（机械设计及理论专业论文）自升式海洋钻井平台齿轮齿条爬升与锁紧系统设计与研究.pdf

独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特另! i 加以标j 掌和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 2 , o r l - 玉邀。 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务o ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签每) ：彩李未陟导师( 签名) ：修互多日期加f s 涉 ， ：l ，：；，1 摘要 8 0 年代以后，国内在自升式海洋钻井平台领域的研究基本处于停滞不前， 平台所需要的主要的传动机构( 如大型减速器、新型传动系统等) 仍然需要从 国外高价进口，国内拥有丰富的加工制造基础和能力，但其设计能力和创新能 力还不够。本文以三桩腿自升式海洋钻井平台为研究对象，围绕其爬升系统和 锁紧系统主要做了以下研究工作： ( 1 ) 基于分支界定算法编制了应用于齿轮传动系统的离散优化程序，实 现了混合式l 型多级串行行星齿轮减速器的离散优化设计( 实现齿轮模数、 齿数的离散取值) ，以优化设计方案为基础研制了应用于三桩腿自升式海洋钻 井平台的大传动比大功率l 型减速器优化设计参数及总体设计方案；利用机 械动力学分析软件a d a m s 对设计方案齿轮传动系统从时域和频域两方面进 行了动力学分析，并就分析结果给出合理的解释； ( 2 ) 研究了三桩腿自升式海洋钻井平台爬升系统的工作原理，并由此设 计出低速重载齿轮齿条爬升系统；在多种工况下( 平台自重及可变载荷作用 下、任意方向风载荷作用下、自重可变载荷与任意方向风载荷共同作用) 对 桩腿进行力学分析，并基于有限元法对齿轮齿条进行了接触分析，得到了合 理的分析结果； ( 3 ) 设计出应用于三桩腿自升式海洋钻井平台的锁紧系统，该装置具有 自动调整和自动复位的功能；在锁紧状态下对锁紧齿条进行了力学计算，得 到了锁紧齿条的轴向载荷分布、齿条变形分析、单个齿牙的应力分析； ( 4 ) 制作出1 ：5 的自升式海洋钻井平台专用混合式减速器物理样机及其 相匹配的爬升系统与锁紧系统，组合各机构物理样机得到本文所研究的三桩 腿自升式海洋钻井平台缩小比例的物理样机； 关键词：自升式海洋钻井平台；离散优化设计；混合式减速器；爬升系统； 锁紧系统；物理样机， a b s t r a c t s i n c et h e19 8 0 s ，d o m e s t i cr e s e a r c h e si nt h ef i e l do f j a c k - u po c e a nd r i l l i n g p l a t f o r mh a v eb e e nd e v e l o p i n gs l o w l y ja n dt h em a j o rt r a n s m i s s i o nm o e h a n i s m ( s u c ha st h el a r g er e d u c e r 、t h en e wt r a n s m i s s i o ns y s t e m ，e t c ) o f t h e j a c k - u po c e a n d r i l l i n gp l a t f o r ms t i l lr e l yo ni m p o r t a t i o n t h e r ea r er i c hm a n u f a c t u r i n gr o u n d i o n a n da b i l i t yi nc h i n a ，h o w e v e r ，i t sd e s i g na b i l i t ya n dt h ei n n o v a t i o na b i l i t ya r en o t s t r o n g t a k i n gt h ej a c k - u po c e a nd r i l l i n gp l a t f o r mw h i c hh a st h r e el e g sa st h e r e s e a r c ho b j e c t ，t h i sp a p e rh a sm a i n l yd o n et h ef o l l o w i n gr e s e a r c h e sb a s e do ni t s c l i m b i n gs y s t e