海洋钻井平台塔型井架安装方式探讨
海洋钻井平台塔型井架安装方式探讨
刘新宝
【摘要】Due to complex offshore environments and drilling operation conditions,an offshore drilling derrick is required to posses features of high strength,high stability,wider bottom space and better driller’s sight. In the most common case, offshore drilling operators prefer to tower type derricks. But the installation of the derrick to the drilling platform is difficult to perform due to the limits of resources,environment conditions,installation duration and costs. The factors affected the derrick installation is analyzed in this paper,and the installation method of lift installation of lower section and upper sec-tion assembling on site is presented,which was successfully applied to the HYSY281 platform and thus provid good refer-ence for the future derrick installation on drilling platform.%由于海洋钻井的复杂环境和作业条件，要求海洋钻井井架结构具有强度高、稳定性高、底部开档大及良好的司钻视野等特点，大多选用塔型整体结构井架。因资源、环境条件、工期及施工费用等因素，塔型井架在钻井平台上的安装是一个复杂的课题。针对可能的塔型井架安装方案，通过分析各种影响因素，提出井架分段吊装的方式，并成功应用于海洋石油281平台，为后续钻井平台塔型井架安装提供了作业借鉴。
【期刊名称】《天津科技》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】4页(P33-35,38)
【关键词】海洋钻井平台;塔型井架;分段吊装
【作者】刘新宝
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452
【正文语种】中文
【中图分类】TE951
0 引言
钻井井架是钻机提升设备的重要组成部分之一，要承受各个方向的载荷。因此钻井井架必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。根据海洋钻井平台井架的整体结构，可以分为塔型井架和自升式井架。
塔型井架(Derrick)是横截面为正方形或矩形的四棱截锥形空间桁架结构的塔型井架，是通常由许多单个构件用螺栓连接组成的可拆结构，并在井场组装或拆散运输。井架本体是封闭整体结构，稳定性好，承载能力大，其尺寸不受运输条件限制，内部空间大，起下钻操作方便、安全。但单件拆装工作量大，高空作业不安全。
自升式井架(Boot Strap Mast)在井场整体或分段水平组装，利用自身配备的动力
整体或分段起升安装，分段或整体运输。包括前开口井架、A形井架、桅形井架等。井架本体截面尺寸比塔型井架小，整体质量轻，便于安装。但相对于塔式整体结构井架，自升式井架的整体刚度和稳定性差，并且自升式井架的立根盒位于井架空间的外侧，影响司钻观察坡道上的作业。
由于海洋环境的特殊性和海洋钻井工艺的复杂性，要求井架强度高、抗风载能力强、司钻视野开阔和底部开档宽大，因此大多采用塔型井架。但如何解决塔型井架安装工作量大，对作业资源、工期、费用需求大等问题成为业界关注的一项研究课题。
1 影响钻井平台塔型井架安装的因素
塔型井架作为海洋平台的重要设备，能否按时安装就位，对整体施工进度影响较大。对于陆地钻井场，井架供货商通常将出厂前验收合格的井架拆卸后，按照工艺要求进行构件编号并装箱运输至井场进行散件组装。但对于海洋钻井平台，由于海洋环境的复杂性以及海洋钻井平台结构空间的局限性，对塔型井架的安装有许多要求和限制。因此，需要考虑影响海洋钻井平台塔型井架的安装因素，并进行综合分析，以确定合适的安装方式。
影响因素主要为：人员及设施的作业安全性；允许作业的环境与总体施工计划的吻合性；施工资源是否满足作业要求，包括吊车、码头等；施工方案(包括风险分析等)的可行性；总体施工计划要求；安装施工作业的成本等。
对于海洋钻井平台井架安装施工作业，施工资源、周期、投入人力是影响施工成本的关键因素，需综合考虑上述因素，确定安全、可操作性强和整体经济性高的井架安装方式。
2 海洋钻井平台塔型井架安装方式
2.1 平台上散件组装
与陆地井场对塔型井架的安装方式类似，在陆地进行预装后，再将各螺栓连接的构件拆开，按照复原安装工艺要求，对所有构件进行编号并装箱。安装井架时，可通过平台吊机将井架构件吊至钻台面进行组装。在组装过程中，根据现场施工条件和机具先组装成片，然后通过钻台上的气动绞车配合特制的撑杆进行分片安装。
此种安装方式不需要动用海上大型吊装船舶等资源，但是需要投入较多的施工及配合人员，安装周期长，且需要钻井平台在井架组装初期即回码头进行配合作业，同时需要平台吊机连续配合作业。
该安装方式属于海上高危作业，存在很大的安全风险。
2.2 整体吊装
在陆地进行井架结构及附属设备(灯具、天车系统)的组装，并设置吊点，利用具备吊装能力的吊装资源进行井架的整体吊装。
此种安装方式可提前在陆地将井架组装完成，不占用钻井平台回码头等候时间，可缩短钻井平台的施工时间。整体吊装方式需要对井架结构进行吊装强度计算分析、专用吊点设计、吊装辅助结构设计、井架吊装过程的防碰设计和钻台面设施的防碰设计。同时由于井架与底座之间为螺栓连接，需要设计井架吊装过程的导向结构。此安装方式对吊装资源的能力要求比较高，既要满足吊装吨位的要求，又要满足有效高度及覆盖范围的要求。
2.3 分段吊装
为了减少和降低海上环境条件造成船舶待机的时间和风险，考虑吊装船舶资源的限制，应根据井架结构进行合理分段。一般分为两段，在二层台上方的位置进行分段，每段均需设置吊装吊点，利用具备吊装能力的资源进行井架的分段吊装。
此种安装方式可提前在陆地场地将井架组装完成，不占用钻井平台回码头等候时间，可缩短钻井平台的施工时间。此方式需要对井架结构进行吊装强度计算分析、专用吊点设计(较整体吊装对吊点的强度要求低)、吊装辅助结构设计、井架吊装过程的防碰设计和钻台面设施的防碰设计。同时由于井架与底座之间、井架上下段直接为螺栓连接，需要设计井架吊装过程的导向结构。
该安装方式对吊装资源的能力要求比较高(两次吊装的资源能力可不同)，既要满足吊装吨位的要求，又要满足有效高度及覆盖范围的要求。
3 海洋钻井平台塔型井架安装实例
