半潜钻井辅助船锚泊定位系统简介
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第四代半潜式钻井平台动力定位系统设计简介【摘要】动力定位(DP)系统广泛应用与海洋工程机各种特种船舶,中集来福士建造的COSL项目就是第四代半潜式钻井平台的典型代表,文章简要讲述了DP系统的起源、定义和应用、入级符号,并以COSL项目为实例概括介绍了DP系统的设计、故障模式与影响分析等。
【关键词】海洋工程;第四代半潜式钻井平台;动力定位系统;故障模式与影响分析1 起源动力定位(DP)系统最早起始于20 世纪60年代的海底钻井作业。
随着向更深海的不断推进,自升式钻井驳等近海钻探装备难以满足深海作业的需要,而深海锚链定位作业又非常复杂,且成本高昂。
由此便开始了DP系统研究和应用的技术探索。
2 定义和作用DP系统是当环境条件发生变化时,由集控手操或自动响应系统,通过水动力系统的作用是船舶位置和航向保持在环境条件限定范围内。
DP系统的环境条件主要指风、浪、流等环境力。
船舶在环境力的作用下,会产生六个自由度的运动,即纵荡、横荡、升沉、横摇、纵摇和艏摇。
事实上,DP系统主要是控制船舶在海平面上纵荡、横荡和艏摇三个自由度运动,由推进器产生适当大小的推力和力矩,以抵消环境力,从而使船舶尽可能保持预设的位置和航向。
如今,DP系统的功能已经不仅仅局限于使船舶定位于海洋石油钻探船舶和平台,也广泛应用与布缆船、铺管船、起重船、平台供应船、科考勘探船等特种船舶。
3 入级符号DP系统包括所有直接或间接影响船舶定位能力的设备、电缆、管路和通风等,其安全可靠性取决于所有这些方面的冗余程度,根据DP系统的不同冗余程度,各船级社可授予相应的船舶符号标志,如表1所示。
本文将DP系统设计分成系统原理设计和详细生产设计两大部分。
系统原理设计,分为动力、控制和参考基准三部分。
动力部分,分为发电、配电和推进系统;控制部分,包括电力、推进系统的自动或手动控制,以及位置测量控制系统;参考基准部分,就是各种提供船舶位置、环境和状态信息的测量系统及其传感器。
第九章移动式钻井平台的锚泊定位系统第一节锚泊定位概述1、锚泊定位系统它是在海底设置固定的基底设备,用锚泊线将水面系留物(平台)与基底设备联系起来,从而限制系留物(平台)的漂移2、锚系的组成它是由锚(基底设备)、锚链(锚缆)、锚机、锚架、锚浮标等组成。
锚系的分类移动性锚系暂时性锚系永久性锚系3、平台对锚系的要求(1)自升式平台要满足升船前的锚泊定位要求要满足锚泊定位后的移船就位要求要满足拖航过程中对锚泊的要求(2)半潜式平台定位要求最大漂移半径〈5~6%水深常为漂移半径〈2~3%水深拖航与就位的要求控制平台的漂移确保平台的生存拖航时,与自升平台相同移船就位的要求(3)浮式平台的锚泊要求最短出链长度要求:该长度应该大于锚链承受极限张力(1/2锚链破断张力)时的悬链长度,以保证锚前面始终有一段锚链水平躺在海床上,使锚总是承受水平拉力。
锚链张力(锚抓力)试验:即预计的最大锚链张力试验,一般不超过锚链破断张力的1/3。
如张力试验达不到要求,要调大锚爪角,或增加串联锚等。
锚链预张力:根据当平台位移达到5%水深时,锚链张力达到其1/3破断张力来确定4、锚泊系统的布锚方式临时锚泊 定位锚泊第二节 锚泊系统的静力分析一、悬链线它是一种具有均质、完全柔性而无延伸的链或索自由悬挂于两点上所形成的曲线 悬链线方程0cos )cos()(=-++θθθT d dT T (1) 0sin )sin()(=--++wdl T d dT T θθθ (2) θd 很小时,1cos ≈θd ,θθd d =sin忽略θdTd ,则0cos sin =-dT d T θθθ (3) 0sin cos =-+wdl dT d T θθθ (4) 由(4)得:)cos (sin 1θθθd T wdl dT -=,代入(3)得:θθθθθθθθθθθsin cos sin cos )cos (sin cos sin 2d T wdl d T wdl d T -=-=∴ wdl wdl wdl Td θθθθθθθθθθcos )cos (sincos )sin cos (sin sin