深水半潜式钻井平台设计

shawship

中国船舶工业集团公司海工部总工程师李小平先生　　
    我借这个机会跟大家交流一下深水半潜式钻井平台设计的想法。 　　
    主要分成四个方面，先讲一下深水半潜式钻井平台的基本情况和技术发展的趋势。 　　从这个图片大家知道深水半潜式钻井平台主要是两个浮体，从系统的角度来讲是三大系统，船用系统、钻井系统、定位系统。半潜式钻井平台，浮式的平台抗风浪能力比较强，能够适应水深范围的开采。目前世界上能在大于1500米水深进行深海钻采作业的只有钻井船和半潜式平台两种移动式装置。 　　它的技术特点，一个是它的应用性比较好，具有很强的抗风能力，包括它的作业面积，适合在深海进行作业，既可以作业，也可以作为钻采的平台。 半潜式平台应该是高端的平台，目前的造价在7个亿美金左右，中国已经开始进入半潜式平台的建造。 　　我们国家上世纪80年代，建造了“勘探三号”。目前国内也有一些船厂，正在建3000米，现有的装备水深只有500米。目前这个平台已经进入了完整性的建造阶段和系统的调试。 　　这个是目前最新的状态，前两天井架吊装完毕。 　　现在油气资源的开发逐步向深水发展。深海油气资源，虽然有一段时间，但还是处于前期阶段，正在开发的区域主要在墨西哥湾和北海，还有未开发的我们国家的南海，包括巴西，海洋油气资源是非常丰富的。 　　从技术发展的特点来看，钻井深度也是越来越深了，逐步超过了3000米。越到深海，环境越来越恶劣。另外装备大型化，载荷大于10000吨。 　　这张图片越到深海，面临的挑战和困难越大。这是墨西哥湾两次飓风，对平台多少有一些损害。深海台风、季风带来的损害是非常大的。这个是对于油气开发装备不是很好的事件，就是墨西哥湾的漏油事件，对海洋的污染，生态的影响非常大。确实油气开发是一个高风险的行业，这个事件发生之后，开采的要求越来越高了，可能会出现一些新的标准。 　　我们看到国外的主流平台的特点，也就是两大类型，一个是四立柱的，虽然外形看上去差不多，但还是有一些差异的。左下角这个是更适合恶劣的环境。 现在第六代的半潜式平台，工作水深3000米了，我就不展开讲了。基于它的特点，四立柱，减少建造的连接点，降低建造费用，另外可变载荷7000到9000吨。另外排水量控制在50000吨到54000吨。独立设置二机舱、二配电板舱，四推进器舱、四泵舱。DP3独立设置四机舱、四配电板舱、八推进器舱、八泵舱。 　　另外一个海洋环境条件是一个非常重要的设计思路。包括正常的作业钻井。对于一个平台来说，是一个非常关键的操作。实际上半潜式平台是布置型的，都是相当复杂的，上部区域主要是围绕着钻井系统进行布局。现在的井架系统是两种，一种是双井架，一个是单井架。 　　隔水管存放，有立放也有平放的，一般考虑7500立放和2500平放较佳。四机舱的布置在四个角上，DP2通常是在平台的甲板。 　　一个半井架，双井架的功能都可以实现，在钻井作业的时候，井架的系统也可以进行套管，应该说它的结构更紧凑，重量相对来说比较经济，它的功能也是同样实现了。 　　第三个方面，半潜式平台的系统以及设备的配置情况。锚泊定位，目前是8点，一个是12点，基本上500到600米水深的时候，采用自带锚链。动力定位，是DP3，对应不同的等级配置是不太一样的。压载系统，也是半潜式平台一个非常重要的系统。钻井系统这一块，国外这几个主流的3000米平台，井架、绞车配置大同小异。 　　我想重点讲一下3000米平台设计主要的关注点。海洋工程这一块，不一样的地方，有一个总体概念和基本的设计。总体概念方案也是非常关键的，它是在确定一个平台的图象，另外海洋环境条件，平台运行环境，都是需要我们重点关注的。 　　第一个总体概念方案，围绕业主的要求，未来作业的海面，设计标准，投入的规模确定一个总的方案。