以海洋石油281平台塔型井架(见图1)的安装为例，进行钻井平台塔型井架的选择与设计。
图1 海洋石油281平台塔型井架Fig.1 Tower type derrick of the HYSY281 platform
图2 海洋石油281平台码头停靠方案Fig.2 Berthing scheme for the HYSY281 platform
3.1 安装方式选择依据
海洋石油 281的塔型井架，底部开档尺寸9.144,m×9.144,m，总高度46.6,m，
总质量84,t。根据井架结构，可将井架分为5段，自下而上分为下段、中下段、
中段、中上段、上段。
由于海洋石油 281平台为可移动自升式海洋钻井平台，选择将其拖至合适码头靠岸，再为其安装井架，从而可避免将井架结构、施工机具、人员等移至海上的工作，同时可大大降低作业费用和风险。
根据文中对塔型井架安装方式分析，由于海洋石油 281平台场地有限，同时考虑
安装期间的气候状况，且为了避免人员高空作业带来的高风险，不建议采用在平台上组装散件的方式。为此选择将海洋石油281平台停靠至码头，同时在码头进行
井架的组装，利用浮吊吊装组装好的井架至海洋石油 281平台进行安装。
海洋石油281停靠码头方案如图2所示。
由于海洋石油 281平台所停靠码头的承载能力有限，若采用将井架整体吊装进行
安装的方式，则需将重达约84,t的井架载荷全部通过井架大腿支点加载在码头上，经过计算超过了码头所允许加载的最大载荷。同时，若采用整体吊装，对浮吊的吊装能力要求较高，必须选取更高等级的浮吊，大大增加了成本。故不建议采用整体吊装的方式。
经过对浮吊能力、码头能力、施工风险、施工难易程度、井架结构特性等综合考虑，采用分段吊装的安装方式，以二层台为临界，即下段、中下段、中段为一吊，结构高度28.5,m，重约52,t；中上段、上段为一吊，结构高度22.5,m(含天车吊装架)，重约 32,t。
组装后的井架结构如图3所示。
图3 井架二层台以下及以上部分结构图Fig.3 Structures both above and below the racking platform
根据海洋石油 281的停靠方案以及码头允许的组装场地情况，需要浮吊具备如下
条件：吊机起吊高度不小于 76.2,m，井架净高51,m；井架底部距离主甲板高度10.2,m；主甲板距离水面高度按照 5,m计算；吊索具长度按照 10,m计算。二层
台以下部分中心距前方码头边 44.2,m，最大起升重量为 52,t，二层台以上部分中心距前方码头边 57.2,m，最大起升重量为32,t，据此确定浮吊的技术要求(包括拔杆高度、跨度、载重要求等)。
3.2 施工过程
3.2.1 井架小组装
根据图1的井架分段，分5段进行分别组装，组装过程先平面分片组装，之后通
过吊车配合进行“翻身”立体组装。
3.2.2 井架大组装
根据图3井架结构，自下而上进行小组后的分段对接。空中对接采用吊笼作业或
采用高空作业车辅助进行。各段阻流放空管线、管线槽、灯具等井架附件随各节井架段安装以避免出现井架在平台上安装之后再出现高空安装的高风险作业。
在井架大组过程中，根据井架出厂前测量的井架各段立柱间的距离以及对角线距离，在组装后保证此距离不变的前提下，将井架各螺栓按照设计扭矩打紧，避免井架在平台上安装后再进行高空作业，同时可避免产生过多的井架应力。
3.2.3 井架安装
按井架大组装方案，首先把组装好的井架二层台以下部分(约52,t)整体吊装到钻台井架支座上，与井架支座用螺栓连接并紧固。预先在钻台底座的4个井架连接支
座上各点焊2块导向板，导向板成90 °布置，均向外弯15 °，如图4所示。
图4 钻台底座处井架安装导向板Fig.4 Derrick installation guide plate at the
drilling floor foundation
图5 二层台处井架连接导向板Fig.5 Derrick connection guiding plate at the racking platform
在二层台以下部分固定完好后，把二层台以上部分(约32,t)整体吊装，与二层台以下部分对接。对接部位在二层台附近，通过二层台走道，把内外连接板与井架本体，用高强度连接螺栓连接并紧固。
由于井架均采用螺栓连接，且为框架结构，故二层台上下两部分对接过程精度要求非常高，为了保证二层台以上部分能够顺利与二层台以下部分对接，二层台以上部分起吊前，需在四角栓足够长的牵引绳，辅助二层台以上部分与二层台以下部分定位，并先在中段各个立柱顶部安装井架内联接板，作为临时导向板，如图5所示。井架导向稳定好以后，先松开其中一处内联接板，紧接着与外联接板连接，然后松开另一处内联接板，紧接着与外联接板连接，依次完成所有连接。
3 结语
结合塔型井架在钻井平台上安装的影响因素，分析了塔型井架的安装方式，并结合实例进行了塔型井架安装方式的选择。塔型井架分段吊装、安装的方式为业界提供了借鉴，具有很好的工程参考价值。■
参考文献
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HJ180海洋钻机井架结构的抗震研析共6页文档
HJ180海洋钻机井架结构的抗震研析 一、前言 自升式井架的特征是：便于安装及搬运、所需面积较小、适用范围广等。我国大部分的海洋钻井项目都在使用自升式井架。在恶劣的海洋自然环境中，自升式井架作为海洋钻机不仅仅承担着正常生产的负载，而且还要承担来自于自然的负载，例如台风、地震等自然灾害。所以，对海洋钻机井架的动力特性及地震响应进行分析研究具有十分深远的现实意义。当前我国的大部分研究都是对海洋钻机井架的性能进行静态研究和模型分析，针对这种情况，本文以HJ180海洋钻机井架作为分析目标，与实际环境综合起来，分析海洋钻机井架的动力特性及地震响应敏感度，为以后的项目做提供参考。 海洋钻机井架结构主要类型 1.自升式K型特种井架 也就是分段制成、分片组合、分段套装、垂直结合技术的井架结构。这类型的井架是多个分开的井架按次序组合成的。在对其进行安装工作时，首先把井架的上部安设在下部里，随后经过下部的前端开口位置，再把一个中部的单元垂直放入下部中央位置，再使用机器提升中部，使之与上部结合。此种类型的井架特点是占地面积小、安装高度可以事先调节、不必使用大型吊机、便于快速组合、拆卸、运输。 2.瓶式塔型井架结构 此类型的井架应用塔型构造，双面台的下部井架立柱是应用直立柱构造，双面台上部采用收口设计。它的特点是井架的稳定性强、防风抗震性
能好、井架出口活动区域大、双面台便于操作等。 3.附钻柱运动补偿构件的井架。 针对深海钻机井架来说，需要抵抗来自海洋大波浪对其的巨大冲力，此时就需要使用附钻柱运动补偿构件的井架。 4.其他发展中的海洋钻机井架结构 海洋环境复杂多样，需要不断去完善钻机井架结构，使其能够适应不断变化的海洋大环境。例如设计顶驱安装、设置实用可靠的钻杆自动排放系统等。 三、发展海洋钻机井架新材料与新工艺 1.发展适应深海钻机井架结构的新材料 为适应大型海洋平台钻机井架对强度与质量的要求，建议发展高强度井架材料。南阳二机石油装备(集团)有限公司装备了大型H型钢生产线，拥有省级质量检测中心，确保材料具有足够的强度、塑性和缺口韧性以及优良的防腐性能。能够生产优质高级的Q345系列 H型钢，WH60系列大尺寸高强度H型钢。H型钢的翼腹板采用全熔透焊接，焊接指标符合AWSD1.1／D1.1M 要求，材料力学性能包括低温冲击性能符合GB712~2000《船体结构用钢》要求。由于海洋钻机井架位于上层作业甲板，所处的工作环境及失效造成的影响没有船体及插入水中的平台导管恶劣，但与陆地井架相比，对环境的要求以及对故障的预防又要严格得多。加上目前海洋钻机没有规模性的生产，在今后的标准制定或完善中，有必要对钻井平台与应用于平台上的设备的材料要求作区别性说明，有利于井架新材料的发展与运用。