cos 222=+=+=(5)由(3)得:θθθd dTT sin cos = 代入(4)得0sin sin cos 2=-+wdl dT dT θθθ∴ dl w wdl dT θθθθsin )sin sin cos (2=+= (6)又∵dl dx θcos = (7) dl dy θsin = (8)b b a a o T T T θθcos cos == (9)即悬链线的水平张力相等,由⑹和⑻式,得wdy dT =在a,b 段上积分:⎰⎰=b aT Tywdy dT 0 wy T T a b +=∴ (10)由(5)式得:θθcos w Td dl =,代入(8)式得: θθθcos sin w Td dy =由于θcos o T T =,代入上式得:θθθd w T dy o 2cos sin =积分:θθθθθd w T dy ba o y⎰=⎰20cos sin )11()cos 1cos 1(22+-+=-=∴a b o abo tg tg wT wT y θθθθ (11)同理由⑸和⑺式得 θθd w T dx ocos 1=θθθθd w T dxb a oy⎰=⎰cos 10 )]]()([)1ln()1[ln(1122a b o a a b b o tg shtg shwT tg tg tg tg wT x θθθθθθ---=++-++= (12)由(5)式得:θθd w T dl o2cos 1=θθθθd w T dl b ao l ⎰=⎰20cos 1)(a b o tg tg wT l θθ-=(13)注意:a 点并未与海底相切((9)—(13)是锚链线静力分析的基本公式二、锚泊线静力分析1、 单一成分锚泊线以0=a θ,0T T a =,并将b θθ→,b T T →,y h →,x s →代入⒀ ⑽ ⑿ ⑾ 则可得如下的公式:o T wl tg =θ (14)22)(o o T wl wh T T +=+= (15))()(11θtg shwT T wl shw T s o o o --==(16)]1)([]11[]11)([22-=-+=-+=o o o o o T ws ch wT tg wT T wl wT h θ (17)以上公式共有七个变量:θ、w 、l 、T 0、T 、h 和s如果已知h 、w 和锚泊线上端所受的水平力Q (Q =T 0)便可由上述公式求出l 、T 、θ、s 若已知h 、l 、w 则可求出最大外力Q m 及θ、T 、s若实际所受外力Q<Q m ,则锚泊线未全部提起,则可根据 h 、w 、Q 计算出实际提起的悬垂长度l 及其它参数若Q>Q m ,则锚泊线全部提起且下端倾角必大于零这时应根据公式⑼至⒀计算各相关参数 2、二成分锚泊线注意各符号的意义 o T Q → 便得:Q l w l w tg )(22111+=θ (18) Q l w tg 222=θ (19)2222112211)(Ql w l w l w l w Q T ++=++= (20))]()([211111θθtg sh tg shw Q s ---=(21))(2122θtg shw Q s -=(22)21s s s += (23)]11[221211+-+=θθtg tg w Q h (24))11(2212-+=θtg w Q h (25)21h h h += (26)上面九个公式中共有十四个变量:若已知w 1、l 1、w 2、l 2、h 便可计算出保悬链线下端张力水平时,其上端所能承受的最大水平外力Q m 及其他参数(采用迭代法,先假设一个Q 值) 迭代法先假设一个Q 值,代入(18)、(19)式可算θ1、θ2。
锚泊定位
用锚及锚链、锚缆将船或浮式结构物系留于海上,限制外力引起的漂移,使其保持在预定位置上的定位方式。
英文:anchor mooring positioning 。
锚泊定位常用于钻井船或半潜式钻井平台上。
目的在于限制和减小它们在风、浪、流作用下的运动,以减少由于过度运动所造成的停钻时间。
风、浪、流可能来自不同方向,一般采用呈辐射状的多点锚泊系统。
为最大限度地减小运动,在强度许可条件下将每根索链尽量收紧。
一般多用链,因链较重,吸收动载荷的能力较强。
