海工知识普及

1、FPSO（Floating Production Storage and Offloading）浮式生产储油卸油船，它兼有生产、储油和卸油功能，油气生产装置系统复杂程度和价格远远高出同吨位油船，FPSO装置作为海洋油气开发系统的组成部分，一般与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。韩国船企对FPSO建造具有较强规模效应。如现代重工专门建有FPSO海洋项目生产厂，已交付了6艘大型FPSO；三星重工手中持有5艘大型FPSO订单；大宇造船海洋工程公司则是全球造船企业中建造海上油气勘探船最多的企业，2005年承接海洋项目设备订单计划指标是17亿美元。据海事研究

2、机构（DW）预计，未来5年内FPSO新增需求将会达到84座，投资额约为210亿美元。FPSO主要技术结构表： FPSO主要技术结构FPSO主要结构               功能系泊系统 ：              主要将FPSO系泊于作业油田。FPSO在海域作业时系泊系统多采用一个或多个锚点、一          

3、60;                      根或多根立管、一个浮式或固定式浮筒、一座转塔或骨架。FPSO系泊方式有永久系泊和                                  可解脱式系泊两种；船体部分： 

4、             既可以按特定要求新建，也可以用油轮或驳船改装；生产设备：              主要是采油和储油设备，以及油、气、水分离设备等；卸载系统 ：             包括卷缆绞车、软管卷车等，用于连接和固定穿梭油轮，并将FPSO储存的原油卸入穿梭      &

5、#160;                          油轮。其作业原理是通过海底输油管线把从海底开采出的原油传输到FPSO的船上进行处                                 理

6、，然后将处理后的原油储存在货油舱内，最后通过卸载系统输往穿梭油轮。配套系统：               在FPSO系统配置上，外输系统是其关键的配套系统。FPSO主要优点随着海洋油气开发、生产向深海不断进入，FPSO与其它海洋钻井平台相比，优势明显，主要表现在以下四个方面：（1）生产系统投产快，投资低，若采用油船改装成FPSO，优势更为显著。而且目前很容易找到船龄不高，工况适宜的大型油船。（2）甲板面积宽阔，承重能力与抗风浪环境能力强，便于生产设备布置；（3）储油能力大，船上原油可定期、安全、

7、快速地通过卸油装置卸入穿梭油船中运输到岸上，穿梭油船不仅可与FPSO串联，也可傍靠FPSO系泊。最新FPSO还具备了海上天然气分离压缩罐装能力，提高了油田作业的经济性。（4）应用灵活，移动方便，其海上自航能力是其它海洋平台系统所不具备的，因此，FPSO可根据作业需要和实际情况迅速转换工作海域和回厂检修。FPSO技术发展趋势随着科技发展和海上作业难度加大，海洋油气开采工程装备正在向大型化、自动化、专用化方面发展，同时国际海事组织(IMO)对涉海船舶产品的安全、环保等方面的要求也越来越严格，当前FPSO设备的技术发展主要体现在以下五个方面：（1）建造技术向模块化发展，周期缩短早期建造FPSO基本上

8、都是在船体结构建成后，在甲板上安装各种生产设备、主电站和热站等，建造一艘FPSO通常需要20个月或更长时间。目前，FPSO建造已开始采用了模块化生产工艺，船体结构和上部设施可以同时施工建造，使得FPSO建造周期可缩短至10-14个月。（2）定位系泊技术创新，动力配置加大新一代FPSO装置的系泊多为转塔式多点辐射状系泊，有的还在艏艉配备多个侧向推进器，发展了第三代动力定位技术(DPS-3)。多点系泊采用锚链和钢缆相组合，也有采用高防腐蚀的高强度聚脂纤维和锚链相组合的方式；根据当前FPSO船体尺寸增大以及作业能力增强的特点，新建的FPSO也相应配备了强大的动力系统，并设计采用侧推螺旋桨技术以提高大

9、尺寸船体在强风暴下的生存能力，确保正常航行时的快速性能。（3）降低油耗、循环利用过去FPSO生产的原油主要靠穿梭油船外输，油田中生产的天然气在不值得铺设海底管线的情况下，只能将价值昂贵的天然气经分离处理后通过FPSO的火炬将其烧掉；现在，FPSO具有将天然气处理并转换成压缩天然气外输能力，即将海上采集的天然气压缩后用罐装，后用船舶外输，或管道输运。（4）石油生产能力不断加强2003年据maritimereporter and engineering news杂志报道，新加坡远东利文斯顿船厂为挪威国家石油公司建造的”NORNE”号FPSO，原油日处理能力达到了3.5万立方米(计22万桶)；200