ma n dl o c k i n gs y s t e m ： ( 1 ) b a s e do nt h eb r a n c h - a n d - b o u n dm e t h o d ，t h ed i s c r e t eo p t i m i z a t i o n p r o g r a ma p p l i e di nt h ef i e l do fg e a rt r a n s m i s s i o ns y s t e mh a sb e e na c c o m p l i s h e d ， w h i c hc a nr e a l i z et h ed i s c r e t eo p t i m i z a t i o nd e s i g no ft h em u l t i s t a g es e r i a lp l a n e t g e a rr e d u c e r ( o b t a i nd i s c r e t e v a l u e so ft h e g e a r m o d u l u sa n dn u m b e ro f t e e t h ) b a s e do nt h eo p t i m i z a t i o nd e s i g ns c h e m e ，o b t a i nt h eo p t i m i z a t i o nd e s i g n p a r a m e t e r sa n do v e r a l ld e s i g ns c h e m eo ft h eh i 曲一p o w e rr e d u c e rw h i c hc a nb e a p p l i e dt oj a c k u po c e a nd r i l l i n gp l a t f o r m w h a ti sm o r e ，u s i n gt h ea d a m s s o f t w a r e ，t h ed y n a m i c sa n a l y s i so ft h eh i g h - p o w e rr e d u c e ra r ec a r r i e do u tf r o mt h e t w oa s p e c t so ft i m ed o m a i na n d 仔e q u e n c yd o m a i n ，a n ds o m er e a s o n a b l e e x p l a n a t i o na b o u tt h ea n a l y s i sr e s u l t sa leg i v e n ； ( 2 ) r e s e a r c ht h ew o r k i n gp r i n c i p l eo fc l i m b i n gs y s t e mo fj a c k u po c e a n d r i l l i n gp l a t f o r m ，a n dt h e na c c o m p l i s ht h ed e s i g no fl o w s p e e da n dh e a v y - l o a d c l i m b i n gs y s t e mw h i c hi sm a d eo fg e a ra n dr a c k u n d e rt h r e ec e r t a i nc o n d i t i o n s ( d e a dw e i g h to f p l a t f o r ma n dv a r i a b l el o a d 、a r b i t r a r yd i r e c t i o n a lw i n dl o a d ，d e a d w e i g h to fp l a t f o r mp l u sv a r i a b l el o a da n da r b i t r a r yd i r e c t i o n a lw i n dl o a d ) ， m e c h a n i c sa n a l y s i st ot h el e g sh a sb e e nc a r r i e do u t ，a n dc o n t a c ta n a l y s i st og e a r a n dr a c kh a sa l s ob e e nc a r r i e do u tb a s e do nf i n i t ee l e m e n tm e t h o da n do b t