锚泊定位水深通常可达200~300米,更大的水深则可用索或上段为索、下段为链的索链组合系统,其水深可达800~900米。
但深水中亦有采用动力定位者,或锚泊定位与动力定位并用,浅水时用锚泊定位,深水时用动力定位,或以锚泊定位为主,大风浪时使用动力定位协助。
半潜钻井辅助船锚泊定位系统简介
莫丽平
【期刊名称】《广东造船》
【年(卷),期】2015(034)003
【摘要】本文介绍了半潜钻井辅助船锚泊定位系统原理、布置和设备.某92 m半潜钻井辅助船的锚泊定位系统采用八点悬链线锚泊;锚机分布在船管子架甲板的4个角落;设备采用存绳绞车和摩擦绞车组合,钢丝绳连接海底的锚.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】莫丽平
【作者单位】广东中远船务工程有限公司,东莞523146
【正文语种】中文
【中图分类】U674.3812
【相关文献】
1.深水半潜平台锚泊辅助动力定位系统锚链布置方式影响分析 [J], 王溢俊;王磊;蒋圳佯;陈诗洋
2.深水半潜式生产平台锚泊定位系统配置简述 [J], 潘方豪;单铁兵
3.半潜钻井平台动力定位与锚泊混合定位控位能力分析方法研究 [J], 张本伟;杨清峡;梁园华
4.基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析 [J], 孙巧雷;夏成宇;王鹏;鄢标;王杰;肖苏宸
5.深水半潜平台锚泊辅助动力定位系统功率消耗研究 [J], 孙攀;王磊;王亮
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半潜式钻井平台一种海上钻井装置。
上部为工作甲板,下部为两个下船体,用支撑立柱连接。
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。
半潜式钻井平台,又称立柱稳定式钻井平台,是大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台,是从坐底式钻井平台演变而来的。
半潜式钻井平台,又称“支柱稳定平台”,它是在坐底式钻井平台的基础上发展起来的。
它的结构与坐底式基本相似,下部为一浮筒构架,上部为平台。
它与沉底式不同之处在于:它在工作时不是座在海底,而是像船体一样漂浮在海面上。
当水深较浅时,半潜式平台的沉垫(浮箱)直接坐于海底,这时,将它用作坐底式钻井平台。
当工作水深>30m 时,平台漂浮于海水中,相当于钻井浮船。
到目前为止,半潜式钻井平台已经经历了第一代到第六代(可钻3000米)的历程。
它是目前应用最多的浮式钻井装置。
据统计,目前世界上的深水半潜式钻井平台可钻3000多米深,而国内钻井深度一般在300m以内。
半潜式钻井平台主要由上部平台、下浮体(沉垫浮箱)和中部立柱三部分组成。
上部平台任何时候都处在海面以上一定高度。
下部浮体在航行状态下是浮在海面上,浮体的浮力支撑着整个装置的重量。
在钻井作业期间,下部浮体潜入海面以下一定的深度,躲开海面上最强烈的风浪作用,只留部分立柱和上部平台在海面以上。
正是因为在工作期间半潜入海面以下这种特点,被命名为半潜式钻井平台。
这种钻井平台在水深较浅时,也可以坐在海底进行钻井,与坐底式一样。
上部平台半潜式是从坐底式发展而来,所以上部平台部分,与坐底式平台类似,但比坐底式平台要先进得多。
上部平台一般也分成两层,上层为主甲板,下层为机舱。
主甲板上主要放置钻机、井架、钻具、起重设备、消防、救生设备、各种工作间和生活区(一幢楼房),还有直升飞机平台等。
下层甲板即机舱内主要是机泵组,固井设备,泥浆循环系统,以及各种材料库罐等。
平台的尺度都相当大,所以有很高的自持能力。
钻井平台各系统简介不知道从什么时候起,石油的价格节节攀升。
能源越来越紧张的今天,很多国家把目光从陆地转向了海洋。
自从世界上第一个海洋钻井平台制造出来以后,海洋工程有了长足的发展。
在几十米甚至上3~4000米深的海底钻一口井并不是一件容易的事,因为在海上环境的复杂多变以及恶劣。
经常要承受巨浪和暴风的袭击。
而钻井又要保持一个相对稳定的作业环境。
才能把一根根长长的钻杆钻进海底。
