 发展 前景

自升式海洋钻井平台 篇3

“海洋石油944”作为国家实施海洋战略重大项目，钻井平台船体型长70米、宽68米、深9.5米，桩腿长165米，最大作业水深400英尺，最大钻井可变载荷6500吨。平台采用大桩靴设计，在全球尚属首次，填补了世界软层土区的作业空白。

该平台悬臂梁可纵向移动24.38米、横向移动7.62米，一次定位作业范围最多钻井56口，钻、采效率大大提高，且焊接技术国内领先，已申请国家发明专利。此外，大桩靴设计大幅度提升了平台在较软地层的作业能力，其最大作业水深达122米，最大钻井深度达9144米，可在我国东海、南海、东南亚及世界其它400英尺及以下水深的海域进行作业，是深海油气资源开发的一大利器，尤其对我国南海油气勘探开发起到重要作用。之前交付的自升式钻井平台海洋石油943已获壳牌作业合同，海洋石油944也即将奔赴作业市场。

自升式海洋钻井平台 篇4

1 国内外发展现状

在海洋钻井装置的数量方面, 以美国Transocean公司为代表的前8家国际海洋钻井承包商巨头在海洋钻井装置的数量方面占有绝对优势, 我国的三大钻井承包商公司与之相差甚远。我国具有广阔的海洋资源, 但海洋钻井装置的配套数量远远不足, 急需扩充, 以适应海洋作业的需求。

回顾历史, 一共出现过以下三种应用广泛的锁紧机构方案: (1) 桁架型桩腿的液压插销升降的锁紧。 (2) 气动锁紧系统锁紧桩腿。 (3) 齿轮齿条升降系统齿形楔块锁紧桩腿。

2 几种方案对比

桁架型桩腿的液压插销升降的锁紧。出现时间较早, 其结构简单, 但随着海洋石油向深海的发展, 随着桩腿的加长, 平台载荷的增加, 具有以下一些缺点:

(1) 插销受力类似于悬臂梁模型。主要受到剪切作用, 未来推广应用的范围受到销的材料强度的限制。 (2) 平台爬升系统与锁紧系统结合在一起工作。伴随着爬升系统工作来进行锁紧, 所需工作周期长, 效率低。 (3) 爬升液压缸数量多, 液压系统所需工作压力大。增加平台对所需液压系统的要求。 (4) 由于销孔的配合, 使得平台爬升后的锁紧高度是间断性的, 环境适应性较差。 (5) 桩腿加工复杂, 因为销孔配合, 所以桩腿的加工精度高。 (6) 圆柱形桩腿不仅耗费大量优质钢材, 而且加重了平台整体载荷负担。

3 方案确定

设计采用垂直布置的上下螺杆, 楔形压块, 六齿锁紧块布局, 液压动力驱动, 来完成平台的负荷转移及均载和解锁操作。具有结构简单、轻便, 功能完备, 操作性能可靠, 使用成本低, 设备总重轻, 解锁操作快捷可靠等优点。

(1) 锁紧操作前, 平台升降到作业气隙, 然后开始锁紧操作。

(2) 操作下部螺杆总成调整锁紧齿的高度, 利用侧推油缸将锁紧齿条推进桩腿齿条并啮合良好, 操作顶部液压马达带动螺杆下行, 从而推动上楔块下行, 压住锁紧齿条。操作下部液压马达带动螺杆上行, 从而推动下楔块上行, 压住锁紧齿条:至此, 单弦管一侧锁紧操作完成。

(3) 以同样顺序操作另一侧的锁紧装置与另外两只弦管的锁紧装置, 使其预锁紧操作先后完成。

(4) 操作液压系统给油缸和液压马达卸载, 使其承受的平台重量载荷转移到6只上螺杆总成上, 动态负荷转移过程完毕后, 这条桩腿的载荷全部由锁紧装置承接。

(5) 依次操作6只下部螺杆总成向上托住锁紧齿条, 这条桩腿操作完毕。

1.上螺杆传动总成2.连接钢板3.上斜三角块4.锁紧齿块5.侧拉液压油缸6.甲板7.下三角块8.下螺杆传动总成

4 异形蜗轮蜗杆锁紧机构设计

蜗轮蜗杆传动是空间交错的两轴间传递运动和力的一种传动机构。在动力传动中, 传动比可达300。若只传递运动, 传动比可达1 000, 传动比大, 结构紧凑。

由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿, 它和蜗轮齿是逐渐进入啮合, 逐渐退出啮合, 同时啮合齿数较多。故冲击载荷小, 传动平稳, 噪声低。

1.导杆2.上壳体3.螺栓4.壳体钢板5.垫圈6下壳体7.螺杆8.单向推力轴承9.上压盖10.蜗轮11.螺栓12.下压盖13.单向推力轴承14.端盖15.螺钉16.螺栓17.蜗杆输出轴18.法兰盘19.螺栓20.垫片21.蜗杆端盖22.螺钉23.垫片24.蜗轮25.六角螺母26.下壳体27.密封圈28.圆锥滚子轴承29.定位销30.蜗杆31壳体32.挡油环33.圆锥滚子轴承34.固定螺母35.垫片36.螺栓

当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时, 即导程角小于3.5度时。蜗杆传动具有自锁性, 这点对锁紧机构至关重要。

自升式钻井平台蜗轮蜗杆锁紧机构综合三种螺旋特点, 设计出异型蜗轮蜗杆结构, 让蜗轮内圈攻螺纹, 用于和螺杆螺旋配合传动。主体是传力螺旋, 工作时间较短, 间接性工作, 同时要求具有自锁功能。螺杆和蜗轮内圈螺纹配合, 通过蜗轮旋转, 带动螺杆旋转, 从而带动螺杆向下运动, 螺杆压紧三角斜块, 达到锁紧目的。这种螺旋结构简单, 制造容易, 并且易于自锁。

5 结语

采用齿轮齿条升降系统齿形楔块锁紧系统, 该设备采用垂直布置的上下螺杆, 楔形块, 六齿锁紧齿条, 液压驱动, 可通过楔形块和螺杆进行负荷转移, 均载和解锁操作。具有结构简单, 功能完备, 操作性能可靠, 使用成本低, 设备总重轻的优点。