a i nt h e r e a s o n a b l ea n a l y s i sr e s u l t s ； ， ( 3 ) d e s i g nt h el o c k i n gs y s t e ma p p l i e dt oj a c k u po c e a nd r i l l i n gp l a t f o r m ， w h i c hh a st h ea u t o m a t i ca d j u s t m e n ta n da u t o m a t i cr e s e tf u n c t i o n u n d e rt h e l o c k i n gc o n d i t i o n ，c o m p l e t et h em e c h a n i c sc a l c u l a t i o no fl o c k i n gr a c ka n do b t a i n i t sa x i a ll o a dd i s t r i b u t i o n 、d e f o r m a t i o na n a l y s i so ft h el o c k i n gr a c ka n dt h es t r e s s a n a l y s i so ft h es i n g l et e e t h ( 4 ) p r o d u c et h ep h y s i c a lp r o t o t y p eo fh y b r i dr e d u c e rw h o s eg e a rm o d u l u si s o n ef i f t ho ft h eo v e r a l ld e s i g ns c h e m eo ft h eh i l g l a p o w e rr e d u c e r ( t h et r a n s m i s s i o n r a t i oi sf i x e d ) ，a n di ti su s e dt ot h eja c k u po c e a nd r i l l i n gp l a t f o r ms p e c i f i c a l l y p r o d u c et h ep h y s i c a lp r o t o t y p eo fc l i m b i n gs y s t e ma n dl o c k i n gs y s t e m 嬲w e l l w h i c hc a nm a t c ht h ep h y s i c a lp r o t o t y p eo fh y b r i dr e d u c e r a tl a s t ，o b t a i nt h e p h y s i c a lp r o t o t y p eo ft h ej a c k u po c e a nd r i l l i n gp l a t f o r mb ya s s e m b l i n gt h e p h y s i c a lp r o t o t y p eo fh y b r i dr e d u c e ra n dt h ec l i m b i n gs y s t e ma n dt h el o c k i n g s y s t e m k e yw o r d s ：j a c k u po c e a nd r i l l i n gp l a t f o r m ； r e d u c e r ；c l i m b i n gs y s t e m ：l o c k i n gs y s t e m ； i i i d i s c r e t eo p t i m i z a t i o nd e s i g n ；h y b r i d p h y s i c a lp r o t o t y p e 目录 第1 章绪论1 1 1 课题题目及来源l 1 1 1 课题题目l 1 1 2 课题来源l 1 2 课题背景及意义l 1 3 本课题的国内外研究现状2 1 3 1 国外该课题的研究现状2 1 3 2 国内该课题的研究现状1 2 1 4 研究内容与章节安排1 6 1 4 1 本文研究内容1 6 1 4 2 本文章节安排一1 7 第2 章三桩腿自升式海洋钻井平台构成及关键技术1 9 2 1 自升式海洋钻井平台简述1 9 2 2 本文研究的自升式海洋钻井平台主要结构形式及参数2 0 2 2 1 主要结构形式2 0 2 2 2 主要技术参数2 2 2 3 整机虚拟样机及比例模型2 4 2 4 主要功能及组成部分2 5 2 4 1 爬升系统( 装置) 2 5 2 4 2 锁紧系统( 装置) 2 7 2 4 3 控制系统。