钻井平台从近海到深海,主要可以分为座底式,自升式,半潜式、钻井船等。
座底式是指,平台的结构直接座在海床上,几乎和陆上钻井没多大区别。
所以它们的可钻探深度很有限。
只能在几十米的水深的浅海区域作业。
自升式,又叫jack-up。
顾名思义,这种平台可以象千斤顶一样可以升降它的高度。
它典型的特征就式3-4条腿。
高高的绗架结构。
上面安装又齿条。
平台本体安装有齿轮。
它们一起啮合,传动。
在到达钻井区域的时候,腿就慢慢的伸到海床上。
平台就靠这几条腿站在海里了。
因为考虑到拖航的稳性,腿不能太长。
所以这种平台一般在120~150米水深的近海区作业。
半潜式,最新的已经到了第6代了。
这种平台综合了钻井船和坐底式驳船的优点,是漂浮在海面上的。
这样的话,它们就可以在更深的水域工作了;船体灌放水,可以调节吃水深度,保持船体稳定。
塔的下部是相当容积的浮筒,上面是若干个中空的立柱,支撑着上部平台平台上面是全部的钻井装备和必要的生活设施。
整个平台靠浮筒浮在水面。
它们带有2~3级动态定位系统,海底声纳定位系统,卫星定位系统等来保证平台的相对稳定的坐标。
它们有各种位移补偿装置来补偿海况带来的不稳定状况。
钻井船,钻井船是设有钻井设备,能在水面上钻井和移位的船,也属于移动式(船式)钻井装置。
较早的钻井船是用驳船、矿砂船、油船、供应船等改装的,现在已有专为钻井设计的专用船。
目前,已有半潜、坐底、自升、双体、多体等类型。
钻井船在钻井装置中机动性最好,但钻井性能却比较差。
钻井船与半潜式钻井平台一样,钻井时浮在水面。
浅谈半潜式钻井平台锚泊辅助动力定位摘要:本文主要对半潜式钻井平台锚泊辅助动力定位进一步分析。
半潜式钻井平台作为深海油气开采的重要装备,其定位的安全性、可靠性和经济性非常重要。
关键词:半潜式;钻井平台;锚泊辅助动力定位引言:随着海洋油气资源开采逐渐向深海迈进,人们对深海油气开采大型设备的定位研究也越来越重视。
锚泊定位受到水深的限制,成本增加,抛锚困难,定位不精确;动力定位虽然不受水深的影响,但巨大的燃料消耗大大增加了成本。
锚泊辅助动力定位结合了二者的优势,不仅能够精确定位,而且减小了燃料消耗,减低了成本。
一、半潜式钻井平台的简述半潜式钻井平台,又称立柱稳定式钻井平台。
大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台,是从坐底式钻井平台演变而来的。
半潜式钻井平台是一种浮动型的大部分浮体在水面以下的移动式平台,在未来的深海油气资源开采中是非常重要的作业装备。
它主要由甲板、立柱、下浮体和浮箱及一些连接下浮体与下浮体、立柱与平台、立柱与立柱的支撑组成。
半潜式钻井平台的上部平台一直处于海面以上的一定高度,下浮体在航行状态时浮在海面上,由浮体的浮力支撑,在作业时,下浮体会潜入海面以下,避免海面上强烈的风浪作用。
由于半潜式钻井平台在波浪上的运动响应较小,在几种钻井平台中得到很大发展,在海洋工程中,不仅可用于钻井,其他如生产平台、铺管船,供应船、海上起重船等都可采用。
随着海洋开发逐渐由浅水向深水发展,这类平台的应用,将会日渐增多,诸如油与气的贮存,离岸较远的海上工厂,海上电站等都将是半潜式平台的发展领域。
二、锚泊辅助动力定位系统简述1. 锚泊定位系统锚泊系统是依靠锚链的张力提供的反力来抵抗外界风、浪、流等环境力,从而将海洋平台保持在预定的工作水域内。
锚泊系统主要包括位置检测系统、液压式锚机、控制系统。
锚泊系统的种类非常多,根据系泊点位置和数量可分为单点系泊和多点系泊两种方式。
目前,半潜式钻井平台的锚泊系统主要采用的是多点系泊方式。
半潜式钻井平台锚系留力分析作者:刘剑涛来源:《科技资讯》 2014年第25期刘剑涛(中海油田服务股份有限公司物探事业部工程勘察中心天津 300451)摘要:半潜式钻井平台是一种常用的平台结构形式,主要依靠锚泊系统将船定位在海面进行钻井作业。
本文详细论述了锚的分类、半潜式钻井平台锚系留力的分析方法,并通过实例分析进行了验证,为半潜式钻井平台海上作业的安全稳定提供分析依据,同时对锚系留力的分析方法应用提出了建议。
