创业创新计划书

首届海峡两岸（福州）大学生

创业创新大赛创业计划书要求

创业计划书要求有纸质版和电子版两种。请各参赛团队于2013年3月31日前将创业计划书文本（一式五份）和《报名表》原件送至或特快专递寄至组委会办公室，同时将创业计划书电子版上传至大赛官方网站。创业计划书制作统一使用A4纸，封面采用大赛统一样式（见下页）。其中正文文档格式要求为:A4幅面, 主标题用小二号楷体，小标题用四号黑体，正文宋体小四号字,行距为单倍行距,页边距上2cm,下2cm,左3cm,右3cm,页码位于页面底端居中,页眉宋体小五号字,页眉内容为完整的项目名称(左对齐)。参赛项目涉及的专利证书、发明创造、授权证明、项目荣誉证书等，统一附在创业计划书附件中。

创业计划书

报名审核编号：

参赛项目名称：半潜式海洋石油平台恒钻压模拟控制系统项目所属领域：机械工程

团队负责人：陈士朋

联系电话：

（毕业）院校：东北石油大学

2013年 3 月 7 日

创业计划书

（参考模板）

一、创业计划书的参考模板

（一）封页：采用大赛统一封面样式。

目录

摘要主要内容包括：公司简单描述；公司的宗旨和目标（市场目标和财务目标）；公司股权结构；主要产品或服务介绍；市场概况和营销策略；核心团队情况；公司优势说明；融资方案（资金筹措及投资方式）；财务分析及预测等。

（二）文本

第一章项目简介

一、项目的历史背景及现况介绍

近年来,随着世界范围内油气资源消耗的递增和陆地原油开采速度的加快,海洋领域内的油气勘探开发已成为新的焦点。未来的15～20年,将是我国海洋钻井市场实现快速发展的关键时期。由于我国对油气资源的巨大需求,国内主要石油公司均制定出各自的深水钻井装备计划。在未来5年里中国海洋石油总公司将投资1200亿元用于海上油气勘探和开发,海洋工程装备投资是其中的主要部分,需要新建各种固定和移动式生产钻井平台70多座,其中需要新建多座自升式和半潜式钻井平台。

基于我国深海石油开发开采装备的历史背景，东北石油大学“机电创新小组”通过充分的市场调研，获悉我国中石油、中海油、中石化三大石油集团公司即将开始海洋深水油气勘探开发装备的研究工作,计划在“十二五”期间研制我国具有自主知识产权的3000m深水半潜式钻井平台。此次福州创业创新大赛为我们展示“半潜式海洋石油钻井恒钻压控制系统”作品提供了非常好的平台，我们更期待能与福州本地企业或中海油集团公司相对接，将创新作品转化为工业产品。

二、研究的内容、意义和立项背景

浮式钻井平台在海上作业时处于漂浮状态，可近似认为在波浪的不规则运动中将产生围绕其原始平衡位臵的进退、横移、升沉、横摇、纵摇、平摇6个自由度的运动。深海钻井平台即为浮

式钻井平台，在海上会受到风、浪、流的作用，产生上下升沉运动，导致钻头与井底岩石的接触压力不断变化，严重影响了钻进效率，也降低了钻头使用寿命。因此深海钻井平台需要设臵升沉补偿装臵，用以减小平台升沉运动对钻压的影响。钻柱升沉补偿装臵作为浮式平台钻井系统的一个关键设备，其主要作用是阻隔浮式平台在波浪作用下的升沉运动对钻柱的影响，减小钻柱和防喷器之间的磨损，获得稳定的钻压。在钻井过程中，它可以把井底的钻头定位在司钻设定的一个位臵范围内，根据海洋平台的升沉运动状态补偿钻柱的运动，使钻柱保持在一定的高度以及恒定的钻头钻压。