在圆筒形大腿的两侧均焊有齿条, 同电动机驱动的齿轮相啮合, 从而使桩腿实现升降的机构, 其中锁紧齿条通常采用六个锁紧齿, 最大限度的降低主齿条的单齿负荷。利用楔形块自锁的特点, 同时从垂直和水平方向约束锁紧齿条。

上下螺杆的伸缩, 是通过液压马达驱动蜗轮旋转产生, 蜗轮采用内螺纹设计与螺杆螺旋配合, 具有重量轻, 扭矩大, 结构简单, 性能可靠, 传动效率稳定等优点。

摘要：随着海洋石油工业的发展, 自升式平台将向恶劣 (深水) 海域环境发展。海洋平台面临的环境条件愈益严酷, 由于水深的增加, 桩腿越来越长, 结构与平台的漂浮性问题日益突出, 于是改善主体对桩腿的支撑, 提高桩腿的锁紧能力成为急需解决的问题。

关键词：自升式海洋钻井平台,异型蜗轮蜗杆锁紧机构,螺纹螺杆传动

参考文献

[1]李继志, 陈荣振.石油钻采机械概论 (第二版) [M].山东:中国石油大学出版社, 2006:108-120.

[2]孙海景.自升式平台升降系统研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2010.

自升式钻井平台的雷击风险评估方法 篇5

自升式海上钻井平台是一种用于钻探井的海上结构物, 由平台、桩腿和升降机构组成, 并装备钻井、动力、通讯、导航等设备。据不完全统计, 近十年来, 中国海油已有十多座自升式钻井平台遭受不同程度的雷电灾害, 造成顶驱编码器、电子司钻服务器、顶驱变频器内部电路板、钻井仪表主机、视频监控设备、气体监测装置等关键设备损坏, 造成数十小时的故障停机以及一定的直接经济损失。

为了有效减少自升式钻井平台遭受的雷灾损失, 应正确开展防雷设计和施工工作。而防雷设计施工的前提, 就是通过开展雷电灾害风险评估, 确定平台是否需要防雷以及需要怎样的防雷措施, 确保防雷设计施工安全可靠、技术先进、经济合理。该文中, 笔者结合自升式钻井平台的现场调研情况以及GB/T21714.2-2008针对建筑物的雷击风险评估理论, 提出了海上自升式钻井平台的雷击风险评估方法。

1 调研平台简介

实地调研的是一座典型的自升式钻井平台——中海油服所属的BH10平台, 由新加坡马拉松船厂制造。该平台注册于由美国船级社 (ABS) , 主要在我国渤海海域开展钻探井作业。

该平台如图1所示, 由一个焊接的钢质单层船体组成, 船壳外形大致为三角形, 具有三根橇架式桩腿, 每根桩腿端有一个桩靴。该平台总长64.72 m, 宽53.65 m, 型深6.10 m, 井架长度44.2 m, 桩腿总长109.83 m, 平台凹槽12.19 m×15.8 m, 桩靴直径12.19 m, 桩靴高度6.52 m, 桩靴面积147.25 m2, 直升飞机平台直径21.34 m, 最大悬臂长度12.19 m, 转盘面至船底16.67 m。

2 调研平台现有防雷措施及缺陷

BH10平台现场勘察发现, 平台井架、船身和桩腿可作为优良的直击雷接闪和泄放装置; (1) 发电机输出端配有高压防浪涌装置, 然而弱电系统的防雷措施还很不完善:平台线路大多露天布设或走半开放式桥架, 屏蔽措施不符合防雷要求; (2) 顶驱电磁阀和编码器、顶驱变频器、司钻控制台、钻井仪表、钻井仪表控制设备、各现场传感器、视频监控等均未采取浪涌抑制措施, 等等。

3 风险评估

对自升式钻井平台进行雷击风险评估, 是为了评估平台在现有防雷措施下的雷灾风险是否超出可接受的风险范围。如果雷灾风险超出风险允许值, 应采取相应的防雷措施降低该风险。

3.1 风险组成

雷电流是引起自升式钻井平台雷电灾害的主要原因, 损害成因根据雷击点位置的不同可分为以下两种。

(1) S1, 雷击平台自身;

(2) S2, 雷击平台附近区域。

上述形式的雷电影响可对自升式钻井平台产生以下损害。

(1) D1, 雷击对作业人员造成的伤害;

(2) D2, 雷击对平台设备设施造成的物理伤害;

(3) D3, 雷击对电气电子设备造成的误动作或损坏。

每种损害, 不论单独出现或与其他损害共同作用, 会在自升式钻井平台产生以下各种损失。

(1) L1, 人员伤亡损失;

(2) L2, 平台供电、信号传输等中断的损失;

(3) L4, 经济损失 (设备设施失效或永久损坏) 。

雷电风险是由雷击造成的年均可能损失与需要保护对象总价值的比值, 为了评估自升式钻井平台遭受雷电影响时可能出现的各种损失的概率, 应计算人员伤亡损失风险R1、平台供电及信号传输等中断的风险R2以及经济损失风险R4。

3.2 风险分量

对于自升式钻井平台来说, 应加以考虑取决于雷击点位置的下列风险分量:

(1) 雷击平台自身。

RA:在平台外部甲板上, 由接触和跨步电压导致对人员伤害的风险分量。可能会出现L1的损失类型;

RB:在平台上由危险火花引发的火灾或爆炸引起设备设施物理损害的风险分量。可能会出现L1, L2, L4的损失类型;

RC:因雷电电磁脉冲引起的平台电气电子设备失效的风险分量。在任何情况下都会涉及L2和L4的损失, 对于有爆炸危险的区域, L1损失也要加以考虑;

RU:平台内部由于接触和跨步电压导致的对人员伤害的风险分量。这是由于雷电流注入电力、信号等线路引起的, 可能会出现L1损失;

RV:因雷电流通过或沿着电力、信号等线路导入所致的平台设备设施物理损害的风险分量, 可能会出现L1, L2, L4损失;

RW:因电力、信号等线路中感应产生并导入平台内部的感应过电压引起电气电子设备失效的风险分量。在任何情况下, L2和L4损失都会涉及, 对于有爆炸危险的区域, L1损失也要加以考虑。

(2) 雷击平台附近区域。

RM:因雷电电磁脉冲引起的平台电气电子设备失效的风险分量。在任何情况下都会涉及L2和L4损失, 对于有爆炸危险的区域, L1损失也要加以考虑;