10、5年，大宇接获了世界上规模最大的一艘FPSO船订单，造价9.78亿美元，该船可以储存石油216万桶，将在水深1400米的深海区作业。（5）FPSO新概念船正在加速研发为了解决环境污染问题，提高FPSO系统的环保性能，世界上出现了LPGFPSO(浮式液化石油气生产储卸船)新概念船；如日本石川岛播磨重工正在建造世界上第一艘LPGFPSO，一家瑞士公司已和日本三井重工及石川岛播磨重工签订了该船单点系泊技术、采购及建造服务合约。另外，近海油气工业界也在不断进行探索，试图把油气钻井设备并入FPSO，变为FDPSO。业内专家分析认为，随着世界各国石油需求量的快速增长，新一代FPSO技术将不断涌现。我国自主

11、研发的FPSOFPSO即Float Production Storage and Offloading，中文是海上浮式生产储油船。FPSO是对开采的石油进行油气分离、处理含油污水、动力发电、供热、原油产品的储存和运输，集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性的大型海上石油生产基地。与其他形式石油生产平台相比，FPSO具有抗风浪能力强、适应水深范围广、储/卸油能力大，以及可转移、重复使用的优点，广泛适合于远离海岸的深海、浅海海域及边际油田的开发，目前，已成为海上油气田开发的主流生产方式。FPSO始于20世纪70年代中期。它具有两个特点：一是体型庞大，船体一般从530万吨，一艘30万吨的FPSO甲板

12、面积相当于3个足球场。二是功能较多，FPSO集合了各种油田设施，对油气水实施分离处理和原油储存，故被称为"海上工厂"、"油田心脏"。FPSO主要由船体、负责油气生产处理的上部模块和水下单点系泊系统三部分组成，一般适用于202000米不同水深和各种环境的海况，通过固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上，可随风、浪和水流的作用进行360度全方位的自由旋转，规避风浪带来的破坏力。中国船舶工业集团公司第708研究所（以下简称708所）是我国进行FPSO设计的主要单位，建造FPSO的主要造船厂有上海外高桥造船有限公司，上海沪东船厂，上海江南造船厂，大连新船重工船

13、厂等。目前，FPSO的自主化程度已经很高，压力容器、泵类、吊机、空压机、锅炉、应急/备用发电机、污水处理设备、消防救生设备、高低压盘、电缆、普通仪表、单点主体部分，已经全部实现自主化，主发电机、大型流量计、中央控制系统设备、惰气发生器、单点关键部件等仍依靠进口。我国第一艘FPSO-52000吨"渤海友谊"号由708所设计、上海外高桥造船有限公司建造，于*7月完工并投入海上油田生产。上海外高桥造船有限公司建造的30万吨级FPSO"海洋石油117号"，是我国承接吨位最大，造价最高，技术最新的FPSO，造价2.4亿美元，日加工原油19万桶、储油量200万桶。目

14、前，我国已经成为全球最大的FPSO制造与应用国，所拥有的FPSO数量与总吨位均居世界首位。Spar平台（深水浮筒平台）Spar平台（深水浮筒平台）属于顺应式平台的范畴，被广泛应用于人类开发深海的事业中，担负着钻探、生产、海上原油处理、石油储藏和装卸等各种工作，成为当今世界深海石油开采的有力工具。1961年，在北海海域建造的一座浮动式工具平台，主要用于海洋研究工作。20 世纪70年代，Royal Dutch Shell公司又在北海的中等水深中建造了一座Brent Spar平台，用作石油的储藏和装卸中心。不过，早期建造的Spar平台结构与当前深海油气开发使用的Spar平台相比还是有区别的。一般来讲

15、，现代 Spar平台都具有以下几个特征（如下图所示）：Spar平台示意图1. 现代Spar平台的主体是单圆柱结构，垂直悬浮于水中，特别适宜于深水作业，在深水环境中运动稳定、安全性良好。Spar平台主体可分为几个部分，有的部分为全封闭式结构，有的部分为开放式结构，但各部分的横截面都具有相同的直径。由于主体吃水很深，平台的垂荡和纵荡运动幅度很小，使得Spar平台能够安装刚性的垂直立管系统，承担钻探、生产和油气输出工作。2. Spar平台的中心处开有中央井，中央井内装有独立的立管浮筒，具有良好的灵活性。生产立管上与平台上体的控井和生产处理设施相连，向下则一直延伸到海底油井。Spar平台的油气产品有两

16、种输出方式，它既可以通过柔性输油管、SCR立管或顶紧张式立管将油气产品直接输送到海底管道系统，也可以将石油储藏在 Spar平台的主体中，然后用油轮将石油向岸上运输。由于采用了缆索系泊系统固定，使得Spar平台十分便于拖航和安装，在原油田开发完后，可以拆除系泊系统，直接转移到下一个工作地点继续使用，特别适宜于在分布面广、出油点较为分散的海洋区域进行石油探采工作。Spar PlatformsSpar Platforms, moored停泊 to the seabed like the TLP, but whereas the TLP has vertical tension tethers范围 t