关键词:半潜式钻井平台锚锚系留力中图分类号:TE42 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)09(a)-0060-03半潜式钻井平台,又称立柱稳定式钻井平台,是一种常用的平台结构形式。
是大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台,是从坐底式钻井平台演变而来的。
其结构与坐底式平台相似,同样具有沉垫可以沉降或升起,在浅水区沉垫可以坐落于海底,当坐底式平台使用;漂浮作业时下壳体或沉箱潜入水中,部分立柱露出海面,为半潜状态。
半潜式钻井平台主要依靠锚泊系统将平台定位在海面进行钻井作业。
锚泊系统主要包括锚、锚缆和锚链。
半潜式钻井平台作业前,先要进行井场调查,包括工程地质调查和工程物探调查,具体调查项目有重力取样、水深、地貌、中浅地层剖面、磁力调查、高分辨率数字地震调查等。
根据调查结果和锚泊资料进行锚系留力的分析计算,以对作业可行性和安全风险进行分析评价。
1 锚的分类锚的种类可以分以下几种类型[1]:(1)有杆锚:具有横杆的锚为有杆锚。
该类锚的特点是一个锚爪啮入土中,当锚在海底拖曳时,横杆能阻止锚爪倾翻,起稳定作用(见图1)。
(2)无杆锚:没有横杆,锚爪可以转动的两爪锚为无杆锚。
该类锚的特点是,在工作中两个爪同时啮入土中,稳定性好,对各种土质的适应性强,收藏方便(见图2)。
(3)大抓力锚:大抓力锚实际上是一种有杆转爪锚,因其具有很大的抓重比,故称为大抓力锚。
这类锚的特点是,锚爪的啮土面积大,抓持的底质深而多,抓力大,但是锚爪易拉坏,收藏不方便(见图3)。
半潜式钻井平台固定的原理
半潜式钻井平台(Semi-Submersible Drilling Rig)是一种在海上进行钻井作业的浮式平台。
其固定原理是通过使用球ast(吊索系统)和锚链来保持平台在水面上的位置稳定。
半潜式钻井平台的船体结构通常由两个或多个主要浮箱组成,这些浮箱具有足够的浮力来支撑整个平台的重量。
浮箱下方有大型水球ast,这些水球ast通常附有吊索系统,用于调整平台的位置和姿态。
在平台部署时,浮箱会被部分浸入水中,以增加平台的稳定性。
吊索系统将连接到球ast上的锚链上。
锚链会相对于平台下沉,以提供稳定性,同时允许平台在水面上进行垂直运动。
通过调整水球ast的充气或排气量,可以控制平台的浮力,从而调整平台的位置。
如果需要移动平台,可以调整吊索系统的长度,改变锚链的张力,并使用拖船或推进器来改变平台的位置。
在钻井作业期间,半潜式钻井平台会通过电池维持位置的稳定,同时利用定位系统和船舶动力来抵消海流和风力的作用。
总而言之,半潜式钻井平台通过球ast和锚链来固定在水面上的位置,以保持平台的稳定性和安全。
这种设计使得平台能够在恶劣的海洋环境下进行钻井作业。
半潜式钻井平台目录•定义•简介•类型•外型定义具有潜没在水下的浮体(下体或沉箱)并由立柱连接浮体和上部甲板,作业时处于漂浮状态的钻井平台。
简介超深水半潜式钻井平台半潜式钻井平台,又称立柱稳定式钻井平台。
大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台,是从坐底式钻井平台演变而来的。
由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。
此外,在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接。
在下体间的连接支撑,一般都设在下体的上方,这样,当平台移位时,可使它位于水线之上,以减小阻力。
平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等,供钻井工作用。
平台本体高出水面一定高度,以免波浪的冲击。
下体或浮箱提供主要浮力,沉没于水下以减小波浪的扰动力。
平台本体与下体之间连接的立柱,具有小水线面的剖面,主柱与主柱之间相隔适当距离,以保证平台的稳性,所以又有立柱稳定式之称。
半潜式钻井平台的类型有多种,其主要差别在于水下浮体的式样与数目,按下体的式样,大体上可分为沉箱式和下体式两类。
半潜式钻井平台并不像自升式钻井平台那样停留在海床上,反而工作甲板坐落在巨型驳船及中空的支柱上。
钻井平台移动时它们均浮在水面上。