RZ:因电力、信号等线路中感应产生并导入平台内部的感应过电压引起的电气电子设备失效的风险分量。在任何情况下, L2和L4损失都会涉及。对于有爆炸危险的区域, L1损失也要加以考虑。

3.3 风险计算

各个风险分量可用以下通用表达式来表示 (3) :

式中, Nx为年均危险雷击次数, Px表示年均雷击损害概率, Lx表示每次雷击损害导致的损失率。

(1) 雷击平台自身产生的各个风险分量计算:

(2) 雷击平台附近区域产生的的各个风险分量计算

3.4 风险评估步骤

(1) 评估自升式钻井平台是否需要防雷的具体步骤。

评估自升式钻井平台是否需要防雷时, 应考虑风险R1、R2并采取以下步骤 (图2) :

(2) 评估自升式钻井平台采取保护措施成本效益的步骤。

除了对自升式钻井平台是否需防雷的评估外, 也有必要对减少经济损失L4而采取防雷措施的成本效益做出评估 (图3) 。

(3) 防雷措施的选取。

依据GB/T21714.3、GB/T21714.4、GB/T21714.5, 按照雷电损害类型选择防护措施以相应地降低风险。对自升式钻井平台进行防雷设计时, 应根据每一风险分量在总风险中所占比例并考虑各种不同保护措施的技术可行性及造价, 单独或组合采用最合适的防护措施。 (图4) 。

4 结语

为了确保海上自升式钻井平台防雷设计施工安全可靠、技术先进、经济合理, 笔者根据钻井平台调研的实际情况并结合GB/T21714.2-2008的理论, 制定了一套切实可行的自升式钻井平台雷电灾害风险评估方法, 为类似海上设施的雷电灾害风险评估提供参考。

摘要：笔者依据GB/T21714.2-2008有关建筑物雷击风险评估的理论, 结合海上自升式钻井平台的现场调研情况, 提出了适用于自升式钻井平台的雷击风险评估方法。这套方法对其他钻井平台、油气生产平台、FPSO等海上油气设施也具有借鉴意义。

关键词：钻井平台,雷击,风险评估,防护措施

参考文献

[1]中国船级社.海上移动平台入级规范[M].北京:人民交通出版社, 2012.

[2]SH/T3164-2012石油化工仪表系统防雷工程设计规范[S].北京:中国标准出版社, 2012.

自升式钻井平台外通系统的分析 篇6

全球海上遇险与安全系统(Global Maritime Distress and Safety System,缩写GMDSS)是由国际海事组织提出并负责制定和实施的全球系统。它是用来改善现行海上遇险与安全通信,建立新的搜索救助通信程序,并进一步完善现行常规海上通信的一整套综合系统。

JACK-UP配有一主一备2套GMDSS CONSOLE

MAIN GMDSS的外形尺寸如下:

包含2套VHF-FM,一套MF/HF,一套Inm-C,4个Two-way VHF,4个SART,1个EPIRB,一套NBDP。

VHF-FM:系统主要由天线,收发机,控制器及话筒/话筒插座,电源单元等组成,系统内置了DSC功能用于遇险呼叫和日常呼叫,也通常作为声音通信工具。该设备主要用于船舶进出港,靠离码头,勤务通信和近距离通信联络,还用于A1还去的遇险报警呼叫。

MF/HF:中高频无线电通讯设备可在A1,A2、A3、A4海区与岸站或其它船舶进行通信。主要由JSB-196GM无线电话,天线调谐单元(Antenna tunner),DSC解调器,电源单元(PA UNIT BUILT IN BATT.CHARGER),发射天线及接收天线组成,是GMDSS系统重要的组成部分。

INM-C:国际移动卫星组织INMARSAT是全球唯一的海上、空中和陆地商用及遇险安全卫星移动通信服务的提供者。INMARSAT系统主要由空间段、移动地球站和陆地地球站组成。INMARSAT-C是INMARSAT的一个通信系统,它主要为海上移动地球站(简称船站)提供存储转发电传、遇险报警和增强群呼安全信息的播发等业务。Inmarsat C支持所有全球海上遇险和安全系统(GMDSS)所规定的所有海事安全信息(MSI)。提供电传等信息服务。

Two-Way VHF:双向无线电对讲机是用于发射和接收语音信息。每一部双向无线电对讲机包含一个发射器和一个接受器、一个麦克风和一个扩音器、一条天线和一组电池。用户对着麦克风说话,语音信号即转换为电子信号。此信号经发射器处理放大为无线电信号,再传送至天线,由天线把无线电信号发射至空中。受信方的天线接收无线电信号,把此信号送到接收器。接收器将此无线电信号转变为原来的语音,再由无线电对讲机的扩音器放出来,此时就可听见原来的信息,从而实现对话。

SART:船舶遇险时,应答器能自动或手工操作工作,进入待命状态,这时候应答器并不发射信号,但可以接收9GHZ信号。当搜救船只或直升飞机前来营救时,应答器在接收到搜救船只或直升飞机的9GHZ雷达信号后,立即在同一波段发射一串脉冲信号,于是在搜救船只或直升飞机的雷达屏幕上,显示出应答器所响应的信号标志,并可用该标志的起始点及方位计算遇难幸存者的确切位置。距离越近时,雷达接收到的信号越强。

EPIRB:又称信标,是GMDSS(全球海上遇险与安全系统)要求必配的设备,它工作于121.5/406 MHZ。在遇险救助中,应急示位标是一种重要的船对岸的报警装置。信标发射信号包括识别码,遇险位置,遇险性质灯内容。船舶遇险时能自动或人工启动实现报警。遇险信号经近极轨道卫星系统解调后,转发给岸上的本地用户终端。本地用户终端将报警和位置信号转发给执行控制中心,并最终到达搜救协调中心。

NBDP:NAVTEX是航行警告播发系统的简称,在该系统中,发射台定时播发航行警告、气象警告、搜救信息及其他信息。接收机接收岸上利用窄带直接印字电报NBDP的CFEC方式,在特定频率上协调播发的航行警告、气象警告等信息。通常采用518k Hz和4209.5k Hz两个国际接收频率。