2 7 2 4 4 工作平台2 8 2 4 5 钻井装置2 8 2 5 若干共性关键技术2 9 2 5 1 低速重载爬升系统实现关键技术。2 9 2 5 2 锁紧系统自动调节和复位关键技术3 0 2 5 3 多电机多系统同步控制关键技术3 1 第3 章大传动比混合式齿轮减速器设计与分析3 2 3 1 行星传动机构设计中的关键技术研究3 2 i v 3 1 1 行星装配条件3 2 3 1 2 浮动轴均载技术3 4 3 1 3 可靠性设计技术3 5 3 2 大传动比混合式齿轮减速器总体设计3 5 3 2 1 设计要求及传动形式拟定3 5 3 2 2 混合非线性优化算法与实现3 6 3 2 3 总体优化设计结果4 0 3 2 4 减速器c a d 图及三维模型。4 1 3 3 基于a d a m s 的减速器多级传动系统动力学仿真分析4 3 3 3 1 串行单级齿轮传动振动分析模型4 3 3 3 2 混合式齿轮减速器动力学仿真4 4 3 3 3 仿真结果与分析4 7 第4 章低速重载齿轮齿条爬升系统设计与分析5 0 4 1 齿轮齿条爬升系统总体设计5 0 4 1 1 升降机构( 爬升系统) 的类型5 0 4 1 2 齿轮齿条爬升系统总体设计5 l 4 2 齿轮齿条升降系统力学分析5 3 4 2 1 平台自重及可变载荷作用下的力学分析。5 3 4 2 2 任意方向风载荷作用下的力学分析。5 5 4 2 3 自重可变载荷与任意方向风载荷共同作用下各桩腿受力5 8 4 2 4 各桩腿受力不均导致的平台倾斜角度计算。5 8 4 3 基于a n s y s 的齿轮齿条接触应力分析6 0 4 3 1 齿轮齿条分析参数6 0 4 3 2 齿轮齿条的有限元分析模型6 0 4 3 2 网格划分6 2 4 3 3 定义接触刚度6 2 4 3 4 添加约束和施加载荷6 3 4 3 5 有限元分析结果6 3 第5 章锁紧系统设计与分析6 6 5 1 锁紧系统总体设计：6 6 5 2 锁紧系统功能及工作原理6 7 v 5 3 锁紧状态下齿条的力学计算。6 9 5 3 1 桩腿锁紧系统力学分析简化模型6 9 5 3 2 锁紧齿条的轴向载荷分布6 9 5 3 3 锁紧状态下锁紧齿条的变形分析7 l 5 4 改善锁紧状态下锁紧齿条的受力状况的方法7 4 5 4 1 各个齿牙受力的不均匀性的改善方法。7 4 5 4 2 啮合齿牙各部位受力不均匀性的改善方法。7 5 第6 章自升式海洋钻井平台物理样机7 6 6 1 缩小比例的物理样机制作7 6 6 1 1 平台虚拟样机模型7 6 6 1 2 大传动比混合式减速器1 ：5 物理样机7 7 6 1 3 缩小比例的锁紧系统物理样机7 9 6 1 4 缩小比例的自升式海洋钻井平台物理样机8 0 6 2 物理样机控制策略研究8 l 6 2 1 物理样机控制方案及其拓扑图8 l 6 2 2 控制系统监控8 2 第7 章全文总结与研究展望8 4 7 1 全文总结8 4 7 2 本文创新点8 5 7 3 研究展望8 5 致谢8 7 参考文献。8 9 攻读硕士期间发表的论文与参加的科研项目。9 2 攻读硕士期间获奖及申请的专利9 5 v i 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 【本章提要】介绍了研究课题的来源、 的研究现状进行阐述，之后提出了本文 1 1 课题题目及来源 1 1 1 课题题目 自升式海洋钻井平台齿轮齿条爬升与锁紧系统设计与研究 1 1 2 课题来源 武汉理工大学自主创新研究基金一国际学术交流预研项目“基于混合整数 规划的混合齿轮减速器离散优化及非线性动态特性研究”( 2 0 1 0 _ j 卜1 1 ) ； 湖北省重点实验室开放基金重点项目“新型混合式减速器的研究及其开发 系统( b a 2 0 0 7 8 0 4 ) ； 1 2 课题背景及意义 当今能源日渐匮乏，大力发展海洋石油开采已成为世界各国能源工作的重 中之重。国务院总理温家宝2 0 0 9 年2 月1 1 日主持召开国务院常务会议，审议并 原则通过了船舶工业调整振兴规划。会议强调：要发展海洋工程装备。海洋石 油钻井平台的设计制造技术正迅速发展。其支撑和升降运行机构的主要组成部 分一自动爬升系统是海洋钻井平台中的关键。 目前，我国海洋油气工程设备中的主要部件( 如新型传动系统等) 依然需 要通过进口，新型传动系统中的部件减速器及爬升锁紧系统一套需要近3 0 万欧 元，一个海上石油钻井平台需要3 6 台，即上亿人民币。 