浅谈海洋钻井平台技术现状与发展.pdf

A Caaem I C 学术 算各点上拱 ( 下挠 )值。 2 、绘制上拱 ( 下挠 )曲线如图 2 所示 图2 ：修前两主梁上拱 ( 下挠 )曲线传动梁 跨 中下挠 2 5 m m ，离跨中偏北 4米处下挠 7 7 m m ， 导电梁跨中继续保持上拱 5 5 m m ，偏北 6 m米下 挠 4 6 m m ，测量结果与实际使用情况相符。传动 梁旁弯 一 1 8 ，导电当旁弯 一 l 5 。 3 、修前测量值和火焰矫正加热区的布置。 ( 1 ) 传动梁测量一L拱值和火焰矫正加热区 的布置 。见图3 图 3 传动梁加热区的布置 注：火在划线时正好在操作室槽钢处， 所 以改为 4 0 0 0 。火随之改为 2 5 0 0 ，火由于 离筋板太近 ，所 以改为 3 6 5 0 。 ( 2 ) 导电梁测量 t 拱值和加热区的布置。图4 注：由于要移动小车，故先烤火，后烤 火，、火烤完后根据测量值，将 火改为3 O O O 。 火烤完后和传动梁、 火烤完后根据上拱 值将 小车推至另 一边，然后烤传 动梁 火和 导 电梁、 火，并将 火改为 b 一 8 0 ， h l = 2 5 0 ， h 2 =1 9 0。 5 、火焰矫正后上拱测量值和水平旁弯值。 ( 1 )传动梁 (2 ) 导 电 粱 f t J 甓 辛 警 ： i 巴 羔 二 二 竺 二二 一 水平旁弯减小 1 2 ，现为 一 3 。 图6火焰矫正后上拱测量值和水平旁弯值。 6 、火焰矫正后的主梁加固将预制好的加固 槽钢固定并紧贴在两主梁下翼缘板上，先点焊 位，然后用 1 0 0 2 0 0 x 6间断焊缝，由两名焊工 同时在一根主梁下面对两根槽钢对称地施焊 ， 并要求从跨中开始 向两端焊成。 7 、加固后主梁上拱测量值 图 7火焰矫正和加固后主梁上拱值 8 、火焰矫正和加固后主梁上拱典线 图4 ：导电梁加热区的布置 4 、各 加热 区 的面积 ( 1 ) 传动梁 ( 2 ) 导电梁 。 j 姐 图5 ：加热区面积的布置 注：、 火烤完后根据 上拱值将火临 时 改 为 b = 9 0 ，h i = 2 5 0 ，h 2 = 2 0 0 ，导 电 梁 、 曲线 四、运转试验 按试车规则逐项进行无负荷、静负荷、动 负荷试车。静负荷试车起吊 1 2 l O O k g ，十分钟后 测量下挠值为 9 m m ，连续起 吊测量三次，其值未 变，符合桥式起重机主梁下挠度不应超过跨度 的 1 7 0 0技术要求 ，即 9 m m 1 7 0 0 L Q - 2 3 6 m m ， 动负荷试车起吊 1 0 5 0 0 k g运行，各部运转正常 良好 ，交付车间使用。 五 、结论 这次用 火焰矫正法修复起重机主梁下挠， 效 果显著。传动梁 原跨 中下挠 2 5 m m ( 水平线 下 ) ，偏滑线端 4 米处下挠 7 7 m。烤 5火后， 跨 中上拱 1 6 5 m m ，恢复 上拱 1 9 m m 。导电梁原跨 中仍然保持上拱 5 5 m m ，最大下挠 4 6 m m在偏滑 线端 6 米处。烤 4火后烤中上拱 1 9 5 m m 恢复上 拱 1 4 m m 。加固后两梁跨中均恢复上拱 3 m m ，最后 结果为传动梁跨中上拱 1 9 5 m m ，导电梁跨中上拱 2 2 5 m m ， 传动梁旁弯减小 1 3 m m ， 现水平旁弯 一 5 m m ， 导 电梁水平旁弯减小 1 2 m E ，现水平旁弯 一 3 m m 。 符 合技 术条 件 F = ( 0 9 - 1 4 ) 0 0 0 Q的要 求。 I x 2 5 m m ，d 3 m m ，L Q 1 9 5 m m ，水 平 旁 弯 f 5 m m 。各数据均符合桥式起重机桥架各项 技术要求之规定，矫正效果非常满意。 通过这 次火焰矫正法修复桥式起重机主梁 下挠证明，这是一项要求经验性和实践性很强 的工作，但 只要对主梁上拱 ( 下挠 )曲线进行 综合分析，慎重考虑，根据变形的主要矛盾决 定修理方案和修复程序，工艺正确 ，选点准确， 加热 区及加热面积的布置合理正确，烤火温度 掌握好，就能够成功的修复桥式起重机主梁下 挠。经过对主梁几何截面进行估算，截面惯性 矩增加 4 5 ，抗弯截面模量增大约 3 5 ，重量 增加 3 1 。从主梁加固强度校核可知，加固后 的主梁强度，刚度和稳定性大大提高。