BACKUP CONSOLE包含1套VHF-FM,一套MF/HF,一套Inm-C。

2 NAV.CONSOLE

导航系统的使命是确保海洋运输船东及海洋工程船舶的航行安全,准确的引导船舶按预定的航线迅速的到达目的地。JACK UP由于不具备自航能力,导航系统配备相对简单。JACKUP只有一套导航台子,包含一套GYRO,一套ECHO SOUNDER,一套AIS,一套WEATHER FAX,一套DGPS,一套NDB,一套HELICOPTER AM,一套EMS。

GYRO:航行时供舵手读取航向数据。将罗经球放置于罗经液中,通电后高速旋转,每分钟转速达到大约12000转/分钟,在地心磁场的作用下,船舶在不同的位置时罗经球的旋转产生微小偏差,并以此读出方位的准确数据,并将数据进行转换,传输给船舶其他的航行设备。

ECHO SOUNDER:探测船舶下方水深及水下障碍物,避免船舶搁浅、触礁事故。测深仪由安装于船体底部的传感器和一个用来显示深度和海底构成的主显示单元构成。相关的信息数据是通过由传感器发出的超声波被海底反射回来而再次由传感器接收而得来的。

AIS:发现附近海域的船舶和发送本船信息给其他船舶。船舶自动识别系统(Automatic Identification System,简称AIS系统)由岸基(基站)设施和船载设备共同组成,船载设备主要由天线(AIS TRANSPONDER),控制器(AIS CONTROLLER),主机(CONNEC-TION BOX)及220VAC变110VAC的电源单元组成,是一种助航设备。

WEATHER FAX:接收仪将接收的频率传送信号转换成黑白记录信号,并将标记打印在记录纸上。接收气象传真和文字。

DGPS:差分全球定位形同是以卫星定位为基础的全球无线电定位系统。该系统能在全球范围内,全天候,连续,实时的提供高精度三维空间位置,速度和精确的时间。

NDB:无指向性无线电信标。

HELICOPTER AM:直升机对空电台可以完成平台与直升机的无线通话。

EMS:测量风向、风速、温度、相对湿度、大气压力等气象参数由传感器通过模拟接口电路、数字接口电路传送到中央微处理机,经计算处理后数据送至显示器或打印机。

3 结束语

自升式海洋钻井平台 篇7

该自升式海工平台的推进系统为两台全回转舵桨, 两台柴油发动机通过高弹联轴节、离合器、万向节、中间轴等, 带动舵桨上下齿轮箱内两对螺旋锥齿轮传递到螺旋桨, 实行Z型传动, 两条轴系沿船体基线对称布置。主机轴系和舵桨输入轴系与船体基线平行。为便于理解和更清楚地展示轴系拉线情况, 本文简要给出主机、轴系、舵桨分布图 (见图1) 。

2 轴系拉线前提条件

1) 主船体主甲板以下分段大合拢结束, 船体大量焊接、火工矫正工作结束;机舱区域所有舱室密性实验报验结束。

2) 机舱内各大型设备安装结束, 直升机平台、围阱合拢结束。

3) 拉线时, 所有强烈的振动作业应停止。

4) 主机、轴系底座等应组对、点焊 (考虑后续可能出现修改或者调整, 不建议满焊) 完毕。

5) 拉线时, 应避免阳光照射, 尽量选择阴雨天气或者早晚时候进行, 以减少体热变形造成的影响。

3 拉线准备工作

3.1 工具准备

?0.5钢丝 (不应有梗结、折曲及附着物存在) , 挂重选择25kg, 拉线架, 经纬仪等;钢丝及挂重选择参考如表1所示。

3.2 图纸准备

船体结构图、轴系布置图、舵桨安装图、主机安装图、设备完工资料等。

3.3 参照基准线的确定

本船为双机双轴, 左右对称, 以一侧拉线为例, 各校验点误差尺寸≤±0.5mm。参照“轴系布置图”及“轴系拉线示意图”确定参照基准点。

1) 高度基准点的确定:用经纬仪测量全船底板挠度, 经报检船东确认, 再由设计部门取平均值, 确定高度基准点位置, 然后用经纬仪或者水平管将高度尺寸返至拉线区。

2) 船中线的确定:根据船体搭载时地面预留的中心线, 用经纬仪效验后确定船中线。通过基准标杆或钢丝返到舵桨舱, 再将经纬仪放置在舵桨舱及主甲板上方, 对地面轴系理论线扫描, 校核轴系粗拉线。若理论轴系中心线经检查与实际尺寸不符, 则该理论轴系中心线基准点可适当调整, 但实际轴线与船体轴线的偏差不得超过如下要求:左右偏差±3mm;上下偏差±7mm。

按实际轴系中心线校正主机、齿轮箱基座位置, 并校核主机、中间轴承座、离合器的初定位。调整后须有设计部门确认, 并出具说明, 用于报检及后续垫板数据测量。

4 粗拉线

根据轴系布置图及轴系拉线示意图, 布置拉线架, 进行粗拉线工作, 如图2、图3所示。

5 拉线校核

通过两个轴系中心基准点, 用钢丝拉线。由于有钢丝自重下垂影响, 有一定的挠度偏差, 必须对理论中心线予以修正。

挠度修正公式如下:

式中:q为钢丝单位长度的重量 (kgf/m) , q=1.54×10-3kgf/m;X为所求下垂量截面到拉线基准点距离m;L为前基准点到拉线基准点的距离m。

根据校核后的数据重新调整拉线高度。

5.1 拉线校核主机座、确定轴承座底座的位置

5.1.1 根据拉好的轴线校核主机基座结构, 保证轴系中心线和主机基座面板的水平偏差偏差±4mm, 允许极限偏差±8mm;中心线距离主机基座面板高度偏差±3mm, 允许极限偏差±6mm。

如果拉好的轴系钢丝线与主机底座理论中心线存在±4mm偏差, 且左右轴系偏差方向一致的话, 可以调整轴系钢丝线, 但必须经过设计认可, 并报船东船检。后续主机、轴系、舵桨定位必需以该实际中心线为准。

5.1.2 根据拉好的轴线进行轴承座底座余量的修配及面板的安装定位 (参照轴系布置图) , 保证轴承座底座面板上表面与轴线平行, 高度偏差±3mm, 允许极限±5mm。