在钻井现场,工人将海水泵入驳船及支柱内以令钻井平台部分浸入水中,亦即其名称半潜式钻井平台所指的意思。
当半潜式钻井平台大部分都浸在水平面下时,它就变成一个用作钻井的稳定平台,只在风吹及水流冲击下稍为移动。
如自升式钻井平台那样,大部分半潜式钻井平台均被拖到钻井现场。
由于它们卓越的稳定性,"半潜式"非常适合在波涛汹涌的海面上进行钻井工作。
半潜式钻井平台可在水深至10000英尺的地方运作。
类型半潜式钻井平台的类型有多种,其主要差别在于水下浮体的式样与数目,按下体的式样,大体上可分为沉箱式和下体式两类。
沉箱式沉箱式是将几根立柱布置在同一个圆周上,每一根立柱下方设一个下体,称为沉箱。
沉箱的剖面有圆形、矩形、靴形。
深水半潜式生产平台锚泊定位系统配置简述潘方豪;单铁兵【摘要】国内对于深水半潜式生产平台锚泊定位系统的研究尚处于早期阶段,该锚泊定位系统属永久定位范畴,与移动式锚泊定位差异较大.介绍深水半潜式生产平台的锚泊定位形式及锚索收放装置、锚索、锚固等主要定位设备组成,全面阐述当前国际上典型深水半港式生产平台的锚泊定位系统配置,并余绍不同设备组成的国产化现状.%Up to now,we have known much about the positioning mooring system of semi -submersible drilling unit by some project practices.As for the positioning mooring system of semi-submersible productionunit,which belongs to permanent mooring and is very different from mobile positioning mooring,the research is still ongoing.A detail introduction and comparison is given about typical mooring positioning system of deep water semi-submersible production unit,from aspects of winching equipment,mooring line and anchor,etc.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2017(032)001【总页数】6页(P1-6)【关键词】深水;半潜式生产平台;锚泊定位系统【作者】潘方豪;单铁兵【作者单位】中国船舶工业集团公司第708研究所,上海200011;中国船舶工业集团公司第708研究所,上海200011【正文语种】中文【中图分类】P75随着海洋油气开发逐渐向深海推进,国际上适用于深水开发的海洋石油钻探平台、采油平台、浮式生产系统,包括浮式生产储油装置(FPSO)、大型深海半潜式生产平台(Semi-FPS)、深吃水立柱式平台(Spar)、张力腿平台(TLP)等海洋工程装备取得了长足发展。
半潜式钻井平台一种海上钻井装置.上部为工作甲板,下部为两个下船体,用支撑立柱连接.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。
半潜式钻井平台,又称立柱稳定式钻井平台,是大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台,是从坐底式钻井平台演变而来的。
半潜式钻井平台,又称“支柱稳定平台",它是在坐底式钻井平台的基础上发展起来的。
它的结构与坐底式基本相似,下部为一浮筒构架,上部为平台。
它与沉底式不同之处在于:它在工作时不是座在海底,而是像船体一样漂浮在海面上。
当水深较浅时,半潜式平台的沉垫(浮箱)直接坐于海底,这时,将它用作坐底式钻井平台。
当工作水深&gt;30m时,平台漂浮于海水中,相当于钻井浮船.到目前为止,半潜式钻井平台已经经历了第一代到第六代(可钻3000米)的历程。
它是目前应用最多的浮式钻井装置。
据统计,目前世界上的深水半潜式钻井平台可钻3000多米深,而国内钻井深度一般在300m以内.半潜式钻井平台主要由上部平台、下浮体(沉垫浮箱)和中部立柱三部分组成。