17、he Spar has more conventional mooring lines. Spars have been designed in three configurations: the "conventional" one-piece cylindrical hull, the "truss spar" where the midsection is composed of truss elements connecting the upper buoyant hull (called a hard tank) with the bottom

18、 soft tank containing permanent ballast, and the "cell spar" which is built from multiple vertical cylinders. The Spar may be more economical to build for small and medium sized rigs than the TLP, and has more inherent stability than a TLP since it has a large counterweight at the bottom a

19、nd does not depend on the mooring to hold it upright. It also has the ability, by use of chain-jacks attached to the mooring lines, to move horizontally over the oil field.The first Spar was Kerr-McGee's Neptune, which is a floating production facility anchored in 1,930 feet (588 m) in the Gulf

20、of Mexico. Dominion Oil's Devil's Tower is located in 5,610 feet (1,710 m) of water, in the Gulf of Mexico, and is the world's deepest spar. The first (and only) cell spar is Kerr-McGee's Red Hawk.SPAROil and gas exploration in deep water has accelerated the need of ocean structures

21、suitable for these depths. A spar platform is such a compliant floating structure used for deep water for the drilling, production, processing and storage of ocean deposits. The follows gives a review on the technical development of spar platform, including the research on dynamic response, mooring

22、system, fatigue and coupled analysis and the design of heave plate and strake configuration.深海油气资源的大量开发加速了对适应深水环境的平台结构物的需求。Spar平台是一种用于深海环油气开采、生产、处理加工和储存的海洋结构物。下文介绍Spar平台的发展趋势及其关键技术的研究,包括平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、耦合分析以及垂荡板和侧板的设计研究。This paper presents a type of mini spar platform in deep water, which can be us

23、ed in the area of South China Sea. A detailed study of the motion response is carried out in frequency domain. And effect of water depth and tendon pretension on the motion response has been analyzed. The conclusion obtained from the paper is worthy of reference to conception design of spar platform

24、 in deep water.以南海S7海域为背景 ,提出一种深水轻型单柱平台 (mini-sparplatform) ,并对其在频域内的运动响应进行了详细的研究 ,还分析总结了水深及系索预张力的变化对平台运动性能的影响。所得结论对深水单柱平台的概念设计具有一定的参考价值。production in recent 2 decades. Special attention is paid to the FPSO (Floating Production Storage Offloading), TLP(Tension Leg Platform),Spar 

25、Platform and Floating Tower Platform.21世纪将更加重视深海石油的开发。本文回顾了近二十年来有关深海石油开发装置的 发展,简要介绍单体浮式生产系统(FPSO),张力腿平台(TLP),单柱平台(Spar及Floating Tower)的情况。随着科学技术的不断发展及深海石油开发经验的积累,浮式生产系统将更趋完善。这是第一个由非ABS Class的spar, 在马来西亚，technip设计，MSE 制造，DnV Classed. 好像叫Keikh?海洋采油SPRA平台组件SPAR是KMG（科麦奇）的，世界上第一个Truss Spar. Truss中间的

26、横隔板可以起到Damper的作用，能显著降低Spar的垂直方向的运动。取消了大直径的圆筒也改善了整个Spar涡激震动（VIV，vortex induced vibration)的特性。随后还出现了cell spar,由多个小圆桶连接在一起， hydrodynamic性能也有提高。VIV现在是Spar最头痛的问题。上图中的strake就是用来降低VIV的。                            

27、;                                                                     

28、          Truss SPAR至今为止，共出现了3种形式的SPAR，分别为：Classic Spar( 传统Spar)、Truss Spar（桁架式Spar）、Cell Spar（多柱式 Spar）。Spar平台（深水浮筒平台）现场组装的图片海洋钻井平台系统的组成半潜式的系统，总的来说，平台的系统有点和普通的船舶相似，它们是：1，压载系统 ballast system2，消防系统，fifi system ,包含fire water system , water mist system , delugesystem,

29、 foam system,      co2 extinguishsystem, water spray system按照每个平台基本设计的不同，会有其中的几个。3，舱底水系统， bilge system4，海水冷却系统，sea water cooling system5，淡水冷却系统 fresh water cooling system6，燃油系统 fuel oil system7，润滑油系统 lub oil system8，主机排烟系统 exhaust system9，废油系统,waste oil and sludge system10，透气溢流系统