课题的研究就是为了丰富海洋钻井平台的设计思路和方法，设计出更具有 先进性的海洋石油开采设备，努力促进该领域研究的发展，提高国内关于海洋 钻井平台领域的研究水平，使我国早日具备先进的、有自主知识产权的自升式 武汉理工大学硕士学位论文 海洋钻井平台传动齿轮齿条爬升与锁紧系统的研发和设计能力。 1 3 本课题的国内外研究现状 早在1 8 6 9 年，美国人s a m u e ll e w i s 最先申请了自升式钻井平台专利，此后 很长一段时间都没有真正的产品问世1 9 5 4 年，世界土第一座自升式钻井平台 “德隆1 号”诞生，但美中不足的是该钻井平台有1 0 条桩腿。1 9 5 6 年，美国人 r gl et o u m e a u 设计并制造了世界上第一座由三桩腿组成的自升式钻井平台， 并命名为“天蝎号”，并利用“天蝎号 钻井平台在墨西哥湾为美国s t a n d a r d 标准石油公司钻探了第一口油井。 此后经过半个多世纪的发展，目前，世界范围内自升式平台占海上4 种主 要移动钻井平台的6 0 ，其他3 种分别是半潜式钻井船、浮式钻井船、坐底式 平台。近年来，海洋石油钻井平台平台有了很大发展，在平台数量、桩腿深度、 平台系列、平台规模、承载大小等方面都有了长足的发展。 1 3 1 国外该课题的研究现状 根据自升式海洋钻井平台设计公司的分布【，美国的l e t o u r n e a u 公司的设 计占3 3 ，新加坡的品牌( k e p p e lf e l s 和b a k e rm a r i n e 公司生产) 占4 2 ， 美国的f n e d e g o l d m a n 公司占1 0 ，荷兰的m s c 公司占9 。 本节依据上述国外5 家在世界上占主导地位的自升式海洋钻井平台设计公司 进行介绍，并在每家公司众多的产品型号中选择几种典型的自升式海洋钻井平 台进行介绍，主要包括平台总体尺寸、设计标准及承载能力等。 1 3 1 1 美国的l e t o u r n e a u 公司 美国的l c t o u m e a u 公司设计和制造自升式海洋钻井平台的历史已超过5 0 年，其主要的产品型号有5 大类型【2 】：t a r z a nc l a s s ( 适用于热带风暴区域， 最大水深为3 0 0 英尺) 、s u p e r1 1 6 e 、w o r k h o r s e ( 适用于温和区域，最大 水深为3 7 5 英尺) 、s u p e rg o r i l l a ( 适用于极端恶劣环境，最大水深为4 0 0 英 尺) 、s u p e rg o r i l l ax l ( 适用于热带风暴区域，最大水深为5 5 0 英尺) 。 取两例进行介绍。 ( 1 ) l c t 0 u r n e a u 公司的s u p e r1 1 6 e 美国l e t o u m e a u 公司的s u p e r1 1 6 e 型号自升式海洋钻井平台适用于温和 2 武汉理工大学硕士学位论文 区域，最大水深为3 5 0 英尺： s u p e r1 1 6 e 型自升式海洋钻井平台如图1 1 ，主要参数 2 ，3 1 如表1 1 所示： 表1 - 1 主要尺寸及设计标准 臻警铹槲铹节 鼍掣渺卿鳓黝掣蛳y 妒驴。7 硎铲一43 一。”胛妒似研一一删憎郴f 一”甲。鄹帮8 一：。鼍缓 匿。0 w ：一薹要尺寸及设计标准：，! ”? ，：。? ：。j j 誓譬童 船体型长 2 4 3f l最大作业水深 3 5 0r 型宽 2 0 6f i钻井状态 8 7 3 0k i p s 船体型深 2 6r风暴自存状态7 3 7 0k i p s 桩腿总长 4 7 7f i 定位桩直径 4 0f t 图1 - 1l e t o u r n e a u 公司的s u p e r11 6 e图卜2l e t o u r n e a u 公司的8 2 一s d - c 2 ) l e t o u m e a u 公司的8 2 s d c 8 2 s d c 型号自升式海洋钻井平台在西非、墨西哥等地都有所应用。 8 2 s d c 型自升式海洋钻井平台如图1 2 所示，其主要参数吲如表1 2 所示： 表1 - 2 主要尺寸及设计标准 戳嘴雌社v 铲 “忡 鼍q 鼍“ 辑”节槲野弦嘲。铺? 唧”搿7 ”“ 1 一7 h 册计鼍沌蝴弼铆榔”二鳓尊畔妒：一j 研1 0 缀 隧瓠砌。一。瓿。厶事琴尽寸及设t 十标准，；一一。