经过对 主梁下挠的火焰矫正修复和加固，使起重机工 作性能完全得以恢复， 主梁上拱度在重级 ( 4 0 ) 工作制的情况下，工作三年多依然保持稳定。 注：该设备编号为 2 1 1 0 3 9 两主梁修理前与修复后的上拱 ( 下挠 )曲 线 比较 附图 2 ：修前与修复后的主梁上拱曲线 a 、修理前传动梁上拱 ( 下挠 )曲线 b 、修理前导电粱 拱 ( 下挠 )曲线 C 、修复后传动梁上拱曲线 d 、修复后导电梁上拱曲线 浅谈海洋钻井平台技术现状与发展 渤海装备辽河薰工有限公司 一 王德建 摘要 ： 随着我国工业化进程的日益加快 ， 气资源的开发。 J 用越来越多。 基于当前我国对陆上和海上油气资源开采量 严重不平衡的现状，加紧对海洋油气资源的开发 和利用，不仅能缓解我国能源资源利用紧张的现 状，还能进一步完善我国的能源开采结构。海洋 钻井平台技术的发展，是海洋能源开采的重要环 节。完善钻井平台技术，不仅能为实现采油的安 全施工，还能展现我国在海洋技术应用方面的能 1 32 Ma c h i n e C h in a中国机 械 必然会用到钻井平台。为了 为了缓解我国能源资源利用紧张的局面 ， 国家加快了对海底油 下面 ， 本文就在简单介绍海洋钻井平台技术的基础上 力和技术水平。所以，加强对钻井平台技术的现 状和发展趋势研究具有很大的现实意义。 1 海洋钻井平台简介 1 L 钻井平台概述 海洋钻井平台是进行海洋油气开采的主要设 备，在实际的应用中，主要是用来支撑和存放巨 大的钻机、为钻井人员提供居住地点、对开采的 、离效和可持续性开发 ， 海洋钻井平台 重地分析。 原油进行存储等。相比较具体的油气存储设备以 及诸多的海上工程船舶，海洋钻井平台的存在更 具基础性作用。 海上钻井平台的造价非常高，原因主要有 以 下几个方面，第一，钻井平台所处的重要地位 以 及它 自身构造的复杂性 ，使得在对它进行设计时 必须投入更多的人力、物力和财力。第二，钻井 一 一 平 台一经投入使用，就会常年经受海上的恶劣环 境，诸如台风、潮汐、海浪等都会对钻井平台设 备的主体造成一定程度上的侵蚀，为了保证钻井 平台的正常使用，必须在建造的过程中加大对耐 腐蚀、耐侵蚀等 昂贵材料的应用。第三，钻井平 台在使用的过程中，还会出现材料老化、地基土 冲刷等问题，在进行周期性维护时，也必须加大 一 部分的资金投入。 1 2钻井平台的分类 基于当前钻井平台研制技术的不断发展，我 国的海洋钻井平台依据运动方式的不同可 以分为 固定式和移动式，其中按结构又可分为： ( 1 ) 移动式平台：坐底式平台、自升式平台、钻井船、 半潜式平台、张力腿式平台、牵索塔式平台( 2 ) 固定式平台：导管架式平台、混凝土重力式平台、 深水顺应塔式平台 坐底式钻井平。这些钻井平台 按照自身操作方式和使用性能的不同，在具体的 石油开采中都发挥了重要的作用。 2 海洋钻井平台的技术现状分析 海洋钻井平台发展至今，进行了多次技术和 设备操作上的革新。对 目前海洋钻井平台技术现 状的分析，还必须结合具体钻井平台自身的结构 和性能来说。 当前最常用的钻井平台模式有七种， 分别是固定平台、坐底式钻井平台、自升式钻井 平台、钻井船、半潜式钻井平台、张力腿式钻井 平台以及牵索塔式钻井平台。下面，本文就结合 当前常用的四种平台模式，进行具体的分析。 2 1 半潜式钻井平台 该钻井平台由坐底式平台发展而来，上部为 工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。 半潜式钻井平台在深水区域作业，需依靠定位设 备，一般为锚泊定位系统，常规的锚泊定位系统 通常由辐射状布置的八个锚组成 ，用链条或钢绳 与平台连接。水深超过 3 0 0 5 0 0 米时，需要采 用动力定位系统或深水锚泊定位系统。 工作时下船体潜入水中，甲板处于水上安全 高度，水线面积小，波浪影响小，稳定性好、自 持力强、工作水深大，新发展的动力定位技术用 于半潜式平台后，工作水深可达 9 0 0 1 2 0 0米。但 它的不足之处就是，甲板能够利用的面积较小， 对它的使用还极易受到海洋环境的影响，并且投 资大，维持费用高，有效使用率低于 自升式的钻 井平台。半潜式钻井平台自上世纪 6 O 年代使用至 今，进行了一系列的技术上的革新。 到 目前为 止，半潜式钻井平台技术的深水 域工作范围和钻井深度都己达到了较为先进的水 平。