上部平台任何时候都处在海面以上一定高度。
下部浮体在航行状态下是浮在海面上,浮体的浮力支撑着整个装置的重量。
在钻井作业期间,下部浮体潜入海面以下一定的深度,躲开海面上最强烈的风浪作用,只留部分立柱和上部平台在海面以上。
正是因为在工作期间半潜入海面以下这种特点,被命名为半潜式钻井平台。
这种钻井平台在水深较浅时,也可以坐在海底进行钻井,与坐底式一样.上部平台半潜式是从坐底式发展而来,所以上部平台部分,与坐底式平台类似,但比坐底式平台要先进得多。
上部平台一般也分成两层,上层为主甲板,下层为机舱。
主甲板上主要放置钻机、井架、钻具、起重设备、消防、救生设备、各种工作间和生活区(一幢楼房),还有直升飞机平台等。
下层甲板即机舱内主要是机泵组,固井设备,泥浆循环系统,以及各种材料库罐等。
平台的尺度都相当大,所以有很高的自持能力。
半潜式钻井平台锚泊系统设计与试验验证半潜式钻井平台锚泊系统设计与试验验证半潜式钻井平台锚泊系统是指通过锚链和锚泊设备将平台固定在海底,以保证平台稳定运行。
设计一套完善的锚泊系统既能保证钻井平台稳定,也能减少井口偏移对钻井作业带来的不良影响。
本文将介绍一套半潜式钻井平台锚泊系统的设计与试验验证。
首先,我们需要根据平台的设计参数和海洋环境条件对锚泊系统进行设计。
这包括锚链的长度、链直径、锚楔的大小和形状、锚泊设备的数量和分布等。
由于半潜式钻井平台在海面以上的高度较大,因此需要考虑到风浪对平台的影响。
为了保证平台的稳定性,需要适当增加锚链长度和设备数量。
接下来,我们需要进行试验验证。
试验包括二种:一是平台在不同风浪条件下的试验,通过记录平台的倾斜角度和偏移量来评估锚泊系统的稳定性;二是锚泊设备及锚链的试验,通过测量锚链和锚楔的变形和承载能力来评估锚泊系统的性能。
在锚泊设备及锚链的试验中,我们需要投放不同大小和形态的锚楔,通过测量不同锚楔的承载量和变形程度来确定最合适的锚楔设计,并在实际使用中进行验证。
最后,我们需要根据试验结果进行锚泊系统的修改和优化。
一旦确定了最优的锚链和锚泊设备设计,我们就可以按照设定的锚泊方案进行实际操作,确保平台的稳定性和钻井作业的正常进行。
总之,半潜式钻井平台锚泊系统的设计与试验验证是非常重要的,通过科学的设计和完善的试验验证可以保证平台的稳定性和钻井作业的正常进行。
这也为深海油气勘探开发提供了有力的技术保障。
数据分析是在大量数据的基础上,运用一定的方法和技术,对数据进行统计、分类、比较、分析等操作,以便更好地理解和利用这些数据。
下面将针对一组数据进行分析,以此来说明数据分析的应用意义和方法。
假设我们有一组数据,包括100个人的性别、年龄、身高和体重等信息。
其中,有60个人是男性,40个是女性,男性的平均年龄为30岁,平均身高为180厘米,平均体重为75公斤;女性的平均年龄为25岁,平均身高为165厘米,平均体重为55公斤。
半潜钻井辅助船锚泊定位系统简介作者:莫丽平
来源:《广东造船》2015年第03期
摘要:本文介绍了半潜钻井辅助船锚泊定位系统原理、布置和设备。
某92 m半潜钻井辅助船的锚泊定位系统采用八点悬链线锚泊;锚机分布在船管子架甲板的4个角落;设备采用存绳绞车和摩擦绞车组合,钢丝绳连接海底的锚。
关键词:锚泊定位系统;半潜钻井辅助船;锚泊分析
中图分类号:U674.3812 文献标识码:A
Abstract: This paper introduces the principle, layout and equipments of mooring system for semi-submersible drilling tender rig. For the mooring system, 8-point catenary mooring is arranged , winches are located at 4 corner of pipe rack deck, winch system combines storage winch with traction winch, winches and anchors are connected by wire rope.