海洋钻井平台整套
关于海洋钻井平台................................................................................................. - 5 -关于海洋钻井平台（1）........................................................................................ - 5 -海洋钻井平台的现状 (5) 关于海洋钻井平台（2）........................................................................................ - 5 -海洋钻井平台的发展史.. (5) 关于海洋钻井平台（3）........................................................................................ - 6 -半潜式平台系统 (6) 关于海洋钻井平台（4）........................................................................................ - 7 -压载系统 . (7) 关于海洋钻井平台（5）........................................................................................ - 8 -消防系统 . (8) 海洋钻井平台（6）..............................................................................................- 10 -舱底水系统. (10) 关于海洋钻井平台（7）.......................................................................................- 11 -海水冷却系统 .. (11) 关于海洋钻井平台（8）.......................................................................................- 12 -淡水冷却系统 .. (13) 关于海洋钻井平台（9）.......................................................................................- 13 -燃油系统 .. (13) 关于海洋钻井平台（10）.....................................................................................- 14 -润滑油系统L UB. OIL SYTEM. . (14) 关于海洋钻井平台（11）.....................................................................................- 15 -主机排烟系统E NGINE EXHAUST SYSTEM . (15) 关于海洋钻井平台（12）.....................................................................................- 16 -废油系统,WASTE OIL AND SLUDGE SYSTEM . (16) 关于海洋钻井平台（13) .......................................................................................- 16 -透气溢流系统VENT AND OVERFLOW SYSTEM, .. (16) 关于海洋钻井平台（14）.....................................................................................- 17 -测深系统SOUNDING SYSTEM.. (17) 关于海洋钻井平台（15）.....................................................................................- 17 -起动空气系统，STARTING AIR SYSTEM . (17)
井筒装备安装方式
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 井筒装备安装方式 井筒装备的主要内容有：安装永久井架（或者井塔）、永久提升机、罐道梁、罐道、梯子间、管路、电缆、井底支承结构、钢丝绳终端设施以及托管梁、电缆支架、防过卷装置等。这些工程一般都在主、副并达到设计深度，两条井已贯通并形成通风、运输系统后方能进行。两条井交替进行永久装备的施工顺序。当主、副井永久提升使用滚筒式提升机和钢井架时，永久提升机房的建筑和提升机安装不占井口作业时间；钢井架可采用地面组合，整体起立的施工方法，一般只占井口作业时间5~7 天。目前大、中型矿井主、副井提升机大都采用多绳摩擦轮和钢筋混凝土井塔。提升机安装在井塔顶部，建筑结构复杂，难度大，施工时间长，一般都需要10 个月左右，提升机安装也需8~10 个月。主、副井交替装备工期约为36~40 个月。A 井筒装备的作业方式a 一次安装即从井底向上利用多层吊盘（或吊盘带吊笼）一次将井筒内罐道梁、罐道及管路等全部装备完。一次安装法又可分为：分段循环一次安装法和逐层连续一次安装法。第一种方法是由下向上连续安装罐道梁!* ( * 层，同时安装管路，再从下向上安装罐道。第二种方法是在采用树脂锚杆固定井筒装备的井筒中，用多层吊盘一次完成全部装备。b 分层安装是从井口向下在吊盘上安装井内全部罐道梁、共他钢梁及电缆卡等，然后由井底向上在吊笼上安装罐道，最后由井底向上安装管路。一次安装的主要优点是工时利用率高，施工速度较快，有利于提高工程质量。主要缺点是工作组织复杂，需用设备设施较多，吊盘结构复杂。分次安装简单、安全；适应任何复杂的罐梁展格布置。缺点是施工工序重复，施工时间长。金属矿山多使用分次安装作业方式。c 掘砌安一次成井方式即在掘砌同时用吊盘自上而下安装罐道梁、罐道、梯子间等。B 罐道梁