30、 vent and overflow system11，测深系统 souding system 包含 manual soundong system 或者remote sounding system12，启动空气系统 starting air system13，平台空气系统，rig air system14，仪表与控制空气系统 instrument air system15，饮用水系统，potable system16，生活水排放系统 sanitary discharege system17，生活水供给系统 sanitary supply system18，盐水系统 brine system19

31、，钻井水液系统，drill water system20，钻井基油系统，base oil system21，泥浆供给系统 mud supply system22，高压泥浆排出系统 mud discharge system23，泥浆处理系统 mud process system24，泥浆真空系统 mud vacuum system25，井口控制系统 subsea control system26，分流器，高压管系系统 hp manifold and diverter system27，灌井系统 trip tank system28，除气系统 mud gas separator system29，

32、测井系统 well test system30，隔水套管张紧系统 riser tensioner system31，液压系统 hydaulicoil system32，泥浆混合系统 mud mixing system33，散货系统，包含bulk cement system 以及bulk mud system34，高压冲洗系统 high pressure washing down system35，甲板泄水系统 deck drain system36，快关阀系统 quick closing vavle system37，切屑处理系统 cutting handling system38，直升机加油

33、系统 helicopter refueling system39，排舷外系统 overboard discharge system40，刹车冷却系统 brake cooling system41，呼吸空气系统 breath air system42，推进器系统 ，包含 thruster hydraulic oil and lub oil system43，泥坑冲洗系统， mud pit washing system海洋钻井平台的承压系统按照顺序，我们一个接一个地来解释和阐述上篇列出来的系统。首先，对于压载系统。它的作用就是使平台能够相对自由的吃水，保持在深海中的稳性。简单地来说，就是用泵把船舷

34、外的海水抽到平台里面专门存海水的舱（压载舱）里面去，而且反向也能够把海水从舱里抽出来排到海里去。这个系统的大致的原理就是这样的。压载系统包含，1，海底门， seachest ，一个专用的从舷外抽水的地方（钢结构），在平台的最底层。2，压载泵，ballast pump , 离心泵，至少要两台。3，管路和附件，piping and fittings4，压载舱 ballast tank装海水的舱室，现在的船舶设计中都会把压载舱放在平台的最外面，并且分成一个一个独立的小舱。即使一旦有意外发生的话，就算一个舱破了的话，海水涌进来淹掉了，也不至于所有的舱都进水。泰坦尼克号我记得似乎是6个舱同时进水，整条船

35、也不会沉没。一样的道理。怎么来选择压载泵的排量和压头呢？首先我们得确定我们的压载舱总的容积有多大。然后根据要求，我们得确定在多少时间内能够把这些压载舱充满海水。很显然 排量X时间=容积，所以排量=容积/时间通常来说，我们生活在大气压中，初中我们就知道一个大气压可以支持760mm得汞柱，当然换算成水的话，大概有10米的水柱。我们的压载舱的高度，就能够决定我们压载泵的压头，如果压头是5bar，也就是说可以支持50m的水柱，泵可以把水送到50米高的地方。注：一个大气压就是1bar 。这样我们很容易地确定了泵的参数了，管路呢？ 管路的尺寸，可以由它里面的海水的流速来确定。泵排量=管的横截面级X流速海水

36、在管路中的流水不能太高，海水本身具有腐蚀性，流速高的话很容易造成管路的腐蚀。为了避免海水管的腐蚀，玻璃钢管广泛应用在压载系统中。海洋钻井平台之消防系统消防系统，和陆地上一样，平台上也会着火，一旦失火，不管是对于船舶，还是钻井平台都是一件很严重的事故。它可以直接导致平台的沉没。所以消防系统是平台上面一个关于安全方面的系统。Fire fighting system.各大船级社对消防系统都有比较明确的规定。首先来谈谈它的组成，包含：1，消防泵，其实也是大排量的离心泵，至少两台2，管路和附件，这个就不说了。3，保压泵，jockey pump， 为什么要有这样一个泵？大家都知道的，就算是在陆地上，你可以

37、看看你办公大楼上的一些消防栓，它们平常是不用的。除非是在失火的情况下才用。那么现在产生了一个问题，一旦失火的时候，我们的消防栓的水龙头里面必须立刻有水出来。这就意味着在消防栓里面要保持一定的压力。但是我们知道液体的可压缩性微乎其微，同时系统又是一个封闭的系统。所以这里就用到了一个小排量的保压泵。它的作用就是在平时的状态下保持系统中有一定的压力。可能有人会问，为什么不直接用大排量的消防泵。呵呵， 那就有点大马拉小车了，泵可能启动不到一秒，就会在管路压力监测控制系统的作用下停下来。4，消防压力柜，Hydrophore tank ，有些系统设计里面可能没有，它就是一个小瓶子，里面装一半液体，当然是海