从环境条件，从总体布局，从结构，从这些设计的论证确定用户需要的总体概念包。首先海洋环境条件是非常关键的参数。有时候海洋环境确定得太高的话，你的作业效率和成本非常高，如果设定得低的，海洋作业的效率就会低一点。海洋环境的设计关系到动力定位系统的设计，包括平台综合性能指标建造成本以及综合能力。 　　平台运动性能、稳性、可变载荷等综合性能指标的平衡。平台运动性能良好，平台具有足够的稳性储备。 　　第四个方面是总体布局，对于一个平台来讲是非常非常关键的，我们参与981的项目，带来了设备容量的变化，包括一些管线和电缆的设计。所以对平台来说，碰到很多挑战。无论是上部区域的配置是相当复杂的。下浮体里面有泵舱、压载舱等，也是布置上相当复杂，我们也是跟外高桥一起合作，不断优化总体的布局，最终解决了布置上的困难问题，是一个非常紧凑的布置平台。 　　第五个方面，就是重量控制，是设计的重中之重，平台重量的空气对平台的稳定性、可变载荷都有很大的影响。要通过自己的积累，在前期是很难确定的，在新设计的时候，对重量的控制是相当困难的。从前期到后面的设计，包括建造的控制是非常关键的。我们要确定重量控制的很精准的要素，包括材料的选用，焊接的工艺，包括设备的选型等等各个环节都是以重量控制的要素，最后是称重，平台的重量对于平台稳定的因素是非常大的。 　　第六个方面是结构设计，因为本身结构是平台的载体。包括强度的设计，包括碰撞，这个结构的设计，需要非常复杂的，这里是一个流程，实际上对平台关键结构区域的分析也是非常关键的。 第七个方面，系统的集成设计，第一个是钻井系统，本身这个设备，还有平台总体设计上，包括八个方面。还有一些区域的布置，基本上钻井从立柱到下面，基本上这个区域都有。压载系统这一块，跟常规的船舶相比，是比较特别的压载系统，压载舱的数量特别多。另外它的要求，平台破损之后，它的首尾差比较大，所以对压载的要求比较高。对于整个压载系统的压载功能分析，压载管线的布置，跟其他的管线也是非常复杂的。还有网络定位系统，基本上在1500米系统，对于网络定位是一个非常关键的系统。从它的定位分析，从某个形式的选择，都是非常关键的，就不做展开了。 　　动力定位系统也是非常重要的，是一个核心的系统。在超过1500米水深基本上用动力定位系统。包括三个方面，动力定位控制，推进器控制，系统器的转移。 　　还有电力和电站，都是在3万多到4万，我们对于各种工况的电力计算，包括电力系统的设计都是非常复杂的。电力系统的配置，四个机舱，四个配电板。空调通风系统这一块，是比较常规的系统，但是对于平台来讲，也是一个非常复杂的系统，另外平台因为人员比较多，所以空调机组也比较大，所以综合来讲，空调通风系统布置也是非常复杂的。我们到韩国的平台上、新加坡的平台上去看，确实是非常复杂的。　　下面讲讲接口的这一块，对于我们平台的总体设计单位，钻井系统和供应系统的接口系统供应也是非常关键的，包括电气的控制方面。中空系统，对于海洋工程来讲，各个系统信息的集成是一个核心的系统，是一个模块化的系统，主要对于动力定位、推进器、功率管理、平台监控系统等等。 　　最后一个，主要长线设备的订货。设备订货周期是非常长的，少则一年，多则一年半，钻井系统、主电站，推进器，机舱泵、通信系统，都是一个长线设备。 　　以上简单介绍平台设计的情况，海洋工程是我国的一个热点，也是一个新的经济增长点。我们国家南海尤其开发，作为我们船舶工业来讲，希望海洋石油界加强合作，共同努力，为我们国家南海的开发共同做出贡献。（完）

shawship

与大家一起分享总工程师的设计理念，对于做基础设计的童鞋很有帮助的

baker11

要是把文中提到的图片附上就更完美了

shawship

呵呵，图片是没有啊，不好意思

dielianhua19

好好研究研究 这个段话  呵呵 楼主能否提供些参考资料呢  很多东西说的很概括