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海洋石油钻井平台钻井井架应用和发展分析
海洋石油钻井平台钻井井架应用和发展分析 海洋亟待开发的大宝盆，我国有着漫长的海岸线和广阔的领海，做好海洋石油资源的勘探和开发对于确保我国的油气资源的供应有着十分重要的意义。现今在海洋石油资源的开发中已经从近海资源开发向远海深海领域方向发展。海洋钻井逐渐由原先的1000-3000m的浅井向着万米以上的深井方向发展。海洋石油钻井平台是海洋油气资源开采的主要设备，在海洋石油钻井平台上井架是其中最主要也是最重要的设备之一，相较于陆上石油开采中所使用的井架，海洋石油钻井平台上所使用的井架结构复杂程度更高、其对工作的可靠性要求也越高。随着科技的进步以及海洋石油钻井平台发展需求的增加海洋石油钻井平台上的井架也在不断的发展进步，其在结构形式上通过不断的发展创新使得其能够更好的满足海洋石油钻井的工作需求。文章在分析海洋石油钻井平台上使用较多的几种钻机井架的基础上对海洋石油钻井平台钻机井架未来的发展趋势进行了分析阐述。 标签：海洋石油钻井平台；井架；应用；发展趋势 前言 石油资源是“工业的血液”同时也是现代文明发展的重要基石，随着经济的快速发展我国对于石油资源的需求与日俱增，但是可惜的是我国陆上石油资源较为紧缺，相较于国外石油丰富的国家陆上油气资源的开采量远远无法满足需求。我国海洋面积广阔，据不完全统计，现今已经探明的油气资源中分布于海洋中的油气资源占据探明储量的约34%左右。因此，做好海洋石油资源的勘探与开采是现今乃至今后一段时间油气资源勘探开采的重点。在海洋石油资源的勘探开中海洋石油钻井平台是其中必不可少的装备，而钻井井架作为海洋石油钻井平台上的重要设备之一其设计及结构是否合理对于海洋石油钻井平台的开采效率及开采的安全性有着极为重要的意义。 1 钻井井架在海洋石油钻井平台上的重要意义 海洋石油钻井平台上的钻井井架主要用来安装天车、钻井井架的附件以及存放立跟等。在钻井井架工作的过程中其需要悬挂游车、大钩、钻具等，钻井井架会承受相当重的载荷，因此在海洋石油钻井平台钻井井架的设计过程中需要确保其能够承受相当重量的载荷，且具备一定的作业空间。 2 现今海洋石油钻井平台上钻井井架的主要形式 2.1 带辅助作业平台的海洋石油钻井井架 现今在海洋石油钻井平台上所应用的钻井井架有很多为了提高海洋石油钻井平台钻井井架的工作效率通过对其进行一定程度的改造通过在钻井井架上添加一定的外挂式辅助作业平台。辅助作业平台上设计有两个鼠洞，通过鼠洞来实现离线接单根并通过立根盒来进行连接。这一改造方式虽然能够在一定程度上提
各种形式井架的特点
各种形式井架、底座的特点 K型井架设计特点 井架断面形状为“K”型，即前开口型。 井架起升型式：整体起放试和自举式。 井架低位安装。井架分为多段，段与段之间采用平面接触、双锥销固定的连接形式，确保段与段之间的联结刚性。 井架主体为片状桁架结构，便于拆装和运输。 井架设有左、右两个液压缸，在井架起升时作为缓冲器，在下放时作为初始顶推动力。 井架空间及高度均能满足安装顶驱装置的要求。 自举式井架设计特点 该型式井架起放配有自身起升装置，采用绞车或液压绞车为起升动力，分段整体垂直起升。适用于海洋钻井平台或钻井作业场地受限的地区。 井架主体由底段、中间段和顶段等组成。断面形状为“K”型。井架底段安装在钻台面上或底座底层上。 井架支腿设有井架找平机构及调整千斤顶。 井架各段之间采用销轴连接，便于快捷安装和运输。 井架安装起升顺序为：井架底段——井架顶段及天车——井架中间段。 井架空间及高度均能满足安装顶驱装置的要求。 为适用于直升机吊装，自举式井架也可分为六段。 注：有的厂家称为套装式井架。 塔式井架的特点 井架为工字钢支腿塔式型式，井架横断面为正方形，井架整体为四棱截锥体空间结构。 主体部分由四扇平面桁架用高强度自锁螺栓连接组成，绞车侧锥度从台面到天车恒定不变，其他三扇平面桁架的锥度在二层台处发生变化，以便排放钻井作业所需求的立根。 井架主体设有顶驱双导轨，也可按用户需求配备钻杆运输机、垂直排管机、死绳固定器等装置系统。 井架主腿下端配有千斤顶，便于井架整体的调整和找平。 井架设计温度-20℃，适用于低温环境作业。 井架结构件均进行“热浸锌”处理，可满足海洋特殊环境防腐要求。 底座设计特点 底座结构分为三种：叠箱式、双升式、旋升式。 叠箱式结构：前台底座较高，满足安装标准防喷器的要求。后台底座较低，适用于安装较重的主绞车和传动机组。
探讨深水半潜式钻井平台系统技术
探讨深水半潜式钻井平台系统技术 随着全球经济的不断发展，人们对油气能源的需求量越来越大，陆地油气资源储量越来越少，因此人们加大了对海洋油气资源的开发和利用。随着海洋石油开发技术的不断提高，人们开发海洋石油开始从近海浅水开发向远海深水开发的方向发展，为了有效开发深水石油，人们研制出了之中适合深水石油开发的技术，即深水半潜式钻井平台系统。本文针对深水半潜式钻井平台系统的设计和使用方法进行分析，希望通过本文的分析能够进一步提高深水石油开发效率，满足人们对石油资源的需求。 标签：深水半潜式;钻井平台;系统技术 随着海洋石油开发事业的不断发展，深海石油开发技术也在不断提高，尤其是对深水半潜式钻井平台系统的应用，不仅提高了深海石油开发效率，同时也使海洋深水石油开发事业得到了进一步的发展。本文针对深水半潜式钻井平台系统的设计流程、特点以及系统配置进行分析，希望通过本文的分析能够进一步提高深水半潜式钻井平台系统的使用效率，保证深水石油开发工作的顺利开展。 一、深水半潜式钻井平台系统的设计 在设计深水半潜式钻井平台时，应该将钻井模块设置在整个钻井平台的中心位置。对于平台上的钻机，例如双井架钻机，可以将其放在双井架的中心位置，或者是以主转盘的中心位置为中心，将钻井放置在中央。深水石油钻井作业中需要用到大量的水下工具，对水下工具进行下放和回收，因此可以月池设置在钻井平台的中部地区，方便钻井工作人员进行水下器具的使用。除此之外，深水钻井作业还会用到泥浆泵、泥浆池以及防喷器等设备，这些设备应该统一放置到钻井平台上的船体内的专门用来放置设备的舱室内，方便对设备的储存和维护。 深水半潜式钻井平台上的钻井设备主要集中在平台上的上层和下层甲板区域，或者是钻台上的月池区域。对于钻井平台管子堆场的长层甲板区域，可以放置各种各样的吊车设备，例如隔水管吊车、防喷器吊车，也可以将排管机和固控设备房安置在这个地方。在钻井的钻台区域可以布置有钻台、仪表房、转盘以及泥浆防喷盒等设备。月台区主要是放置月池设备，包括下水工具、隔水管、氮气瓶以及防喷器等等。至于钻井平台的下层甲板区可以将高压泥浆泵房、泥浆配浆和净化房都设置在这个地方。 二、深水半潜式钻井平台系统技术 深水半潜式钻井平台系统主要包含有提升系统、旋转系统以及钻柱升沉补偿系统和循环系统等，下面我们就来对这几项系统技术进行分析。 （一）提升系统
海洋平台的设计及建造施工