轴承座修配焊接过程中要特别注意施焊顺序, 严格控制焊接变形, 保证安装定位精度及水平度。

5.2 微调轴线

5.2.1 轴承座安装完毕后, 一般以轴系拉线交叉点来检查轴线偏差。根据交叉点理论数据校核轴线, 如果沿轴线方向误差超过±3mm或左右方向误差超过±3mm或高度方向误差超过±1mm, 则需要适当调整基准点。

5.2.2 校准轴线和舵桨中心线, 反复微调轴线, 使之符合以下要求:轴线和舵桨座水平中心线的垂直度误差为±0. 5°, 并报检船东船检。

5.3 舵桨座的安装

5.3.1 设置竖直垂线, 通过轴线和舵桨座水平中心线的交叉点, 该线即为舵桨座的中心垂线。由中心垂线向下测量图纸数据, 即可确定舵桨座法兰中心点。

5.3.2 根据确定的舵桨座法兰中心点与水平线的距离, 确定舵桨座装焊定位尺寸。

5.3.3 焊接完毕待消除焊接应力后, 再次拉线测量舵桨座的位置是否正确。

6 结语

轴系拉线在自升式钻井辅助平台动力系统安装中非常关键, 直接影响后续的安装质量及效果, 同时也是一项十分繁琐的工作, 需要计算和测量、校核大量的数据。由于每个平台设计数据不同, 文中未列出具体测量数据, 只能简要叙述拉线过程及关键点, 希望能对自升式平台及船舶轴系拉线有所帮助。

摘要：近年来, 国内掀起了一股自升式钻井辅助平台建造热潮, 而部分相关建造技术并不十分成熟, 尤其是舵桨、轴系、主机安装工艺部分, 而舵轴系安装的优劣与前期拉线等准备工作关系密切。论文以某自升式钻井辅助平台现场积累的拉线经验为例, 来探究轴系拉线技术, 希望能对类似平台拉线工作有所帮助。

关键词：自升式,钻井辅助平台,拉钢丝线技术

参考文献

[1]陆金铭.船舶动力装置安装工艺学. (第一版) [M].北京:国防工业出版社, 2006.

[2]韩发.船舶辅机与轴系[M].黑龙江:哈尔滨工程大学出版社, 1999.

自升式海洋钻井平台 篇8

21世纪是海洋世纪。海洋工程装备是海洋油气开发不可或缺的利器。面对国内外海洋油气业开发的良好局面,尤其是我国海洋油气开发的飞速发展,大力发展海洋工程制造业,积极开展海洋工程技术装备开发和制造的关键技术研究,对于我国海洋工程技术装备的开发、建造、改装和修理,并带动一大批相关产业的发展,有着非常重要和深远的战略意义。目前,国务院把海洋工程装备制造业作为战略性新兴产业来推进,做大做强,争取在较短时间内使我国在主流海洋工程装备市场占有一席之地。随着国内海洋工程装备建造能力的提升,我国在设计、建造领域取得了一些重大自主创新成果和突破,但我国发展基础和研发、设计能力仍比较薄弱,关键设计技术和核心装备仍主要依赖引进,专业化体系尚未形成,与国外先进水平存在较大差距。

目前,国内外在设计建造海洋工程装备方面主要遵循船级社规范、油田所在位置政府主管部门法律与要求、有关国际公约和国际通用标准,其中:船级社规范和政府主管部门的法律与要求是必须予以满足的标准,有关国际公约和国际通用标准是业主根据油田的具体情况和海洋结构物的基本设计功能,有选择地进行使用。但是,我国仅参照船级社规范、国际公约和国际通用标准来研制海洋工程装备是远远不够的,仍需要大量海洋工程装备标准予以支撑。据统计,我国船舶行业现有针对海洋工程装备设计建造的专用标准数量很少,仅有数十项,且大多数标准标龄较长,无法形成对海洋工程装备发展的配套支撑,不能满足实际使用需要,必须在海洋平台设计建造、配套产品研制、海洋工程基础共性技术等领域抓紧开展标准研究与制定工作,填补行业空白,支撑产业发展。而传统的标准化研究方法,是仅仅将标准的制定作为标准管理的重点,特别是在企业标准化管理过程中,由于追求目标不一致性,产生两张皮的情况,对于标准解决实际问题的能力,没有起到积极的作用。运用综合标准化开展一个项目的标准化工作将是有益的尝试并将最佳体现标准解决实际问题的能力。

2 自升式钻井平台的技术特点

自升式钻井平台主要由平台主体、桩腿、升降系统、钻井装置等组成,通过升降装置的动作,平台主体或桩腿可垂直升降。升降装置采用电动机或液压马达驱动齿轮、齿条,或由销子、销孔及顶升油缸组成液压装置。在自升式平台的结构中,桩腿是自升式钻井平台的重要构件之一。桩腿结构形式有柱体式和桁架式两大类。柱体式桩腿由钢板焊接成封闭式结构,其断面有圆柱形和方箱形两种,一般用于作业水深60m以下的自升式平台;水深加大,波浪载荷剧增,结构重量增大时,宜采用由弦杆、水平撑杆和斜撑杆组成的桁架式桩腿。外高桥建造的JU2000E型自升式平台就采用桁架式桩腿。桩腿可按海底地质条件情况设置桩靴,桩靴的平面形状有圆形、方形和多边形。

自升式钻井平台设计的关键技术主要体现在波浪与海流载荷的计算、风浪流联合作用下的动力响应分析、平台总体性能优化、桁架式桩腿结构设计优化、桩腿锁紧装置设计、国产配套设备研制技术等。桁架式桩腿自升式钻井平台由于作业水深较大,环境载荷对整个平台的安全性起着至关重要的作用。但环境载荷中的波浪与海流载荷的准确计算一直比较困难。随着作业水深的不断增加,风、浪、流等环境载荷剧增,平台的作业工况更加恶劣和复杂,需要考虑动力效应,对平台的振动、动力响应等进行分析。与此同时,作业水深的增加必然导致平台桩腿长度的增加,势必影响平台拖航状态稳性等总体性能,也需要对弦杆间距、水平撑杆节距、斜撑杆布置形式及以上构件尺度等进行优化,对保证桩腿结构的安全性及降低桩腿结构重量与造价具有重要意义。

当前,国际海事组织(IMO)、各船级社等相继提高海洋平台环保标准,并对泥浆和岩屑的不落地回收、零排放、压载水等提出了更高要求,新开发的中深水自升式平台应满足QHSE相关要求。