一，一一一船 船体型长 2 0 7f t最大作业水深 2 5 0f t 型宽 1 7 6f t 钻井状态 2 0 0 0 0 f f 船体型深 2 0 f t可变载荷5 6 5 8k i p s 桩腿总长 3 6 0r 3 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 1 2 新加坡的品牌( k e p p e lf e l s 和b a k e rm a r i n e 公司生产) 1 ) 新加坡k e p p e lf e l s 公司 新加坡的k e p p e lf e l s ( 吉宝费尔斯) 公司网的其产品遍布葡萄牙、挪威、 哈萨克斯坦、英国等多个国家。该公司基于互联网环境、3 d 设计工具、数据库 管理技术等开展工作，目前，该公司在保加利亚、中国深圳、印度都设有自己 的子公司。 该公司的主要产品型号( 产品系列) 有：k f e l sm o dvd e s i g n 、k f e l sm o d v id e s i g n 、k f e l sm o dv c a s p i a nd e s i g n 、k f e l sa c l a s sd e s i g n ( 作业水深 3 5 0 f t 4 0 0 f t ) 、k f e l scc l a s sd e s i g n ( f l z 业水深2 0 0 i f ) 、k f e l sgc l a s sd e s i g n ( f f 业水深3 6 1 f f 4 0 0 f f ) 、k f e l snc l a s sd e s i g n ( 作业水深4 0 0 f i ) 、k f e l sbc l a s s d e s i g n ( 作业水深3 5 0 f f ) 、k f e l ss u p p e rb c l a s sd e s i g n ( 作业水深3 5 0 1 1 ) 、k f e l s bc l a s sb i gf o o td e s i g n 等。 2 ) 新加坡b a k e rm a r i n e 公司 b a k e rm a r i n e 公司是p p ls h i p y a r dp t el t d 的子公司。其主要产品【6 】有b m c 3 7 5p a c i f i cc l a s s 、b m c 1 5 0 i 【c 、b m c 1 6 m i l 、b m c 2 0 0 i ( 3 、b m cc a n a d ac l 鹤缸 b m c2 5 0m a t 、b m c 3 0 0 i c 、b m c 3 5 0 i c 等型号。 取两例进行介绍。 ( 1 ) b a k e rm a r i n e 公司的b m c3 7 5p a c i f i cc l a s s b m c3 7 5p a c i f i cc l a s s 型海洋钻井平台适用于严酷恶劣的环境条件下，最大 作业水深为3 7 5 f i 的海域，平台上设有巨大的钻井设备，并可以承受巨大的可变 载荷。 b m c3 7 5p a c i f i cc l a s s 型自升式海洋钻井平台外观如图1 3 所示，主要参数 及设计标泄7 】如表1 3 所示： 表1 - 3 主要尺寸及设计标准 髟影搿垆例科鼍珊鄹哥嗍7 w 獬彬拶钎p 鳓8 “彤鳓f 彬即彬5 7 妒”一弋唧辨弼碍唧聊掣弼弼瓣帮研鬻黟铲獬嘲呷珊哪节搿端”嘞缓 己。一“。一。，。一。，辜要屡寸器漫访标准一。一。删。搋磁。i 船体型长 7 2 1m 最大作业水深 1 1 4 3m 型宽 6 8 4m最大作业井深3 0 0 0 0f t 船体型深 8 3 5m最大风速5 1 4m 桩腿总长 1 5 4 3 5m波浪周期1 5s 定位桩直径最大可变载荷 2 9 8 4 m t 4 武汉理工大学硕士学位论文 图1 - 3b a k e rm a r i n e 公司的b m c3 7 5p a c i f i cc l a s s ( 2 ) b a k e rm a r i n e 公司的b m c 1 5 0 i l c b a k e rm a r i n e 公司的b m c 1 5 0 i l c 型自升式海洋钻井平台在西非和中东都 有所应用。 b m c 1 5 0 i l c 型自升式海洋钻井平台外观如图1 _ 4 所示，其主要参数及设计 标准【8 】如表1 4 所示： 表1 - 4 主要尺寸及设计标准 毽黟2 “节煳t o 蝴| 瞥 “ 、_ 蝌母f 珊i 钟7 啊妒7 _ ”十、气“ + ”、 。 埘鼍o ”7 乍 、”，p 。“掣肌学、雌t 一p ? 产。”穆糯 陵；，；。，主要尺寸及设计标准 ，| 。