第四章海洋平台的设计及建造施工 第一节平台结构设计的一般步骤 海洋平台的结构设计首先是根据平台作业海域的环境条件、海底土壤特性、平台的使用要求、安全性、营运性能、建造工艺和维护费用以及业主的期望等选择平台的结构型式方案。由于平台长期固定或系泊于特定的海域中作业，它不像一般船舶那样，遇到大风浪可以避航，因此，在结构设计中正确的确定海洋环境条件显得非常重要。海洋环境条件一般包括海域的水深、风暴、波浪、海流、潮汐、海底冲刷和滑移、冰情和地震等。这些海洋环境因素对平台的安全和作业效率有极大的影响。 为了设计出满足各项设计条件，同时经济性能优良的平台结构，往往需要选择多种方案进行分析比较，最后选定最佳的方案。因此平台结构设计实际上是一个逐步逼近或试探的过程，例如挪威阿柯（AKER）集团设计的“阿柯—H3”号半潜式平台就选择了A至H的8中方案进行分析、筛选，最后选定了H方案中的第3种修改方案，平台也因而取名为“阿柯—H3”。 一般初步选定一种结构型式，确定平台主要尺寸，具体进行总体布置后，如果是移动式平台则需要进行运动性能和稳性的分析，倘若不满足设计任务要求和有关范围的规定，那么这种结构型式就要被淘汰。 为了进行结构安全性校核，需要进行外载荷计算、强力构件尺寸的初步确定和构件材料的选取等工作，最后进行结构的总体强度分析。外载荷计算包括确定平台的浮力、结构重量、平台的甲板载荷，由风、浪、流、冰、地震引起的环境载荷等，这些载荷直接影响着构件的布置、连接和尺寸的大小，是决定结构设计优劣的重要因素。对于固定式平台，还需进行桩基计算以及桩—土—结构相互作用的分析。平台的所有强力构件都必须符合规范的强度标准，否则应修改构件的尺寸和材料品种，直到满足要求为止。 在结构强度尺寸确定后应对在总体布置时估算的结构重量进行校核，看其与实际的是否一致，若相差较大还需要进行调整。 结构设计的最后一个阶段是局部节点结构设计，平台节点是重要的结构部位，它的强度和施工工艺往往直接影响平台总体结构的寿命。图4—1为平台结构设计的一般流程。
深海油气钻井平台的设计与建造
深海油气钻井平台的设计与建造 随着全球能源需求的不断增长，油气开采的重要性日益凸显。而传统地面油气资源已愈发枯竭，这也促使了人们开始进军深海油气资源，深海油气钻井平台应运而生。深海油气钻井平台涉及到多个领域，包括物理、化学、生物、构造工程和海洋工程等。本文将从以下几个方面探讨深海油气钻井平台的设计与建造。 一、平台结构 深海油气钻井平台的结构一般由一座塔式钻井平台和多个单桅式半潜式生产平台组成。塔式钻井平台一般是六根或者八根主桅柱支撑的，这些主桅柱状似高大的塔，为钻井操作人员和设备提供了工作空间。单桅式半潜式生产平台则主要用于储存和处理采集的原油和天然气，其结构相对简单。 二、平台制造 钻井平台和生产平台的制造是深海油气钻井平台设计的重中之重。钻井平台制造需要考虑到钻井设备和人员的住宿问题，要在深海环境下保障工人的安全和舒适度。而生产平台的制造则需要考虑到油气储存和处理的问题。工人在制造线上进行具体的操作，从焊接、钻孔到组装调试等，制造过程也是多方面因素综合作用的结果。 三、海洋工程安装 海洋工程安装是深海油气钻井平台建造的最后一个过程，在该过程中，平台需要被运输至海洋中，并被沉入海底。安装过程中需要考虑到如何保障平台整体的稳定性，并确保平台与海洋生态系统的协调发展。海洋环境复杂多变，安装前的准备工作十分重要，包括平台的带水行进、护航、过渡、定位等。 四、装备安装
深海油气钻井平台的装备安装也是困难重重。由于在深海的环境下，设备安装空间有限、狭小、作业条件恶劣，需要我们选择符合条件的设备，并在安装过程中进行繁琐的调试和修整。钻井设备和生产设备往往具有不同的系统和机构，安装过程中需要进行深入了解，才能确保其完美运行。 五、维护修理 深海油气钻井平台建造完成后，维护修理也是非常重要的一部分。由于深海环境恶劣，平台将不可避免地受到海洋环境的各种影响，需要进行定期的维修保养工作。平台维修的难度远高于陆地上的其他建筑物，需要深入了解设备构造，拥有丰富的维修经验，并且要有完善的安全和环保措施。 六、总结与展望 深海油气钻井平台的设计和建造充分证明了人类在掌握自然力量的过程中，需要不断创新和发展。未来，随着深海油气资源开采的不断推进，深海油气钻井平台的建造技术也将得到进一步拓展和深化，让油气资源开采更加高效和安全。
海洋钻机井架技术现状及发展趋势分析
海洋钻机井架技术现状及发展趋势分析 随着全球能源需求的不断增长和传统石油、天然气资源逐渐枯竭，海洋油气资源的开发和利用变得越来越重要。海洋钻机作为海洋油气勘探和开发的重要设备，其井架技术的发展和应用也备受关注。本文将对海洋钻机井架技术的现状和发展趋势进行分析。 一、海洋钻机井架技术现状 1. 传统海洋钻机井架技术 传统海洋钻机井架技术主要包括固定式井架和流动式井架两种类型。固定式井架通过钢管或钢桩固定在海底，稳定性较好，但适用水深有限；流动式井架通常采用浮式平台和半潜式平台，能够适应更深的水域，但对海洋环境的要求较高。 2. 先进海洋钻机井架技术 随着海洋工程技术的不断进步，先进的海洋钻机井架技术也在不断涌现。采用动态定位系统的动态定位井架，能够在海上实现定位钻井，提高钻井效率和安全性；采用立管锚泊系统的浮式生产储油船（FPSO）能够在复杂海底地形中实现井架定位和稳定；采用动态定位系统和抗风能力强的半潜式钻井平台，能够适应恶劣海况下的钻井作业。 二、海洋钻机井架技术发展趋势 1. 高效、安全、环保 未来海洋钻机井架技术的发展趋势是朝着高效、安全、环保的方向发展。高效体现在钻井作业效率的提升，安全体现在井架系统的可靠性和钻井过程中的安全性，环保体现在钻井作业对海洋环境的影响降到最低。 2. 智能化、自动化 随着人工智能技术和自动化技术的不断成熟，未来海洋钻机井架技术将向着智能化、自动化方向发展。通过引入人工智能技术，实现对井架系统和钻井作业的智能监控和自动化控制，提高钻井作业的精度和效率。 3. 大深度、大功率 随着全球深水钻井技术的不断提升，未来海洋钻机井架技术将朝着大水深、大功率的方向发展。针对深水油气资源的开发需求，海洋钻机井架技术需要具备更大的水深适应性和更大的钻井功率。 4. 多功能、集成化
海洋钻机井架技术现状及发展趋势分析
海洋钻机井架技术现状及发展趋势分析 海洋钻机井架技术是海洋石油勘探开发中的核心技术之一，它直接影响着海洋石油勘探的效率和安全性。随着深海波浪和海底地形条件的复杂性增加，海洋钻机井架技术也不断发展，不断创新，逐步实现了从浅海到深海的突破性转变。本文将分析当前海洋钻机井架技术的现状以及未来的发展趋势。 1. 浅海井架技术 浅海指水深少于100米的海域，这种海域的井架技术相对简单，多采用钢管桩作为基础，通过海底测量和地质勘探为基础，确定井口位置和井位深度等参数，然后在海底进行井架安装。此外，在浅海还有其他类型的井架，例如：单桩式井架，这种井架主要是应用在浅海水深不超过15米的区域。 随着深海勘探需求的不断增加，深海井架技术也不断向前发展。深海水深往往超过1,000米，常见的井架类型有：单列立式井架、多列立式井架、T型井架、斜铁井架等。这些井架的设计和施工，都必须结合海底地质状况以及水动力环境等多种因素，同时合理运用各种新技术，如遥测控制、卫星定位、生物环境监测等，确保钻井平稳顺利进行。 深水井架技术是介于浅海和深海之间的一种技术。深水钻井常用的井架类型为间歇式高架井架和摇摆式单列竖式井架。间歇式高架井架起升机构采用钢丝绳结构，既能减少设备重量，又能延长起升机构使用寿命。摇摆式单列竖式井架则可以保持稳定，提高钻井作业效率，同时还便于井架加固和维护，增强了井架的可靠性。 1. 智能化 随着人工智能和物联网技术的不断进步，未来的海洋钻机井架技术必将趋于智能化。智能化的井架勘探工具能够自主分析和收集勘探数据，并可以进行实时的海洋环境监测，这些技术将成为未来海洋钻机井架技术的重要趋势。 2. 低碳化 未来海洋能够成为更加清洁、绿色的勘探领域，因为海洋钻机井架技术的低碳化将成为未来的趋势。例如，井架设备的能源利用可以采用新的可再生能源技术，例如风能和太阳能，从而减少碳排放。 3. 模块化 为了提高井架建设的速度和效率，未来的井架技术将会趋于模块化发展。每个模块将按照预定的要求进行制造，在装配时，可以根据要求进行拆装和组合。利用模块化井架技术可以大大提高井架的建设效率和建设质量，同时还可以降低井架的制造成本。