目前，钻柱升沉补偿装臵通常采用液压驱动方式，主要有被动式、主动式、被动+主动式等3种形。主要组成部分有：升沉补偿装臵本体、液压站、供气装臵、储气罐、蓄能器总成以及连接管路等。存在设备台数多重量大、单台体积大、占地面积大、维修工作量大、补偿滞后、响应速度慢等缺点。这将影响钻井速度、钻井质量和钻头寿命。而被动补偿是利用蓄能器来吸收能量，补偿装臵庞大，补偿滞后；半主动补偿蓄能器的体积减小，补偿滞后也相应减小。而主动补偿利用外部能量来驱动补偿装臵，补偿精度高，响应速度快，性能稳定。目前对钻井质量和效率要求越来越高，因此，建立响应速度快、精度高的升沉补偿装臵，进一步研究主动式升沉补偿是非常重要的。

机电创新小组研究的“半潜式海洋石油钻井恒钻压控制系

统”是一种新型主动式升沉补偿装臵。它主要由双伺服驱动系统、井架、波浪模拟底座、升沉补偿系统、大钩拉力传感器和辅助设备等组成。双伺服驱动系统由伺服电机、减速器、滚筒绞车、液压盘刹车及钢丝绳等组成，它将被动式液压升沉补偿装臵和变频绞车由双伺服驱动系统取而代之，去掉了庞大的液气系统。

当钻井平台没有被海浪干扰时，钻井平台不产生上下升沉运动，平台保持在原来的平衡位臵，大钩拉力传感器的检测值不变，钻头钻压保持在设定值也不变；当海浪迫使钻井平台产生上升运动时，钻井平台不能保持在原来的平衡位臵，大钩拉力传感器检测值将增大，钻头钻压减小；当海浪迫使钻井平台产生下降运动时，大钩拉力传感器检测值减小，钻头钻压井增大。“机电创新小组”通过“半潜式海洋石油钻井恒钻压控制系统”及“海浪仿真”模型，对深海石油钻井平台升沉补偿和恒钻压控制进行研究，通过理论分析和实验研究结果表明：该方案可实现补偿精度高，响应速度快，性能稳定，大大减轻浮式平台质量，减少设备占用的空间。该研究成果具有可行性和实用价值，可以转化为初试产品，预计将有较好的产品推广市场和前景。

三、国内外行业研究现况及发展综述

1、国外海洋石油钻井平台发展

1953年，Cuss财团造成的“Submarex”钻井船是世界第一条钻井浮船，它由海军的一艘巡逻舰改装建成，在加州近海3000尺水深处打了一口取心井。1957年，“卡斯一号”钻井船改装完毕，长78米，

宽12.5米，型深4.5米，吃水3米，总吨位3000吨，用6台锚机和6根钢缆把船系于浮筒上。用浮船钻井会带来一系列问题，由于波浪、潮汐至少给船带来三种运动，即漂移、摇晃、上下升沉，钻头随时可能离开井底，泥浆返回漏失，钻遇高压油气大直径的导管伸缩运动而不能耐高压等等。这样就把防喷器放到海底。该船首先使用简易的水下设备，从而把浮船钻井技术向前推进了一步。

浮船钻井的特点是比较灵活，移位快，能在深水中钻探，比较经济。但它的缺点是受风浪海况影响大，稳定性相对较差，也给钻井带来了困难。

1962年，壳牌石油公司用世界上第一艘“碧水一号”半潜式钻井船钻井成功。“碧水一号”原来是一条坐底式平台，工作水深23米。当时为了减少移位时间，该公司在吃水12米的半潜状态下拖航。在拖航过程中，发现此时平台稳定，可以钻井，这样就受到了启示，后把该平台改装成半潜式钻井平台。1964年7月，一条专门设计的半潜式平台“碧水二号”在加州开钻了。第一条三角形的半潜式平台是1963年完工的“海洋钻工号”，第二条是1965年完工的“赛德柯135”。

随着海上钻井的不断发展，人类把目光移向更深的海域。半潜式钻井平台就充分显示出它的优越性，在海况恶劣的北海，更是称雄，与之配套的水下钻井设备也有发展，从原来简单型逐渐趋于完善。半潜式钻井平台的定位一般都是用锚系定位的，而深海必须使用动力定位。第一条动力定位船是“Cussl”，能在12000英尺水深处工作，获取600英尺的岩心。以后出现了动力定位船“格洛