38、水咯，一半是压缩空气。这样的一个瓶子就象喝了一半的雪碧瓶子一样，加入在瓶子的下面开一个洞的话，水自然会自动排出来。瓶子里的压力其实就是由里面的压缩空气决定的。很显然，保压泵就是往消防压力柜补水的，5,应急消防泵 ，很多情况下不是电动泵，而是柴油动力的。6，消防栓以及水龙带。 hydrant and hose . 又叫firestation。显然这些消防栓象大树的树枝连着树干一样连着消防总管，阀门一打开，水就可以留出来了。水龙带，一般人很清楚，白色的卷在一起的软管，它的一段是喷枪，一段是和消防栓相连的接头。在平台上它们至少是有10米长的哦。7，国际通岸接头 international shore

39、 connection 平台可以在靠港时候接岸上的消防水。对于消防系统各船级社有明确的规定，在任何一个消防栓中至少要有3.5bar的压力。在直升机平台上要保证7bar的压力。所以消防泵的压头H=3.5 + 最高的消防栓距离压载水线的距离delta H + 7 （bar）至于排量，该如何计算？ABS规范中，是这样描述的，消防泵的总排量不小于舱底水泵总排量的4/3，也就是Q=4*Q1/3When Q = total fire water pump capacityQ1 = total Bilge pump calculated capacity 舱底水泵的排量计算在各规范中有规定。海洋钻井平台之

40、舱底水系统舱底水系统，为什么需要这个系统？如果问这个问题的话，我们看看自己的家里，看看自己家里的厨房和卫生间的地板。你会发现在它们上面会开有几个泄水口。它们的作用就是为了排出地面上的积水。平台和普通的家庭住房有点不同，在机械处所的泄水可能会含有油的污水。在生活处所的泄水和普通家庭倒有些相似的地方。这个以后会谈到。通过上面的阐述，我们对舱底水有了一个大致的印象。现在定义这个系统的作用，舱底水系统 bilge system就是为了排出各个舱室的含油污水，把这些污水收集在一个独立舱室中，然后通过处理后，使得污水里面的含油量极少后，然后排到大海里面去，或者排放到平台的服务船上去。以此来避免海洋环境的污

41、染。或者说是减少对海洋的污染。这个系统包含：1，泄水口， scupper ，和我们家里面地板上的差不多。2，污水井， bilge well，是一个在甲板下面小盒子，别忘了它也是钢做的哦，容积很小，0.5m3左右。不是每个舱室都有污水井，通常在机舱 engine room ，泵舱pump room ，推进器舱 thruster room 这些重要的，最容易产生污水的地方才有。污水井里面会有泥箱 mud box相当一个过滤器啦，因为污水里面可能含油泥。还有一个自闭阀self-closing valve。为了是使各个舱能够分隔开来。3，舱底水泵，bilge pump ，它的作用是通过管路把污水井里面

42、的污水抽到一个专门存放污水的舱室 bilge holding tank，或者在紧急的情况下直接排放到海里去（比如舱破了，进海水了）。4，舱底水存储舱， bilge holding tank。5，油水分离器， bilge water separator 也叫oily water separator。它就是处理含有污水的设备，通过重力，或者吸附，或者过滤或者离心力等物理或者化学的方式净化污水，使得它里面的含油量小于15ppm，才能直接排到海里去。否则不能排放，或者重新回到舱底水存储舱等待再一次处理。这是国际海事组织，marpol公约里的要求哦。（防止海洋污染的公约）6，舱底水驳运泵 bilge t

43、ransfer pump，如果舱底水存储舱里面的含油污水的含油量很高的话，或者说几乎全部是油的话，通过这个泵直接抽到废油舱waster oil and sludge tank 里面去。7，管路和附件，这个有点讲究。管路的直径在各个船级社有要求的，至少2"，也就是DN50 。为的是尽快的排出积水。然后这个系统的管子还不是水平的，是有一定斜度的，为的是能够通过重力就能使污水排出。斜度 slope 一般是1：50。舱底水系统是平台上的一个关系安全的关键系统。因为一旦发生碰撞，加入一个舱进水的话，我们希望能够很快把水排出去，争取时间可以堵漏。所以这个系统的管路的管子厚度要厚一个等级，sch8

44、0或者xs。呵呵，估计有点专业了，这个是美国材料协会和美国石油协会把管子能够承受的压力通过换算得出来值（显然和管子厚度有关了）分出来的等级。自然是等级越高，管子越厚。舱底水泵：至少要2台它们是离心泵，它的排量在船级社中有明确的规定,bilge pump 需要有一定的自吸能力, 不一定是离心泵，还可以是螺杆泵，气动隔膜泵，往复泵海洋钻井平台之 海水冷却系统海水冷却系统，在我们的平台上，很多机械在运行的时候都会产生大量的热量。比如柴油机，它燃烧柴油推动活塞做功，通过曲轴把能量传递出去。在这个过程中，摩擦，燃烧产生的热量都会使金属产生疲劳，或者会使机械的过热保护装置启动，使机械停止下来。，上面仅仅是