浅谈海上钻井平台塔式井架拆除新方案
浅谈海上钻井平台塔式井架拆除新方案 作者：苏瑞华谭海同（等） 来源：《科技创新与应用》2014年第03期 摘要：文章主要针对于海上钻井平台塔式井架拆除方案进行了研究，主要是由于现阶段海上平台部分钻机大大超过其设计使用寿命，设备工作能力下降，部分设备生产年代较久，原生产厂家已经停产，导致部分备件采购周期较长或已经无法采购。因此，下面针对海上平台塔式井架需要进行升级或拆除更换提出新方案，希望通过本文的探讨，能够为相关海上平台塔式井架拆除的提供方案的参考。 关键词：海上平台钻机；塔式井架；扒杆拆除 1 使用扒杆拆除井架 1.1 工作难点 井架二层台以上构件无法用平台吊车吊装，需要借助辅助吊装（扒杆）设备实现；井架高50.9m，属高空作业，作业人员安全悬挂点少，作业空间受限，易掉落工具及物件；相关设备及辅助吊装扒杆要求操作人员专业性强；构件拆卸后，吊点及吊装操控性相对不方便；受自然环境影响较大：风速影响，雨季影响以及台风影响；风险等级最高定级15级。 1.2 作业方法 1.2.1 施工前准备 技术准备：井架拆除施工前，必须对全体施工人员进行技术交底。施工人员熟悉井架拆卸施工图纸，并对所负责井架拆除岗位职责，井架各部分结构，钻台面状况，工作区域状况，以及具体操作规程熟悉和了解，做到心中有数。机具准备：工作开始前，施工工具必须进行外观检查，并进行标识，特种设备及扒杆必须进行第三方认证，并进行现场极限测试；不合格者严禁使用。人员准备：高空作业人员需持证上岗，并必须有两年以上相关工作经验，同时高空作业人员需进行现场作业模拟，并进行安全逃生演习以及自救逃生演习； 1.2.2 现场布置 根据平台结构及钻台面，共搭设三层防护脚手架以及防火措施：在钻井绞车及司钻台搭设脚手架并铺设木板进行保护相关设备，同时清理拆卸井架周边的各种障碍物；在二层台操作平台及周边铺设木板，防止螺栓及构件掉落伤人，并起到缓冲作用；在井架下方外围搭设防护脚手架；钻台用隔离带隔离，防止无关人员进入.必要时扩大隔离区域至钻台周边20m左右；现场布置及材料堆放整齐，现场设置施工标志和安全警示。施工前，上方人员与下边人员用对讲机及时沟通好，作业下方严禁站人。
钢结构井架安装技术原理和方法探讨
钢结构井架安装技术原理和方法探讨 煤矿井架需要根据自身结构和重量进行设计，一般是先将其设计为若干部件然后由制造的工厂将其预组装。合格以后运送到施工现场然后组装、焊接找正，之后吊裝竖立。井架的构造主要包括焊接型钢部件、箱型及其它零部件和构件。井架的分段以一个运输单元为标准，分段过程中要尽量减少钢板的拼接，因此长度一般不超过12米。井架的安装工艺主要有翻转法和滑移提升法两种。 1 钢结构井架安装技术原理 单绳提升井架主要包括斜撑架和立架躯体两个组成部分，多绳提升井架则由立架和斜撑架组成，同时斜撑架又包含主、副斜架两个部分。不同的钢结构井架，其安装步骤稍有不同：单绳提升井架首先将立架躯体竖起来然后吊装斜撑架，而多绳井架则需要先竖立斜架之后竖立立架。施工工艺的不同主要体现在起吊工艺上，“滑移提升法”指的就是利用滑移提升的方法进行起吊，“翻转法”安装工艺指的就是利用利用翻转法进行起吊，也可以称为“旋转法”或者“扳吊法”，其又分为“大翻装法”和“半翻转法”两种。 1.1 “翻转法”技术原理 “半翻转法”安装技术是指竖立桅杆同时在井架底部设置绊腿或者回转铰链，依照桅杆头部的提升方向设置定滑轮组，为避免应力过于集中的情况，需要根据实际情况增设动滑轮组。地锚的埋设需要进行计算，确保其与绳角之间的角度在30°到45°范围内。从桅杆头部穿绳挂设滑车组穿钢丝绳组成主牵平衡系统，以桅杆稳定缆风作为侧牵平衡系统。井架通过提升稳车来运转并收紧起吊系统来提升钢丝绳，直到将井架翻转竖起到设计位置。“半翻转法”被广泛应用于建筑施工中，其现场的组装与布置非常简便，并且提升时受力最大，非常安全，因此经常应用于井口绞车房等建筑物形成后的安装工艺中。 “大翻转法”就是在“半翻转法”的基础上将主缆风侧的钢丝绳作为提升绳来牵引和带动井架的翻转，同步倾倒桅杆，当垂直安装的设备已经竖立到位以后放倒桅杆值地面即可。“大翻转法”的提升力与“半翻转法”相比要小，并且井架上的吊点更多，桅杆中部与井架之间可以柔性相连，可以大幅改善桅杆和井架在受力作用下发生变形的情况，同时放倒桅杆的工作量也会相应减少。但是这种安装技术也有缺点，就是井架底部的绊腿或者回转铰链的设置和起吊操作比较复杂，当
我国海洋石油钻井技术及装备发展探讨
我国海洋石油钻井技术及装备发展探讨中海油田服务股份有限公司山东德州253200 摘要：油气资源是否能够得到持续的供给，对于一个国家的经济发展来说， 无疑是一个至关重要的因素。为此，为了确保石油的供应可以得到有效的提升， 应从两个方面入手，一个是要加大原油和天然气的进口，另一个是要对原油和天 然气的产量进行提升，并对海洋石油的开发力度予以强化，为我国的经济发展提 供大量的能源。现阶段，我国对于海洋石油的发展已经初具成效，但在实际情况下，还有较大的改进力度，所以，我们将继续投入大量的精力，对海上石油钻井 技术及其发展进行深入的研究。 关键词：海洋石油；钻井技术；装备；发展 引言 在现代工业社会不断发展的过程中，石油资源是人类赖以生存和发展的物质 基础。在新时期，伴随着国家经济的迅速发展，对石油资源的需求量也在不断增加，仅凭国内的采油量已经不能满足需要。根据数据显示，每年进口的原油约占 国内原油需求的70%。为了适应国家对石油资源的巨大需要，开展海洋石油资源 的勘探和开发工作具有十分重大的现实意义。要想更好地开发海洋石油资源，就 必须要更好地进行海洋石油钻井技术的研发。海上石油钻井产业对海上石油钻井 技术的需求十分严格，这是一个高科技、高资本密集型的产业，要想把海上石油 资源的钻探与开采做好，就一定要大力开展海上石油钻井技术的研发工作。 1我国海洋石油钻井技术发展现状 近年来，我国在海洋油气钻探技术方面取得了一定进展，取得了一定的进展。要想发展和应用海上石油钻井技术，就必须要有一个海上石油钻井平台作为支持，所以，进行海上石油钻井技术的研究工作是其发展的必要条件。近几年来，国家 加大了对海洋石油钻井平台的研发和生产，参与到海上石油资源钻机的数量也在
自升式海洋钻井平台浅谈