另外基于技术的不断发展，半潜式钻井平台 还实现了动力定位和全 自动化操作 ，较之过去可 以说实现了技术上的飞跃。半潜式钻井平台的稳 定性能好、易操作等诸多优点，使其非常适合于 大范围的深海作业。 2 2 自升式钻井平台 该钻井平台又称为甲板升降式平台，其具体 结构主要是桩腿、与桩腿相连的升降装置和平台 本体三部分。 基于当前的技术， 在进行具体操作时， 必须先将桩腿插进海底，以此来实现对整个平台 和设备的支撑， 然后启动升降装置进行海底作业。 它的优点就是桩腿的使用，一方面保证了钻 井平台的稳定性，另一方面实现了对平台上设备 的高强度支撑。另外，该平台还具有升降灵活和 便于移动的优点，非常适合深水域作业。但是它 也存在一些缺点，诸如，第一，在进行拖航时会 遇到一些问题，第二，桩腿的应用对深海的土壤 要求非常严格，第三，对升降装置的操控要求非 常严格，所以不能在更深的海区进行作业 。 2 3 坐底式钻井平台 该钻井平台的技术现状是沉浮箱的使用，实 现 了海面操控、海底作业。通过国内对该平台技 术的作业状况进行分析后发现，其最大的优点就 是在对油井采完油后，可以有拖船等直接拖航到 其他的钻井地点，可以方便地进行移动。另外其 平台底面处在海床面上，可以避免海洋恶劣环境 的影响。坐底式钻井平台的缺点主要体现在两方 面，第一，其平台高度在确定之后，坐底式平台 由于坐底式设备高度的限制只能在低于该平台的 海域内进行作业，不能适时地调整平台高度和作 业深度，运行的灵活性不高。第二，对海底地基 的要求非常高，为了确保钻井的稳定性，必须对 海底地基进行事先的勘察。 2 4 固定式钻井平台 该钻井平台是一种较为传统和古老的平台形 式。 相比较其他三种钻井平台， 它的优点就是 第一， 结构构成简单，第二，对高技术含量的设备应用少 进而造价成本较低，第三，由于作业的海域范围较 小、海域深度较浅，所以在操作时风险也较小。随 着固定式钻井平台技术的不断改进，克服了很多以 前的操作瓶颈。当前对该钻井平台技术的应用，主 要集中在一些经济和发展水平较低的国家和地区。 3 海洋钻井平台技术的发展趋势分析 基于当前钻井平台技术不断发展和改进的现 状，海洋钻井平台技术在先进技术的依托下，将 获得更加广阔的发展前景。就其技术的发展趋势 而言，本文将从以下几个方面进行分析。 3 1 新型的 F P S O 技术将得到广泛应用 F P S O 是一个非动力船，船上的炼油设备可 以对开采的原油进行炼油处理，该作业的实现， 主要是基于它在将甲板上的各种设备和线路与出 油井 口的线路连接在一起的同时，能够采用单点 系泊的模式将船固定在海面上，随时对原油进行 除污去水等方面的处理。 利用 F P S O 技术装置的主要优点是可以突破 以前的技术瓶颈，实现更广和更深海域的作业， 这样就能扩大海洋钻井的目标区域，进而获得更 大的能源采集量。 随着钻井平台技术的进一步发展，F P s 0 通过 技术上的革新，将朝着更强的抗风能力、更低的 成本、移动性更强的方向发展。届时，无论是世 界还是我国都将加大对这一新型技术的运用。 产 、 d U lI I l 学术 3 2 可靠性和自动化程度将增强 海上石油开采对钻井平台的可靠性和设备的 自动化程度要求都非常高。一方面，在进行海上 作业时，不可避免地要面对海上的恶劣环境，无 论是台风的风蚀还是海浪、潮汐的冲击都会对钻 井平台的稳定性造成威胁，从某种程度上来说， 钻井平台的稳定性和可靠性是实现海底作业的 个基础性工程。另一方面，海上石油开采对技术 的要求也非常高， 人工操作难免会产生失误， 所以， 为了提高海上石油开采的效率，借助国内外先进 的钻井技术，实现自动化操作有很大的必要性。 3 3 钻机的提升能力和钻深能力将得到提高 基于当前的海洋钻井技术，我国对海底的石 油开采量还处于较低水平 ，为 了实现更大范围和 更深海域的作业，必须将钻井工作向深水区域推 进。现在世界上的很多技术先进的大国，已经在 研制大型化的海上油气开采设备，作业深度已经 可 以下降到海面 3 0 0 0 米以下，钻深能力得到很 大程度上的提高。 3 4 将改变少数国家的技术垄断现状 海洋钻井平台技术对技术的依赖性非常大， 所以欧美等发达国家一直 占据着钻井平台技术和 设备上的领先位置，并形成了一定程度上的技术 垄断，且长期处于垄断地位 。随着当今世界各国 普遍开始进行海底石油开采，以及各国对海上钻 井平台技术研究的不断深入，欧美少数国家的垄