45、一个例子，平台上有很多机械设备需要冷却。比如液压单元，发电机组，变频器，空气压缩机，高压泥浆泵，绞车，推进器刹车片，推进器液压单元等。在海上最容易得到的冷却介质就是海水，成本几乎是零。海水冷却系统的作用就是，利用海水作为冷却介质进行热交换，保证我们的系统和设备在一个正常的，稳定的工况下工作。说明一点，海水是有腐蚀性的，让它直接接触去冷却设备的话，就很容易造成机械的腐蚀。在现代的平台，包括船舶设计中，中央集中冷却系统，应用的最广。这个系统包括：1，海水冷却泵，大排量的离心泵。2，管路和附件，HDG 热浸镀锌的钢管。3，热交换器，cooler，有板式和管式的两种，冷却效果板式的比较好一点，所以用的

46、要多。说明一下，冷却器是个什么东东，打个比方，把一杯装满开水的杯子放到冷水里面，一段时间以后，杯子里的水温会下降，外面的水温度会升高。只不过热交换器里面一边通过的是低温的海水，另一边通过的是相对高温的淡水，大家把温度平均一下。呵呵，就这么简单。我们得知道整个平台需要利用淡水冷却的设备的总的功率和流量。如果分几个冷却系统的话，那么要确定这个系统需要淡水冷却的设备的总的功率和流量。Q*T=q1*t1+q2*t2+q3*t3+q4*t4+q5*t5+ ;P = m*c*dt ;而P=Q*1000*4.2*dt/3600 (KW)where:t =Temperature, c0dt = Tempera

47、ture differenceP = Power ,kwQ = Flow capacity ,m3/hc = Spesific Heat Capacity ,J/kg Km = Mass ,kg相加出来的总的流量就是淡水冷却泵的流量，相加出来的总的功率淡水冷却泵的总的功率，最后通过功率平衡这个桥梁，利用P=Q*1000*4.2*dt/3600这个公式 ，就可以计算出海水冷却泵的流量。压头由淡水系统的设计压力决定，海水冷却系统的压力要比淡水冷却系统低。为什么会这样呢，可以想象的到，一旦冷却器破损了，可以允许淡水漏到海水系统里面去，但是不允许海水漏到淡水里面去，以免造成整个淡水系统的损坏和污染.新

48、型半潜钻井平台 D90            韩明良，尹仕傲，李敬高，王媛媛    （烟台来福士海洋工程有限公司，烟台 264000）摘 要：首先回顾了石油钻井平台的进化过程，然后分船舶和钻井两部分，介绍了新型第六代半潜钻井平台D90 的各系统的组成、作用、主要设计参数，也提及新的合拢工艺.0 引言随着世界油价的不但攀升和陆地原油不断枯竭，石油开采也从陆地一步一步向深水海洋发展，分别经过了从陆地钻井、潜入式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台到钻井船等几个阶段1.海上钻井是在追踪陆

49、地油田在海底延伸的过程中开始的.1920 年，美国在委内瑞拉的马拉开波湖进行石油普查钻井.到了上世纪60 年代末期，欧洲许多国家在北海海域陆续开始油气勘探，并使北海成为世界上油气勘探开发最活跃的地区；上世纪70 年代初，全世界有75 个国家在近海寻找石油，其中有45 个国家进行海上钻探，30 个国家在海上采油；上世纪80 年代，全世界从事海上石油勘探开发的国家或地区超过100 个.目前，世界各国在海上寻找石油、天然气的活动正在向深水、超深水发展.半潜平台的分级为6代，分级的最主要标准是作业水深.第5 代的作业水深在1 524 m（5000英尺）左右，第6 代则达到3 048 m（一万英尺）甚至

50、更多.半潜石油钻井平台是高技术、高附加值、高投入和高产出的海上油田重要装置，是船舶工业和海洋工程工业的结合物.由于它包括船舶和钻井两部分，而造船的工程师往往不懂钻井，钻井的工程师往往不懂造船，所以海洋平台显得比较神秘.本文以新型第六代半潜钻井平台D90为例，予以系统的介绍，希望能对我国致力于海洋石油钻井平台工程方面的人士以参考.1 D90 半潜式钻井平台本体D90是半潜式钻井平台中的第六代，它的工作水深3048 m（截止到2008年7月1日，能达到这一水深的在建半潜式石油钻井平台世界只有3艘），入DNV船级社，船东是意大利的Saipem，平台服务于墨西哥湾，挂利比里亚国旗，计划交船日期是200