3 自升式钻井平台综合标准化要素构成

自升式钻井平台是一个由复杂系统和设备组成的大型装备。作为综合标准化研究对象,自升式钻井平台也是一项具体工程,涉及到总体布置与设计、结构设计与计算、舾装产品、机械设备、电气电子等专业领域及相关的配套产品。根据自升式钻井平台的设计和建造特点,将综合标准化要素分为物质性要素和非物质性要素两大类。

物质性要素的标准是综合标准化对象物理实体所需要的标准,如自升式钻井平台建造所需的原材料、零部件、配套制品、辅助材料等标准,还会涉及配套设施设备、工艺装备等有关标准。主要包括以下4类。

(1)主体结构及相关模块。这一类要素是组成自升式钻井平台最重要的结构,包括了平台主体结构以及相应的生活模块等的标准。

(2)主要系统及设备。这一类要素是实现自升式钻井平台各种功能的重要部分,包括了轮机系统、电气系统、钻井系统、辅助系统等,以及这些系统中的发电机、各类泵、污水处理装置、部分变电和配电设备、照明灯具、电缆、电气安装件、井架、钻井液系统、提升系统、井控系统及设备、钻井装置等方面的标准。

(3)材料和通用件。这一类要素通用性强,包括自升式钻井平台建造所需的各类材料及通用部件的设计要求和产品标准,如型材板材、焊接材料、涂料、电缆、管材、舱室材料等各类材料及制品等。

(4)各种工艺装备。这一类要素与建造方法和过程密切相关,包括建造时用到的胎架、吊耳等。

非物质要素的标准是实现综合标准化目标必不可少的规范性文件,如设计、工艺方面的标准以及设计文件和工艺文件,测试和试验方面的标准、操作维修标准和管理标准等。主要包括以下4类。

(1)管理标准。包括自升式钻井平台设计、建造、检验等过程中的管理要求,如建造管理、质量管理、综合管理等。

(2)基础标准。包括自升式钻井平台设计、建造、检验过程中所需的基础、通用标准,如通用技术语言、图样与技术文件、专业工程标准、环保与职业安全等。

(3)建造技术及工艺标准。包括自升式钻井平台建造过程中各类安装、操作等工作规范、工艺文件等,如船体建造方面的各类工艺规范、舾装(含电舾装、内外舾装)和涂装方面的各类工艺规范等;

(4)试验与检验标准。包括自升式钻井平台建造各阶段所涉及的为保证平台质量、功能而做的试验与检验等,如总体性能试验、建造试验与检验、设备及系统调试等。

4 自升式钻井平台标准综合体构建

4.1 标准综合体构建步骤

构建自升式钻井平台标准综合体,主要过程归纳为以下4步。

(1)确定目标。自升式钻井平台综合标准化的目标来源于自升式钻井平台设计建造的目的,也就是开展综合标准化所要达到的预期结果。结合上海外高桥造船有限公司承建的JU2000E型自升式钻井平台,经综合分析,选择以提高建造质量及效率、提高平台系统设备可靠性及作业效率、满足操作维修要求、降低平台自身重量、满足强度稳性要求、满足环境及职业安全要求作为目标,以立足解决实际问题为出发点,统筹考虑目标的明确性和可行性,并对平台建造过程中核心问题进行研究,以通过该目标的确定与实现,从而提升设计与建造质量。

(2)明确相关要素。运用系统分析方法,确定对总体目标的实现发生影响的主要因素(包括环境因素),分析相互之间的影响和联系。在理清关系的基础上,对目标进行分解,分析各相关要素达到什么目标和满足哪些要求。这些要素均以总体目标为导向,追求整体效益最佳。

(3)编制标准体系表和标准综合体规划。根据6个目标所涉及的相关要素,分析需要哪些标准项目,以及如何通过这些标准去保证目标的实现。这是一个艰苦、细致的工作过程。在这一阶段,项目组分析了1,175项国内外相关标准,并形成了298项国内外标准的适用性分析报告,开展了二十余项自主关键技术分析研究并形成了相应的分析报告。根据综合分析提炼,形成相应的标准项目,按照标准体系的构建原则,形成了并列式和串列式相结合的混合式标准体系框架,列出了1,076项标准项目清单,并对需要编制的标准列出了详细的标准编制计划。

(4)编制标准并建立标准综合体。按规划和计划完成自升式钻井平台标准体系表中相关标准的制定和修订,经过必要的试验验证,履行批准手续,从而形成正式标准。有些要素(如稳性要求)用一个标准就可以解决,有些要素(如建造质量)只用一个标准难以规范,需要制定多个标准,或者制定一个核心标准和多个卫星标准。这些标准包括了各种级别的标准,如国家标准、行业标准、企业标准等。

4.2 自升式钻井平台标准综合体的框架结构和特点

标准综合体是用来解决问题的标准化工具,是一个把人的因素、物的因素、技术因素、管理因素组织起来并为它们指明方向的系统管理工具。

针对自升式钻井平台特点,运用综合标准化原理,体现了自升式钻井平台典型模块的标准综合体概念,结合其大小模块的相互匹配、划分协调后,在国内外标准资源适用性分析的基础上,基于业务模块和系统分析,基本构建了自升式钻井平台标准综合体。该标准综合体是指导自升式钻井平台设计、制造、试验、管理的依据,其体系结构如图1所示。

该标准综合体主要具有以下特点。

(1)目标明确,便于分解实施

综合标准化不仅一开始就有明确的目的,并将目的转化为总目标作为主攻方向,将总目标分解为若干个分目标并分别落实到相关标准的制定任务中。自升式钻井平台综合标准化示范项目确定的降低平台自身重量、提高建造效率等六大目标,需要通过标准综合体的实施等因素来实现。标准综合体的建立,将围绕目标的实现,运用系统分析的方法,形成标准综合体,标准之间相互协调,最终达到综合标准化的总目标。

(2)覆盖全面,突出综合效果

标准综合体的建立,综合考虑了平台在设计建造中的整体协调一致性,这是推行综合标准化的基本要求,它体现了综合标准化的巨大优越性,标准综合体的设置考虑了标准化对象的总效果。它要求每个标准承担起整体目标所赋予它的功能,而不是刻意追求每个标准或单项指标达到最高水平。体系中的标准设置覆盖了平台的全过程和全方位,对于钻井平台概念中所涉及到的内容,体系中均有所体现。