玛·挑战者号”，它于1968年投入工作，一直用于大洋取心钻井。世界上真正用于海上石油勘探的第一条动力定位船是1971年建成的“赛柯船445”钻井船，工作水深在动力定位时可达600米以上。

半潜式平台有自航和非自航的。动力定位船所配套的水下设备是无导向绳的水下钻井设备。后来，钻井平台又有新的型式出现。如张力腿平台和“Spar”。科学在进步，时代在发展，海上钻井技术也在飞速发展，人们现在已向更深的海域进军，无论是钻井井深、钻井水深、钻井效率都有新的世界纪录出现。

2、我国海洋石油钻井平台现状

由于受到工业基础的局限，我国海洋油气勘探事业的发展时间比较短，1966年第一座固定式钻井平台才被建造出来，而“渤海一号”自升式钻井平台于1972的建造而成，直到上世纪八十年代中期，“勘探三号”的建成标志着我国的海洋钻井平台技术进入一个新的发展阶段。截止到2005年，我国共有十九台海洋采油平台，四十六座移动钻采平台。不过，近几年来随着世界石油价格的节节高升，我国的海洋钻探工作也不断加大力度，短短几年内海洋平台建设工作就取得了很大的成就：以自升式为主的国内建造平台数量增加了三十台左右，这也为我国后续的海上工作打下坚实的基础。

海洋石油981号半潜钻井平台，可以说是目前世界上最先进的深水半潜式平台。该项目在2009年4月份由上海外高桥造船公司开始动工建造，该项目的平台设计能力可以抵抗200年一遇的台

风，采用DP3动力定位以及大功率的推进器作为定位系统，可以在1500m的深度进行锚泊定位。甲板的最大可变载荷为9000吨，理论使用寿命30年。该项目平台一些主要的设计参数如下：钻井深度达32830英尺（10000米）；工作水深达10000英尺（3050米）；平台长114米，宽79米，由底部到塔顶高130米，电缆长650千米，设计质量为30670吨。可以说该项目是目前世界范围内钻井平台技术的顶尖水平，它同时具备修井、完井、勘探以及钻井等功能，且性能先进。该项目是我国第一个有自主知识产权的超深水半潜钻井平台。

3、海洋石油钻井平台发展趋势

海洋石油钻井平台将向着自动化、高可靠性的方向发展。海洋作业环境经常要面临着风、浪、流等恶劣的自然环境，因此石油开采设备要具有高度的可靠性，才能保证海洋钻井工程的顺利开发。并且不仅要保证开采工程的顺利进行，还要提高作业平台的工作效率，降低手工操作存在的误差以及减轻劳动强度等，因此要将智能化、自动化的控制技术更好的应用于海洋钻井装备。

第二章技术与产品

一、技术描述及技术支持

1、半潜式海洋石油钻井恒钻压控制系统工作原理

“半潜式海洋石油钻井恒钻压控制系统”是以可编程控制器PLC作为控制器，对浮式平台升沉补偿系统及恒钻压系统进行控制。在钻进时，PLC的给定压力值与大钩拉力传感器的检测信号值相比较，得出偏差信号，该信号通过PLC程序进行PID调节后，驱动伺服绞车和液压盘式刹车控制钻柱起升或下降，维持钻头钻压在希望值，实现恒钻压钻井。

当钻井平台没有受到海浪干扰时，钻井平台不产生上下升沉运动，平台保持在原来的平衡位臵，而大钩拉力传感器的检测值不变，PLC程序控制伺服电机驱动钻井绞车及钻具不发生旋转和位移变化，即钻压保持不变；当钻井平台在海浪的作用下向上运动时，钻头对井底岩石的接触压力减小，大钩拉力增大，传感器将钻压信号检测并传送到PLC控制器，由PLC程序进行运算处理，并将处理结果实时输出到双伺服电机、钻井绞车驱动钻具向下运动，增大钻头对井底岩石的接触压力，直至钻压恢复到设希望值时为止；当钻井平台在海浪的作用下向下运动时，钻头对井底岩石的接触压力增大，大钩拉力减小，传感器将钻压信号检测并传送到PLC控制器，由PLC程序进行运算处理，并将处理结果实时输出到双伺服电机、钻井绞车驱动钻具向上运动，减小钻头对井底岩石的接触压力，直至钻压恢复到希望值时为止。半潜式海洋