51、9年11月5日.D90基本参数：平台总长115.0 m、型宽78.0 m、管架甲板高度42.4 m，浮筒长110.0 m、宽16.0 m、高11.6m，立柱长16.0 m、宽16.0 m、高22.0 m，上层平台长74.0 m、宽74.0 m、管架甲板长77.0 m、宽78.0 m，工作吃水23.6m，排水量52 932 t.工作环境温度-2040，海水温度035.图1是D90平台的模型图.相比于钻井船，半潜式钻井平台的抗风浪能力、深水时稳性和人员的生活舒适性都是最佳的，D90的设计建造按照在风速70 kn和浪高14.5 m的环境下能正常工作.1.1 船体方面船体方面包括浮体、立柱和上层平台甲

52、板.1）浮体提供浮力，保证整个平台要能半潜在海洋中.D90 浮体设计两个平行的浮筒，浮筒为简洁的长方形结构，只有首尾设计成圆弧型.浮筒的内部结构由若干个纵横隔舱组成，以保证其结构的水密性和强度，每个浮筒的纵中都设有管隧，管隧高度设计为2.44 m、宽度2.54 m.浮体内部分别布置有压载水舱、钻井水舱、饮用水舱、燃油舱、基油舱、泥浆舱、泵舱、锚链舱和推进器舱等.推进器舱每个浮筒设4个，且每端的推力器都错位布置，以达到减少互相干扰提高效率的目的.2）立柱一方面是将上层平台支撑在浮体上，另一方面在平台处于半潜状态时，提供一定的水线面，使平台获得稳性.D90 设计为四根立柱，除常规的设有管路和电缆外

53、，每个立柱内都设有电梯和楼梯.左右立柱间分别安装两个圆桶撑杆，撑杆内部进行结构加强.3）上层平台甲板在水面以上，布置着几乎全部钻井机械，平台操作设备，物资储备和生活设施.包括主甲板、中间甲板、管架甲板、第四甲板、第五甲板和直升飞机平台甲板.（1）主甲板和中间甲板主要布置发电机组及相关配套系统设备，液压动力单元、水泥、泥浆、盐水和重晶石等舱室.（2）管架甲板的中心设计为钻井月池，长42 m，宽8 m，月池上安装钻塔，围绕钻塔的工作区，统称钻井区，包括钻杆套管（RISER）存放区，采油树存放区、采油树行吊，防井喷装置（BOP）存放区、防井喷装置行吊和相关舱室；钻杆的存放区、相关吊车，以及钻井工具存

54、放区.（3）管架甲板、第四甲板和第五甲板布置有上层建筑，主要为三层生活区，定员160 人.上层建筑在艏部左右对称布置，远离钻井区和机舱，设计为一人或两人间，力求安全、舒适和人性化.另外为平台工作用的会议室、海图室、无线电室和控制室等也布置在上层建筑内.上层建筑上部还设计有直升飞机平台，飞机平台按满足M18 直升飞机和EH101 直升飞机的起降设计.（4）救生设备：设计有四个全封闭柴油驱动的救生艇，能够达到320 人的救生需要，分别布置在平台的艏艉，14 个容量为25 人的救生筏，还有足够的救生圈和救生衣等，另外配备了满足SOLARS 要求的一艘6 人快速搜救艇，安放在船尾.还有其他满足平台要求

55、的烟火探测和灭火设施.1.2 轮机方面轮机方面包括柴油发电机组及辅助系统、其他系统和推进器.1）柴油发电机组选用八台瓦锡兰柴油机，机舱数目设为4个，这样的设计可以有利于降低总装机容量和单个发电机的容量，提高安全性，保证满足DP-3的要求.2）辅助系统包括启动和控制用压缩空气、进排气、燃油、滑油、冷却水和自动控制系统等.燃油系统采用4台螺杆泵，每台容量40 m3/h.3）船舶其他系统包括压载水、舱底水、锅炉、消防和通风空调系统.4）推进器选用8 台全回转电驱动不可伸缩的定距桨，每台桨包含4个叶片，功率4.3MW，每台有独立的液压动力单元控制，能够满足平台的工作需要.1.3 电气方面动力装置采用8

56、 台发电机组并车运行的模式，每台容量5 400 kW，11 000 V，60 Hz，720 r/min，0.8 pF.配电板分为11 000 V屏、690 V屏、440 V屏、230 V屏和钻井设备专用屏.本平台采用ALSTOM提供的DP-3 模式，即动力定位系统，它由计算机控制，可以使钻井平台在水中不管风、浪和水流有多大，都始终保持在一个位置上，相对于DP-2，DP-3 提高了动力定位的冗余，保障单个故障情况下的平台定位要求，对钻井作业的安全性、可靠性和作业效率非常有利.1.4 舾装方面采用2 台主钩100 t、辅钩15 t的50 m长吊臂的360°旋转式吊车，安装在平台的左右舷侧