(3)标准成套,方便实施管理

综合标准化不是一次只制定一个标准,而是在一定时间内制定一整套对实现既定目标起保障和支撑作用的标准。综合标准化对象不是一个孤立的个体,而是一个整体。自升式钻井平台标准综合体的建立,既考虑了系统标准的完整性,也考虑了系统与系统之间的协调性,既方便制定标准,也便于标准的宣贯和实施,以及对实施的监督管理。

(4)国际接轨,借鉴先进经验

国内海工设计建造起步晚于其他先进海工建造国家,技术标准的数量和水平有较大差距。通过更多地借鉴国外先进经验,如API、ANSI、ASME、DNV、NORSOK等,可以较快推动我国海工技术的发展。以这些国外先进标准规范为基础,梳理所涉及的自升式平台所涉及的专业领域,从而提出相应的标准需求项目。以借鉴国外成熟经验为基础,减少建立我国海工标准体系的盲目性,少走弯路,为编制标准体系内的项目提供指导和依据。

(5)动态管理,保持相互协调

在消化吸收国外先进经验的同时,综合考虑了自升式平台的标准现状,融合现有的相关标准项目,使所建立的自升式钻井平台标准综合体能够对现有的标准项目有所继承,同时结合技术发展对体系中的标准项目进行补充完善,实现动态管理。充分考虑国际公约及相关船级社的要求,以及相关标准的规定,保持技术内容的先进性和协调统一,提高标准的可操作性。

5 结论

自升式钻井平台标准综合体的建立,旨在基于预定目标,通过建立健全一整套现代化标准化体系和编制形成各类级别的相应标准,是规范产品设计建造行为、固化成熟和先进技术、缩短研制周期、确保产品质量、控制建造成本、推广新技术应用以及提高技术和管理水平的重要手段。该标准综合体为后续自升式钻井平台的研发提供了标准化依据,促进了海洋钻井平台的研发,为我国自升式钻井平台的设计建造提供技术支撑,加快海洋工程装备设计建造技术以及管理水平的提高。

该标准综合体的构建贯彻了综合标准化的理念和方法,紧密结合JU2000E自升式钻井平台设计建造推进项目实施,较第一座承建的JU2000E自升式钻井平台而言,第二座平台总体实现了一次报验合格率提高11%,设计和建造效率分别提升26.7%和25.5%,平台自身重量在理论设计基础上降低205吨,设计和建造成本降低5%。这些效果的取得,体现了标准与产品的良性互动,将标准与技术创新有机结合,以标准创新推动促进科技创新,体现标准化在海洋工程领域研究中的主导和引领作用,加快健全完善我国自升式钻井平台标准体系,充分发挥标准化在海洋工程装备产业创新发展过程中引领带动和技术支撑作用。

摘要：自升式钻井平台标准综合体的构建是一个系统工程,不仅涉及到船舶工业,还涉及石油工业、检验机构等。本文通过对自升式钻井平台综合标准化的研究,结合自升式钻井平台的特点,运用综合标准化的理念,采用系统分析的方法,围绕项目目标,初步构建了自升式钻井平台标准综合体。该标准综合体具有整体性、目的性、成套性、动态管理的特点。

关键词：自升式钻井平台,标准综合体,构建

参考文献

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[4]赵祖明.论标准综合体与标准体系的结合[J].标准科学,2012,(10).

自升式海洋钻井平台 篇9

散料系统是钻井平台所特有的系统,作为平台钻井系统的一部分,它是保证平台正常钻井及固井的重要支持系统。自升式钻井平台输送的散料可以分为两类:一类是水泥,它是固井作业时用到的主要材料;另一类是重晶石和膨润土等,它们用来调配钻井液,以保持钻井液合适的比重、粘度等特性。

1.1自升式钻井平台散料系统简介

1.1.1自升式钻井平台散料系统的组成

自升式钻井平台散料系统主要包括散料罐、灰尘收集器、缓冲罐等存储和处理设备以及散料输送管路和阀件等。散料罐用以存储平台所需的散料,缓冲罐具有实现散料的气灰分离、稳压缓冲和应急存储功能,灰尘收集器可以除去散料罐和缓冲罐中透气中的粉尘,并将有用的散料返回到散料罐。表1是公司建造的JU2000E系列自升式钻井平台散料存储系统的配置,其水泥、重晶石/膨润土的存储能力均为278m³,两个缓冲罐可以作为重晶石/膨润土的应急存储使用。

1.1.2自升式钻井平台散料气力输送技术介绍

自升式钻井平台的散料输送系统采用气力输送的方式,气力输送是利用气流作为输送动力,在管道中沿气流方向输送颗粒状物料的方法。从流体力学的角度看,气力输送属于气固两相流。在进行气力输送时,只有当输送颗粒的竖直分速度大于颗粒的自由悬浮速度时,才能保证气力输送的正常进行,否则会造成管道的堵塞。影响气力输送效率的因素主要有输送物料特性、输送管道特征(长度、倾斜角度、弯头、阀件等)、输送压力等。通常,在输送过程中,气流速度越大,输送颗粒的分布越均匀,气力输送的效果越好。

自升式钻井平台的散料输送系统是气力输送技术在钻井平台上的应用,它采用助吹管线伴行的方式来提高散料的输送效率,通常由气源系统、输送管线、助吹管线、管线阀门以及监测、遥控系统组成。

1.2自升式钻井平台散料输送系统的设计

1.2.1自升式钻井平台散料输送系统设计功能要求

自升式钻井平台散料输送系统的设计功能主要有以下几条:

(1)通过装载站实现平台散料的供给与对外输送;

(2)实现散料在各散料罐间的驳运;

(3)输送散料至使用终端;

(4)可以对散料进行定量输送和调节输送速率。

(5)散料输送效率的要求:散料输送效率作为评价散料系统的最重要的指标,船东对此一般都会有明确的要求,公司JU2000E系列钻井平台对散装水泥的输送效率的要求是99-225MT/H,散料输送效率的要求对于管路的布置、空气助吹口的设计提出了较高的要求。