自升式海洋钻井平台浅谈 自升式平台顾名思义是具备自升能力的功能性平台，通过一定长度可以自行升降的桩腿来实现操作高度的变化以适应不同作业水深的要求,有槽口式和悬臂梁式的,现今新建平台基本都是悬臂梁式，一些平台配置有DP(dynamic position）系统从而实现自航和自定位功能，本文仅对不带有DP系统的自升式具备钻井操作能力的平台布置的简析。 自升式平台目前主要有两种形式，独立桩腿式和沉垫式，作业水深范围从12/14 英尺直至550 英尺。大多数自升式钻井平台的作业水深在250至300 英尺范围内，较浅水深则由一些固定式平台覆盖，比如模块钻机等。目前主流自升式平台多采用独立桩腿式，主要船型有新加坡吉宝船厂的Keppel Fels B Class ，美国F＆G 公司的Super M2 以及JU2000/JU2000E ,荷兰MSC公司的Gusto CJ系列（CJ46/CJ50/CJ70,设计作业水深不同），美国Letourneau公司的Letourneau 116 系列等。各类型平台各具特色，根据不同的可变载荷（后面会提到其影响)和设备功能配置会有不同的租金差别，但其主要差别目前仍是从作业水深来大致区分，从各自平台造价来说，设备配置占据整个平台的较大部分，再加之一些设计费用和专利费,各类型平台取决于客户的想法和习惯以及使用区域的实际情况等因素。 自升式平台目前主要入级的船级社有ABS(美国船级社）,DNV（挪威船级社，目前改为DNV—GL，同德国劳氏合并后简称），CCS（中国船级社)以及较少的BV （法国船级社），目前最主要的是ABS和DNV,原因是其关于钻井平台的要求较为详细完整，并且出台的相应的专门入级的规范，如MODU等，其网站提供相关规范的免费下载，同时每年会有相应的更新,在进行平台设计时应注意该平台入级的是哪一年的规范，同时按照对应规范进行相关设计，有些更改会对相关系统和设备由额外的要求，将会直接的提高建造成本。其中DNV的规范相对来说更加详细和严格一些，对北海区域的针对性比较强，所以我们会发现大部分入级平台如果作业区不是北海区域，多数选择入级ABS，也有部分平台入级双船级社，这里简单的讲就是为了将来船东的运营方便，比如我国的海洋石油981（半潜式钻井平台）同时入级CCS和ABS船级社,这里还要针对双船级和双重船级说明一下,前者船级社分主次。
移动式钻井平台的介绍
移动式海上钻井平台介绍及新技术的运用 一，概述海洋占地球表面积70. 9%,平均深度约为3 730 m, 90%以上的水深为200 m~6 000 m,大量海域面积的资源尚待开发,尤其是石油、天然气等重要经济、战略物资。据地质学家预测,海底石油天然气总储量约2 500亿吨。我国是一个海洋大国，在约300万平方公里的海洋辖域内蕴藏着丰富的石油和其它重要资源。加强开发我国海底石油资源对我国的经济发展有着十分重要的意义。这就需要一批适合我国海洋石油开采的装备，所以首先对海上石油开采装备，即海上钻井平台进行初步了解显得很必要。 二，平台类型介绍在海上油田的勘探开发过程中，不论是在勘探阶段钻勘探井，还是在开发阶段钻生产井，均要在海上石油钻井平台上进行作业。海上石油钻井平台大体上可分为固定式和移动式两大类。固定式钻井装置包括：桩基（导管架）式平台和重力式平台，用于深水作业的顺应式平台，如牵索（绷绳）塔式平台、张力腿式平台、浮力塔式平台；用于浅水作业的人工岛。移动式钻井装置包括坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船、张力腿式平台和牵索塔式平台。鉴于我国的海上石油钻井平台大多采用移动式平台，所以重点对各种移动式平台的特点进行探讨。 1，坐底式钻井平台是一种由沉垫（浮箱）、立柱、上层平台（甲板）和抗滑桩等部分组成的移动式平台。坐底式钻井平台工作时，先由拖轮将其拖至井位，然后灌水下沉，沉垫坐底后，打好抗滑桩，就可钻井作业。由于坐底式平台甲板高度固定，其工作水深较浅（一般为5m到30m），因而适宜在极浅海区打探井。这种平台钻垫坐在海底，只要海底土壤密实、平坦无严重冲刷，是比较稳定的，另外平台上设有抗滑桩，可提高平台的坐底稳定性。坐底式钻井平台的优点是能提供稳定的钻井场地，移动性能好，而且改装后可作为采油平台、储油平台、生活与动力平台等。缺点是上层平台高度固定，不能调节，工作水深有限；拖航时阻力大；当海底冲刷严重时，钻井易移位，需要采取防滑移、防冲刷及防淘空等措施。我国现有自行设计建造的“胜利二号”、“胜利三号”和从国外购进、国内改装的“胜利四号”等坐底式钻井平台，仍用于海上作业。 2，自升式钻井平台是一种由驳船形船体（上层平台）和数根能够升降的桩腿（带沉垫或不带沉垫）组成的移动式平台。自升式钻井平台工作时，先由拖轮拖至井位，抛锚定位，通过桩腿升降装置（机构）将桩腿插入海底，进行预压后，再用升降装置把船体上升到海面以上一定高度，便可钻井。完成一个井位的钻井作业后，船体降至海面，拔起桩腿并将其升至拖航位置，整座平台便可用拖轮拖到新井位。为适应不同的工作水深，需由升降装置完成升降船和升降桩的工作，在着底作业时，应保持平台位置固定；在拖航时，应保持桩腿位置固定。整个升降装置系统包括动力系统、船体升降机械、桩腿的升降结构和固桩结构。升降装置目前常用的有气动、液压和电动齿轮齿条几种传动方式。通常桁架桩腿采用电动齿轮齿条传动方式，圆形或方形管柱桩腿采用气动或液压方式。自升式钻井平台主要用于打探井，也可用于打生产井和作为早期生产中的钻采平台，而且可进行修井作业。自升式钻井平台工作时靠其桩腿支撑站立在海底，因而能够提供稳定的钻井场地。它适用于不同的海底土壤条件和百米的水深范围。这种钻井平台具有机动灵活，移动性能好的特点。另外不带沉垫的自升式平台用钢量较少，造价较低，便于建造。自升式钻井平台的缺点是：拖航较困难，在拖航时抵御风暴袭击的能力差；平台定位或离位时操作复杂，且对波浪很敏感；由于带沉垫的自升式平台受海底冲刷而使基础破坏，容易造成整个装置的滑移；当工作水深加大时，桩腿的长度、截面尺寸、重量均将迅速增大，同时使平台在拖航状态和工作状态的稳定性变差，因而不适于在水深大的海区工作（一般最大工作水深在100m左右）；大型自升式平台的桩腿存在振动问题。由于目前正开发的油田大部分水深均不大（一般都在100m以内），因而自升式平台仍被广泛应用。世界各国正在使用中的自升式平台约占移动式钻井装置总数的60%以上。我国海上钻井作业大多数也是使用自升式平台，如：“渤海四号”“渤海五号”“渤海七号”“渤海八号”“渤海十号”“南海三号”“南海四号”“勘探二号”“胜利五号”“胜利六号”等自升式钻井平台。其中“渤海五号”“渤海七号”是我国自行设计建造的自升式钻井平台。 3，半潜式钻井平台是类似于坐底式平台的一种移动式钻井装置。这种平台由上层平台、立柱、下船体（浮靴）、锚泊系统等部分组成。上层平台提供作业场地以及生产和生活设施；立柱连接上层平台和下船
钻井平台模型的建立与仿真研究