57、正中它不仅满足供应要求，也能够有能力执行起吊所有螺旋桨的功能.锚泊系统为4 台双鼓绞车.平台另外还装有一套拖曳设备.2 D90 的钻井设备、工作流程及各系统的作用D90 石油钻井平台配备了目前最先进的钻井设备和液压双塔系统，既能深水钻井又有较高的作业效率.包括钻井、管路操作、泥浆泵、钻井水和水泥系统，仪表与司钻房、井控设备、测井设备和采油树等1）钻井系统的核心是钻井塔，塔高55.3 m，拥有所有的钻井功能，主要包括钢结构井架、绞车、天车、游车、顶驱装置、泥浆直管、水泥直管、液压管路、正常照明和航空警告灯等.钻井动力上部来自两台液压顶驱装置，下部动力来自主甲板安装的旋转平台，平台既可以顺时针也可

58、以逆时针旋转，旋转平台由两台液压泵驱动，每台扭矩46 kN·m，转速020 r/min.双塔钻井系统的工作流程：主系统首先采用36in钻头，当钻井深度在150 ft400 ft左右，主系统钻头退出，辅系统下放30 in套管，套管到位后，启动水泥系统将套管固定；主系统改用26 in钻头，当钻井深度在500 ft1 500 ft左右，主系统钻头退出，辅系统移动BOP防井喷装置并与RISER管相连，主系统下放20 in套管，套管到位后，启动水泥系统将套管固定，辅系统下放并安装BOP，随后安装RISER管缩紧定位装置；主系统改用17½英寸钻头，当钻井深度在2 000 ft4500

59、ft左右，主系统钻头退出，辅系统下放13in套管，套管到位后，启动水泥系统将套管固定；主系统改用12¼in钻头，当钻井深度在5 000 ft12 000 ft左右，钻头退出，辅系统下放9 in套管，套管到位后，启动水泥系统将套管固定；钻井达到预定深度，停止钻井，下放安装采油树并安装相应管路开始采油作业.2）管路操作系统主要是垂直管路、水平管路和RISER管路操作系统.管路主要有三种：钻井管（下接钻头上连顶驱装置）、套管（由水泥固定在地下，钻杆在套管内工作）、RISER管（上连接平台、下通过BOP等与套管连接）、套管和RISER管共同组成密闭区域，使钻杆隔离了海水.D90管路系统的操作

60、完全采用自动作业系统，钻井工程师只需在司钻房内通过手柄、触摸屏和显示屏进行钻井作业的监视和控制，用机械替代人的双手，用程序控制机械的动作，实现作业区域无人化.为了实现这一自动化，特增加了下列主要设备和系统：关节吊（吊装甲板上的钻杆）、猫道机（水平运输钻杆）、鹰吊（将钻杆从水平位置变为垂直位置）、垂直排管系统、铁钻工（钻杆拆/接）、鼠洞、液压动力卡瓦、防碰撞系统、CCTV系统和钻井视图等.3）泥浆泵系统的主要作用是为钻杆冷却和为钻头润滑，并防止其他液体进入钻孔.主要过程是由泥浆泵将泥浆池中的泥浆通过标准管路、软管和钻杆通道输送到钻头顶部，回流的泥浆经过振动筛过滤，进入沉淀舱、除沙脱气后，而后进入

61、泥浆舱.D90 选用了四台AKMH产的泥浆泵，每台2 200HP.见图2.  4）钻井水系统选用两台防爆离心泵，每台容量100 m3/h.5）水泥系统由两台驱动用柴油机，搅拌柜、管路、阀件和仪表组成.6）仪表与司钻房：司钻房设置在平台中心部位，内部布置舒适的工作环境，配备空调、太空座椅、监控和操作台，几乎是所有的钻井、泥浆、RISER管和油气探测信息等都能通过相关仪表和液晶屏幕监控，所有的操作都可以自动和手动两种操作模式.见图3.7）井控设备.包括BOP 的一整套防井喷设备.8）测井设备设有两套燃烧塔，塔的长度为84 ft，带燃烧头，内管和相关的控制器.燃烧塔通过铰链和平台甲板联系在一起，分别布置在艉部的左右.9）另外设计有6 个RISER管的拉紧和调节装置，它是可以抵抗波浪运动的升沉补偿装置，是D90 平台的关键设备，每套拉紧装置16.8 m，242 t.3 建造中的新工艺因为主甲板就高达35.40 m，