t 菇 船体型长 1 7 4m 最大作业水深 1 5 0r 型宽 1 7 8m最大作业井深2 0 0 0 0f t 船体型深 1 8m可变载荷4 3 7 3k i p s 桩腿总长 2 5 0m 图1 - 4b a k e rm a r i n e 公司的b m c - 1 5 0 - i l c 5 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 1 3 美国的f r i e d e & g o l d m a n 公司 美国f & g 公司生产的自升式海洋钻井平台的型掣9 】主要由m o di i 、l 7 8 0 m 0 d i i 、s u p e rm 2 、j u 2 0 0 0 m e 、j u 2 0 0 0 a 、j u 2 0 0 0 b 、j u 2 0 0 0 e 以及u n i v e r s l mc l a s s 等。选取两例进行介绍。 1 ) f e d e & g o l d m a n 公司的m o di i f g 公司的加强型m o di i 型自升式海洋钻井平台主要是为常年处于恶劣环 境的北海海域设计，其作业海域深度接近3 0 0 尺寸。这种装备设计使用年限为 5 0 年，设计作业工况为严酷的自然环境，并且能够符合不同的评估标准。 m o di i 型自升式海洋钻井平台外形如图1 5 所示，主要参数及设计标准【1 ，1 0 】 如下表1 5 所示： 表1 - 5 主要尺寸及设计标准 磁。饕p j 珊飞”j 讪即女珊。乎o 鸭罐 粥带”博w j ”一。”一胛。叫| 豫端哪。粥“嗍：斜”鬻缈“帮静j 豫赞毋9 攀糍磷懈4 翟。p 移獭 鬟、九，。一。，萌。锄。，。铆。辜要尽寸及设诂标准飞。纛勰纛疡黝j 觑僦蚴。j 荔 船体型长 1 8 0r最大作业水深3 0 0f i 型宽 1 7 5n最大作业井深2 5 0 0 0f l 船体型深 2 5f t最大风速5 1 4 i m s 桩腿总长 4 1 7f i最大浪高5 0 r 定位桩直径 4 0f i波浪周期1 3 5 5 悬臂梁 4 0 5 0 r钻井状态8 1 0 0 k i p s 钻台偏移最大距离横正负1 2r风暴自存状态 6 0 0 0k i p s 图1 - 5m o di i 型自升式海洋钻井平台 6 武汉理工大学硕士学位论文 2 ) f r i e d e & g o l d m a n 公司的s u p e r m 2 f & g 公司的s u p e r m 2 型自升式海洋钻井平台依据a b s 的评估标准而建造 的，并且在设计和建造过程中吸取了f & g 公司原来l 7 8 0m o di i 的成功案例。 目前，s u p e r m 2 型自升式海洋钻井平台可以适应中东以及中国的海域环境并且能 够在这些地区稳定的工作。 s u p e r m 2 型自升式海洋钻井平台如图1 - 6 所示，其主要参数及设计标准【1 0 1 如表1 - 6 所示： 表1 - 6 主要尺寸及设计标准 黝绺鹄砖# 锋、节j h m i 咿”? “叩q 鹋口“ # 6 | 1 1 二4 泞，7 j ：“。1 + ，。一w ，。t ”甲4 猕镶 k 。一一一。砌。二。编；。施一。圭要尺寸及设计标准，锄彩。一，勿! 。五锄。级。砌叠 船体型长 1 9 6f l最大作业水深3 0 0f t 型宽 1 8 3 r最大作业井深 2 5 0 0 0f t 船体型深 2 5f t最大风速5 1 4 i m s 桩腿总长 4 1 1f i最大浪高5 0 f t 定位桩直径 4 0f l波浪周期1 3 5 5 悬臂梁 5 5r钻井状态9 0 0 0k i p s 钻台偏移最大距离横正负1 5f i风暴自存状态 6 0 0 0k i p s 图1 - 6s u p e r m 2 型自升式海洋钻井平台 3 ) f r i e d e & g o l d m a n 公司的j u 2 0 0 0 a j u 2 0 0 0 a 型自升式海洋钻井平台在世界范围内该领域市场环境一直变化的 条件下应运而生，它吸取了过去的设计经验，并集成了一定的创新性。 j u 2 0 0 0 a 型自升式海洋钻井平台外形如图1 7 所示，其主要参数及设计标准 1 1 , 1 2 , 1 3 】如表1 7 所示： 7 武汉理工大学硕士学位论文 表1 - 7 主要尺寸及设计标准 巴：二= ：三= 囊裹寻笈谤矗矗囊! 二三纛：薹：三二薹： 船体型长 2 2 0 f t最大作业水深3 5 0f t 型宽 2 3 5 f t最大作业井深3 0 0 0 0 f t 船体型深 2 7 r最大风速 5 1 5r 桩腿总长 4 6 1 f t最大浪高 5 6 f t 定位桩直径 5 6 r波浪周期1 4 8 5s 悬臂梁 7 5 f t钻井状态 9 0 0 0 k i p s 钻台偏移最大距离横正负1 5 f t风暴自存状态 6 6 0 0 h p s 图1 - 7f r i e d e g o l d m a n 公司的j u 2 0 0 0 a 1 3 1 4 荷兰的m s c 公司 荷兰的m s c 公司从二十世纪5 0 年代后期就开始从事自升式海洋钻井平台 的研究，其第一台成功的产品诞生于1 9 6 0 年，取名为“海贝”。