1.2.2空气助吹气源系统设计

自升式钻井平台散料输送的动力气源来自于空气压缩机,JU2000E系列平台上配有3台空气压缩机用来产生日常工作所需要的压缩空气,并配有2个容积为3.4m³的起动/杂用空气瓶用来存储压缩空气,平台压缩空气的用途主要是提供主机起动、日常杂用、仪表控制以及散料输送所需的空气。平台上配有空气干燥器用来除去空气中的水分,含水的助吹空气容易造成散料的结块,影响散料输送的效果。散料系统吹灰空气的压力为4.5bar,因此平台上设有一个压缩空气减压阀站,经过减压阀站的压缩空气便经过助吹管线来提供散料输送所需的动力。通常自升式钻井平台设有一根3″的空气助吹总管,空气助吹总管伴随散料输送管路布置,在适当的位置开2″空气助吹支管到散料输送管路。

1.2.3散料输送系统的控制系统

自升式钻井平台散料输送系统选用的阀门均为电、气双作用遥控阀门,平台上设有遥控阀控制箱来控制阀门的开关,实现对散料输送方向的控制,另外,散料罐、缓冲罐等设备安装有称重单元、压力传感器等监视仪表来测量散料罐的重量、压力等。钻井平台的散装材料存储及输送系统隶属于钻井平台泥浆控制系统,控制系统需实现以下控制或监视功能:罐间批量输送、罐内定量补给、散料输送率调节、清空除尘器、管路清扫、高位报警、重量监视、罐内压力监视、阀位监视、升沉及倾斜补偿、重量与体积换算以及系统故障报警。

2自升式钻井平台散料系统关键技术研究

2.1散料罐的选择和布置

在散料罐的选用时,首先要根据钻井平台散料总存储量及散料罐的数量来确定单个散料罐的存储容量,然后根据散料间的层高和房间面积确定散料罐的罐体直径和高度。在散料罐的外形尺寸确定后,再根据平台的总体布置来确定散料罐上各种接口及仪表的位置。

自升式钻井平台的散料罐的罐体由筒体、椭圆形上封头、锥形段和下部平板封头组成,锥形段的角度需要根据物料特性和吹灰性能来合理设置。散料罐通常设有三条支撑腿,每条支撑腿下方设有称重单元,以用来监测散料罐内散料数量。散料罐上通常设有5″进料口、5″出料口、6″透气孔、3″吹灰空气进口、2″安全阀释放等接口。另外,罐体上设有人孔和爬梯,罐顶设置有压力表、压力变送器、料位开关等仪器仪表,这些接口与仪表的位置及形式通常需要船厂设计人员根据平台的总体布置来确定,然后厂家根据船厂的要求进行生产。

船厂设计人员在确定散料罐各接口和仪表的位置时,首先要确定散料罐进、出料口的位置,因为散料进、出料口管线需要采用5倍弯弯头,对于管线布置要求较高,通常散料进、出管线决定了整个散料系统的走向。根据整个平台的总体布置,合理规划散料输送管路的走向,确定了散料罐进料口和出料口的位置后,再调整仪表、人孔、爬梯、支撑腿的位置。人孔、爬梯的位置应放置在人便于到达的位置,仪器仪表的位置放在爬梯附近,以便于观察。

另外,在定制散料罐时,要尽量保持规格统一,散料罐在平台上尽量考虑对称布置,以利于平台调平压载。散料罐尽量靠近缓冲罐布置,以减少管线长度,降低管线输送沿程压力损失,提高散料系统的输送效率。

2.2散料管路的布置要点

由于气力输送方式不同于传统的液态流体输送,它对管路的布置也有着特殊的要求,管路布置的成功与否对散料输送的速率有着很大的影响。通常散料输送管路有以下要求:

(1)管路弯管要求:管路在弯管中的压力损失与(d/r)3.5*(θ/90)0.5呈正比关系,其中d为管路内径,r为弯管半径,θ为弯管角度。可见在管路内径一定的情况下,通过加大弯头弯曲半径或减小弯曲角度可以降低压力损失。为了散料输送效率,散料输送管路的弯头弯曲半径应至少为5倍的管路直径,并尽可能的减少90°弯管的使用,尽量使用45°或30°弯管替代;;

(2)因经过干燥器后的空气仍会含有少量水分,在管路出现温差时,水分容易凝结出来,从而使散料结块而堵塞管路。因而散料输送管路应尽量避免穿过液舱,以减少管路产生温差的机会。

(3)针对散料在管道输送中可能产生的结垢堵塞管路的情况,在布置散料输送管路时要尽量将管路布置在人便于接近的地方,并且管路的连接要方便拆卸,不能布置成死管。公司建造的自升式钻井平台散料输送管路均采用了Victaulic S75/77挠性接头,一方面可以方便管路的拆卸,另一方面具有减震和减轻噪音的效果。

(4)散料输送管路开支管时不能使用普通的正三通,而需要使用特殊的斜三通,对于介质双向流动的管路,需要采用一种Y型三通的形式,图2是散料系统用到的45°斜三通和Y型正三通。

(5)散料输送管路需要合理的布置空气助吹管口,在直管中两个空气助吹口间距不宜超过15m,在弯头密集处和上行管路中,要适当增加空气助吹关口的数量。另外在散料双向流动的管路,要注意增加正反向助吹管口。

3结束语

自升式钻井平台散料输送系统是保证平台正常钻井作业的重要系统,也是管路布置中较难的一个系统。散料输送管路布置的成功与否直接关系到整个散料输送系统的输送效率,在进行散料输送管路设计过程中,一定要合理排布散料罐接口位置,对散料输送管线进行优先布置,统筹策划,保证散料输送系统可靠,管路排布合理。

摘要：散料系统是钻井系统的重要组成部分,输送介质主要为水泥、重晶石和膨润土等固体颗粒。散料输送效率是衡量泥浆处理能力的主要指标,同时也是钻井能力的重要考核指标,其设计输送流量值对管路布置、部件选择以及空气助吹口的设计都提出了较高的要求。本文将根据公司建造的JU2000E系列自升式钻井平台,分析散料系统生产设计中的关键环节和散料输送管线的布置要求,以保证散料系统设计的合理、可靠。

关键词：散料系统,气力输送,关键技术

参考文献

[1]杨梦婕.钻井平台散装材料存储及输送系统[J].船舶,2013,24(04):44-48.

[2]宁俊,佟国志,石银辉.深水钻井船散料输送系统的设计[J].船舶工程,2014,36(01):190-194.