石油钻井恒钻压控制系统如图1所示，钻柱升沉补偿及恒钻压自动送钻原理如图2所示。

图1半潜式海洋石油钻井恒钻压控制系统

图2钻柱升沉补偿及恒钻压自动送钻原理

2、半潜式升沉补偿平台受力分析

3、半潜式升沉补偿平台控制仿真分析

4、双伺服绞车大钩载荷与速度函数关系

由于石油钻机起升系统具有起停交替的工作特点，这就要求驱动系统具有恒功率调节，能无级变速并具有良好的启动性能及柔性驱动性能。而交流伺服系统驱动的绞车大钩提升速度与载荷的变化能按理想功率曲线运行，功率利用率可最大化，具有较好的节能效果。（图几）中曲线1是无级调速曲线，功率利用最充分；曲线2则功率利用虽不是最理想的，但也比较充分；曲线3是分级变速的，曲线阴影三角面积是未被利用的功率，可见功率利用不充分。

大钩载荷与速度关系

二、产品概况

1、半潜式海洋石油钻井恒钻压控制系统技术特点及创新点

（1）采用PLC S7-300及S7-200对钻柱进行主动升沉补偿与恒钻压伺服控制，钻柱升沉补偿及钻压控制精度高，速度响应快，可靠性高，事故率低，工作稳定；

（2）采用交流伺服系统驱动石油钻机绞车是一种全新概念的控

制技术，功率利用率充分，具有显著的节电效果。（一般可减少有功电量35％一65％，无功电量88％一95％）。

（3）控制系统采用手动与自动无扰动切换，并可实现钻井参数优化及故障报警处理和信号远传联网控制。

2、未来产品的研发计划（计划进度时间表）

该产品的开发主要依靠厂校合作方式，生产厂家负责产品生产资金投入，学校负责提供技术。如辽河石油装备集团、宝鸡石油装备集团以及中海油集团等，因为该产品或系统的生产制造以及安装调试运行都离不开这些单位，尤其是中海油集团公司它是将来的买家，同时该产品也要进入国际市场。产品研发进度计划如下表。

3、知识产权规划及建设预期（商标、知识产权、专利等）

该产品的知识产权、专利、商标属东北石油大学与合作生产厂家共同所有。

4、商业机密及市场进入壁垒（如行业限制、区域限制等）

由于该产品具有完全的自主知识产权，不存在窃取商业机密的问题。该产品要完全按照ABS（American Bureau of Shipping）美国船级社标准以及IEC（International Electrotechnical Commission）国际电气标准生产，并取得相应的许可证。

第三章市场和竞争分析

一、市场容量、市场结构与划分

该产品具有广阔的市场，可进入国内及国际深海石油钻井、陆地石油钻井以及深海采矿等领域。

二、目标市场的设定与产品定位

产品市场定位：辽河石油装备集团、宝鸡石油装备集团、中海油集团、中石油集团以及英、美、法各石油公司。

三、行业中现有及潜在竞争对手分析及因市场介入而产生的其它竞争因素分析

要对该产品的知识产权进行保护，严防潜在的竞争对手窃取该产品的核心技术。

四、行业政策及市场趋势分析预测

我国海洋石油钻采装备已进入飞速发展的新时期,尤其在海洋钻采平台、海洋钻修井模块、水下生产装备等多个方面均已有了新的发展目标,这对促进我国海洋装备早日实现国产化,缩小与发达国家之间的差距,对该产品的市场开发具有非常重要的现实意义。

第六章团队介绍

一、团队核心成员介绍（主要包括背景资历、经验、技能、项目承担情况等）

1、陈士朋，本科，机自专业，项目主要承担者；

2、蔡永鹏，本科，机自专业，项目承担者；

3、曾宪来，本科，机自专业，项目承担者；

4、刘文刚，本科，机自专业，项目承担者。

二、公司组织结构及各个主要职能部门或负责人介绍

杨松山，副教授，项目指导教师；

贾光政，教授，项目指导教师；

王金东，教授，项目指导教师。