Key Words: Mooring System;Semi-submersible drilling tender rig;Mooring Analysis
1 前言
锚泊定位系统是移动式钻井辅助船关键技术之一,设计难度大,包括锚泊分析、锚泊布置及锚泊定位系统设备的选型等。
下面就某92 m移动式半潜钻井辅助船锚泊定位系统原理、设备选型及布置进行介绍。
2 锚泊定位系统分析方法
目前已有比较成熟的锚泊分析理论和方法,比如新加坡、挪威、荷兰等国家的锚泊分析都深得船东的信赖。
使用准静态分析方法(Quasi-static Analysis)是最常用的移动式锚泊系统的分析方法,推荐使用保守的安全系数未进行判断。
API推荐的锚泊方式为悬链线多点系泊(Catenary spread
mooring),例如荷兰GustoMSC设计公司开发的92 m移动式半潜钻井辅助船选用的就是八点悬链线锚泊方式,锚泊发散角度为30。
~ 60。
,见图1。
进行以上内容分析软件,目前常用的有AQWA或SESAM软件。
分析得出结果后需要进行人工校核,普遍选用美国石油协会的API RP 2 SK的安全系数进行判断:
在完整状态时悬链线张力安全系数选用2.0,锚的抓力安全系数选用0.8;在一条悬链线破断状态时悬链线张力安全系数选用1.43,锚的抓力则没有要求。
锚泊分析结果会输出浮体运动响应RAO、二阶波浪力QTF及各悬链线的张力,通过安全系数的对比,可以检验所选的锚泊设备参数是否符合要求。
3 锚泊设备
半潜钻井辅助船的锚泊设备包括:锚机;悬链线;导缆器;滚柱;锚;浮筒;浮筒与锚的连线。
(1)锚机是锚泊设备的核心部分,由储绳绞车、摩擦绞车、系泊绞车和系泊滚筒绞车组成。
美国OIL STATES生产的变频电动锚机深得全球船东的信赖。
(2)悬链线有全锚链、全钢丝绳、锚链与钢丝绳混合三种类型:锚链具有经久的耐力,不易被磨损还可以为锚贡献抓力;。
但在深水中,锚链很重会增加船自身的重量令载重减少,同时增大锚链的张力,而且锚链昂贵;钢丝绳比锚链轻,价格较锚链便宜,有很好的回复力,在深水时具有优势。
但为了防止锚有起升角度,要求有非常长的钢丝绳。
采用全钢丝绳系统长期与海底接触会磨损,所以全钢丝绳很少用在永久锚泊上;一段锚链与锚连接解决磨损问题并给锚贡献抓力,再连接钢丝绳以减轻重量和张力,所以锚链与钢丝绳混合系统成为大部分船东的首选。
锚通常都是使用大抓力锚,荷兰VRYHOF研发的大抓力锚非常有名,特别是STEVPRIS 锚和Flipper Delta锚广泛应用于移动式钻井辅助船。
浮筒与锚的连线通常均采用钢丝绳加锚链组合。
4 锚泊布置
4.1半潜钻井辅助船自身的锚泊布置
锚泊布置较为复杂,因为设备多、受力大,所要求的安装精度高。
钢丝绳一般均千米以上,需要有专门的储绳绞车用于储存钢丝绳;为了给钢丝绳提供巨大的拉力,必须有摩擦绞车;发散的钢丝绳有不同的角度,需要使用导缆器或滚轮;锚必须深深扣住海底介质,以提供
大抓力;浮筒、浮筒与锚的连线,指示锚在海底的位置。
图4是某92m移动式半潜钻井辅助船的锚泊布置图。
4.2半潜钻井辅助船与张力腿平台TLP连接的锚泊布置
与张力腿平台TLP的系泊,主要靠系泊绞车和系泊滚筒绞车提供拉力,使用钢丝绳连接TLP和半潜钻井辅助船,中间需要使用导缆器和滚轮改变出绳角度。
图5为某92 m半潜钻井辅助船与张力腿平台TLP的锚泊布置。
5 船体结构设计
整个锚泊系统的设备是安装在船体结构上,锚泊设备受力非常大,实例中的半潜钻井辅助船最大拉力达到了610 t,所以设计足够强度的船体结构是整个锚泊布置的关键。
船体结构包括锚机基座、导缆器和滚柱基座及这些基座安装位置的结构及加强。
目前常用的方法是使用FEMAP软件建模加载进行有限元分析,这部分船体结构一般都需要用到AH36材质的船级板,否则重量难以控制。
结构设计时,把外伸的支撑全部对齐船体肋位的强结构,且多为T型梁。
参考文献
〔1〕美国石油协会标准API RP 2 SK.
〔2〕盛振邦.船舶原理(下册).[M]上海:上海交通大学出版社.
〔3〕李远林.波浪理论及波浪载荷.[M]广州:华南理工大学出版社.。