钻井平台模型的建立与仿真研究 作为现代石油工业的关键设备之一，钻井平台的建设和优化具有重要意义。为 了探索钻井平台的运行机理和优化方案，许多研究者利用仿真技术建立模型进行研究。本文就钻井平台模型的建立与仿真研究做出探讨。 一、钻井平台的建模 建立钻井平台的模型需要从多个方面入手，包括机构结构与运行机理、功能配 置与参数设定等。下面分别进行介绍。 1. 机构结构与运行机理 钻井平台是由船体、井架、钻杠系统、液压系统等多个部分组成的机器设备。 其中，井架起着重要的作用，它可以支撑钻杆的重量，调整钻头的位置，保证钻井平台的稳定性。因此，建立井架的运行机理是建立钻井平台的重要一环。 井架的结构包括主架和子架，主架由大梁、横轴、侧向托架等组成，子架包括 升降架、滑道、行星架等。主架和子架通过电动机组成的驱动系统配合实现钻杆运动。 在建立井架运行机理时，需要考虑到加工和装配误差、轴承系统的摩擦损耗、 电动机的能量传递等多个因素，因此需要细致地构建井架的数学模型，并通过仿真理论对其运行进行分析。 2. 功能配置与参数设定 钻井平台的配置和参数设置将直接影响其使用效果。在建立钻井平台的模型时，需要考虑以下因素。
首先，是钻井平台的控制系统。钻井平台的控制系统包括动力系统、液压控制 系统、系统感知系统、信息传输系统等多个方面。各个系统配合协作，实现对钻井平台的控制和监管。因此，在建立模型时需要考虑钻井平台控制系统的建设和完善。 其次，是钻井平台的稳定性问题。钻井平台作为大型机器设备，容易受到风浪 影响，导致其倾斜、晃动。因此，在建立模型时需要考虑钻井平台的稳定性问题，优化相应的控制策略。 还需要考虑的因素包括：井口设备的设计和布置、电池和照明系统等安全问题、环境和气象因素等。 二、钻井平台模型的仿真研究 建立钻井平台的模型后，需要进行仿真研究，探索其运行机理和优化方案。下 面介绍一些具体的研究方法和成果。 1. 基于多体动力学的仿真研究 利用多体动力学方法建立钻井平台的仿真模型可以探究井架的结构和运行机理，并优化控制策略。根据钻井平台的实际运行过程，可以建立包括多个部件在内的多体动力学模型，对钻井平台的运行、振动和稳定性等方面进行仿真研究，推算出相应的模拟结果。 2. 优化控制策略的仿真研究 钻井平台的控制系统可以通过仿真研究进行优化，设计出更加高效的控制策略。比如，可以根据钻井平台的速度和位置信息，设计出最优的运动路径，避免井架运动的盲目性，提高钻井的效率。 另外，在钻井平台的控制系统中，液压系统是重要的组成部分。通过仿真研究 可以模拟液压系统的运行，研究液压元件的使用效果，并调整参数，提高负载能力。 3. 建立故障检测模型的仿真研究
钻井平台
钻井平台 科技名词定义 中文名称： 钻井平台 英文名称： drilling platform;drilling unit 定义： 进行钻井作业的平台。 所属学科： 船舶工程(一级学科) ；海洋油气开发工程设施与设备(二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 钻井平台 随着人类对油气资源开发利用的深化，油气勘探开发从陆地转入海洋。因此，钻井工程作业也必须在灏翰的海洋中进行。在海上进行油气钻井施工时，几百吨重的钻机要有足够的支撑和放置的空间，同时还要有钻井人员生活居住的地方，海上石油钻井平台就担负起了这一重任。由于海上气候的多变、海上风浪和海底暗流的破坏，海上钻井装置的稳定性和安全性更显重要。 目录[隐藏] 简介 世界海洋钻井平台发展简史 [编辑本段] 简介 分类海洋钻井平台（drilling platform）是主要用于钻探井的海上结构物。平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施，是海上油气勘探开发不可缺少的手段。主要分为移动式平台和固定式平台两大类。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、深水顺应塔式平台固定式钻井平台大都建在浅水中，它是借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置，平台上面铺设甲板用于放置钻井设备。支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的，所以，钻井平台的稳定性好，但因平台不能移动，故钻井的成本较高。 为解决平台的移动性和深海钻井问题，又出现了多种移动式钻井平台，主要包括：坐底式钻井平台、自升式钻井平台、钻井浮船和半潜式钻井平台。 坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳，适用于河流和海湾等30m以下的浅水域。坐底式平台有两个船体，上船体又叫工作甲板，安置生活舱室和设备，通过尾郡开口借助悬臂结构钻井；下部是沉垫，其主要功能是压载以及海底支撑作用，用作钻井的基础。两个船体间由支撑结构相连。这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水，使其着底。因此从稳性和结构方面看，作业水深不但有限，而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。所以这种平台发展缓慢。然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域，潮差大而海底坡度小，对于开发这类浅海区域的石油资源，坐底式平台仍有较大的发展前途。80年代初，人们开始注意北极海域的石油开发，设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。目前已有几座坐底式平台用于极区，它可加压载坐于海底，然后在平台中央填砂石以防止平台滑移，完成钻井后可排出压载起浮，并移至另一井位。 自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。1953年美国建成第一座自升式平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占移动式钻井装置总数的1／2。我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的，桩腿的高度有七十多米，升降装置是插销式液压控制机构。该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强，因而，我国海上钻井多使用自升式钻井平台。 钻井平台桩腿的高度总是有限的，为解决在深海区的钻井问题，又出现了漂浮在海面上的钻井船。 钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。按其推进能力，分为自航式、非自航式；按船型分，有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井；按定位分，有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。浮船式钻井装置船身浮于海面，易受波浪影口向，但是它可以用现有的船只进行改装，因而能以最快的速度投入使用。钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等，它既有普通船舶的船型和自航能力，又可漂浮在海面上进行石油钻井。由于钻井船经常处于漂浮状态，当遇到海上的风、浪、潮时，必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象，因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。目前，海上钻井船的