作为s b m 海洋 组织中的一员，m s c 公司多年来一直致力于自升式海洋钻井平台的设计、制造， 并且已向世界上多家与石油和天然气工业相关的制造公司交付了多台由其设计 和制造的产品。目前，该公司的产品主要面向于石油和天然气领域以及风电安 装领域。在二十世纪8 0 年代早期，m s c 公司成功的推出了c j 系列自升式海洋 钻井平台( 包含c j 3 6 、c j 4 6 、c j 5 0 、c j 5 2 、c j 7 0 ) 。 该系列产品的比较如表1 8 所示【1 4 1 ，其外观形状如图1 8 所示。 武汉理工大学硕士学位论文 表卜8m s c 公司c j 系列产品比较表 类别c j 4 0c j 4 6c j 5 0 c j 6 2 c j 7 0 作业最大水深 2 5 0f t3 5 0f t4 0 0r4 0 0f t4 5 0f t 作业环境温和温和严酷、恶劣严酷、恶劣严酷、恶劣 可变载荷 4 0 0 0 t4 5 0 0t4 5 0 0 t5 0 0 0 t8 5 0 0 t 图1 - 8m s c 公司c j 系列产品外观图1 - 9m s c 公司的m a e r s kg a l l a n t 此外，m s c 公司还有多种型号的自升式海洋钻井平台，特别是在2 0 世纪 9 0 年代后期在平台上增加了x - y 悬臂梁，更加提高了钻井效率。例如m a e r s k g a l l a n t 、m a e r s kr e a c h e r 、m a e r s ki n n o v a t o r 等型号。现介绍其中两种产品型号。 1 ) m s c 公司的m a e r s kg a l l a n t m a e r s kg a l l a n t 型自升式海洋钻井平台归m s e r s kc o n t r a c t o r s ，d e n m a r k 所 有，是一种三桩腿的自升式海洋钻井平台。 m a e r s kg a l l a n t 型自升式海洋钻井平台如图1 - 9 ，其主要参数【1 5 】如表1 - 9 所示： 表1 - 9 主要尺寸及设计标准 甏黝4 。即”? 口蝴? ”f 矿。“i ：j 3 尊。警一“研9 舛。 ；*j 妒? 帮”。 ?“ j + 4 辨1 掣w ? 1 静? 锋4 学+ 。i 嚣辨带惭、，铲事g 。，蹦”蛩。簪糍 纛。一。如喜浸r 蕊器献葺谶撼j ；矗l k j 。j z i ? 。镳彩。戮 船体型长 7 8 2 m最大作业水深1 2 2 6 m 型宽 9 0 3 m最大作业井深7 6 2 0 m 船体型深 1 0 8 m最大风速 3 9 9r n s 桩腿总长 1 7 5 3 m最大浪高 2 8 5 m 定位桩直径 7 5 m钻井状态8 0 0t 风暴自存状态 6 8 0 t 2 ) m s c 公司的m a e r s kr e a c h e r 9 武汉理工大学硕士学位论文 m a e r s kr e a c h e r 型自升式海洋钻井平台归m s e r s kd r i l l i n g , d e n m a r k 所有， k e p p e lf e l s ，s i n g a p o r e 建造，在平台上增加了x - y 悬臂梁。 m a e r s kr e a c h e r 型自升式海洋钻井平台外形如图1 1 0 所示，其主要参数及 设计标准如表1 1 0 所示： 表1 - 1 0 主要尺寸及设计标准 鬣= = 二= = = 娶甄两琴蘸= 篓篓冀登 船体型长 7 0m最大作业水深1 0 61 1 i 型宽 6 8m最大作业井深9 1 5 0m 船体型深 9 5m最大风速5 1 4m s 桩腿总长 1 4 6 3m最大浪高1 8 3 0 m 定位桩直径 1 2m钻井状态1 2 0 0 t x - y 悬臂梁 2 1 3x1 4m风暴自存状态3 0 0t 图卜1 0m s c 公司的m a e r s kr e a c h e r图卜11g e o s e a 公司的v a g a n t 1 3 1 5 其他公司 除上述世界上主要的自升式海洋钻井平台的制造公司外，还有一些非主要 的设计制造公司，现选取两例进行介绍。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 1 ) g e