自升式平臺(tái)國(guó)外項(xiàng)目設(shè)備適應(yīng)性分析及改造

摘 要：文章以波斯灣區(qū)域項(xiàng)目為例，對(duì)自升式海洋鉆井平臺(tái)進(jìn)行了平臺(tái)吃水適應(yīng)性和設(shè)備作業(yè)適應(yīng)性分析，提出了解決方法和改造方案，確保了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和項(xiàng)目施工的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：自升式平臺(tái)；設(shè)備；適應(yīng)性；改造

中圖分類號(hào)：TE951 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）35-0172-02

近年來(lái)，隨著海洋鉆井事業(yè)的不斷發(fā)展，海洋鉆井平臺(tái)在海外市場(chǎng)的應(yīng)用范圍日趨廣泛，原先的平臺(tái)按照國(guó)內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)和制造，平臺(tái)各系統(tǒng)嚴(yán)格按照國(guó)內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)配套，能夠滿足國(guó)內(nèi)一定極限條件下的使用需求，但隨著參加國(guó)外市場(chǎng)項(xiàng)目施工需要，許多設(shè)備性能及環(huán)境條件已不滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)境的需要，因此必須進(jìn)行一定的適應(yīng)性改造后，方可進(jìn)行正常的生產(chǎn)作業(yè)。

1 平臺(tái)適應(yīng)性分析

1.1 最低水深及吃水適應(yīng)性

以波斯灣某油田項(xiàng)目為例，根據(jù)資料，平臺(tái)工作區(qū)域水深6～8 m范圍，海圖顯示該海域?yàn)橐粋€(gè)近岸極淺水油氣田，區(qū)塊水深由灘涂地帶過(guò)渡到4～8 m范圍內(nèi)，潮差范圍大于等于2.5～3.0 m，預(yù)定選用的自升式鉆井平臺(tái)輕載拖航吃水3.34 m，工作水深及吃水條件都滿足。由于波斯灣頂為淤泥質(zhì)海床，摩擦力和吸附力小，該平臺(tái)在油田插樁深度預(yù)計(jì)15～27 m，借助平臺(tái)良好的噴沖系統(tǒng)，拔樁順利，平臺(tái)外景如圖1所示。

1.2 作業(yè)性能適應(yīng)性

①移動(dòng)性。所選平臺(tái)為三角形懸臂梁式自升式鉆井平臺(tái)。平臺(tái)尺度相對(duì)大，重心低，干舷高，拖航穩(wěn)性較高；圓柱型獨(dú)立樁腿，電動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，升降操作屬常規(guī)化；正八邊形樁靴底部呈錐形結(jié)構(gòu)，抗滑移性能好；樁靴頂?shù)准八闹茉O(shè)計(jì)有噴沖系統(tǒng)，便于克服阻力拔樁；樁靴收起與船底相平，拖航吃水小于3.5 m， 適應(yīng)極淺水作業(yè)；8級(jí)風(fēng)拖航拖曳阻力150 t，單拖需要10 000 HP以上拖輪，未設(shè)計(jì)錨系就位時(shí)需另有2條全回轉(zhuǎn)拖輪協(xié)助。

②鉆機(jī)能力。鉆機(jī)鉆井能力為7 000 m，大鉤載荷450 t，轉(zhuǎn)盤開口371/2″，滿足常規(guī)化深井探井和大位移定向井及水平井（30″隔水管）井身結(jié)構(gòu)需求。

③鉆機(jī)配置。平臺(tái)配置了電動(dòng)變頻鉆機(jī)、大扭矩頂驅(qū)、三臺(tái)1600HP泥漿泵、三臺(tái)振動(dòng)篩、中高頻離心機(jī)、高壓固井車，符合現(xiàn)代化鉆機(jī)要求。

④導(dǎo)管架鉆井。所選平臺(tái)是移距大承重性能好的懸臂梁自升式平臺(tái)，懸臂梁縱橫移距為12×±3.6 m，懸臂梁組合承重1 000 t，最大鉤載允許450 t，最外端邊緣井允許鉤載300 t，能勝任大位移定向井叢式井鉆探。

⑤管匯壓力。此波斯灣油田屬于高產(chǎn)油氣井，最大關(guān)井壓力5 000 PSI，平臺(tái)阻流管匯額定壓力為10 000 PSI，泥漿泵泵頭和高壓管線額定壓力為5 000 PSI，固井泵管線額定壓力為10 000 PSI，滿足鉆井及井控要求。BOP根據(jù)井身結(jié)構(gòu)和甲方要求可提供13 5/8\"×10 000 PSI系列的或用183/4″×10 000 PSI替代（若其它區(qū)塊深井需要，可同時(shí)提供29 1/2″×500 PSI分流器及21 1/4″×2 000 PSI BOP）。

⑥BOP桁吊。為叢式井裝井口方便，懸臂梁下BOP桁吊起吊性能和承載量要好，因原裝桁吊為氣動(dòng)式，有一只馬達(dá)打滑，行走不可靠，需改造。

⑦泥漿池容量。大于430 m3，滿足深井鉆井井控一次性壓井需求。

⑧燃燒臂。原平臺(tái)未設(shè)計(jì)，鉆機(jī)作業(yè)時(shí)需另外配置。

⑨升船氣隙。若導(dǎo)管架水面高度18 m，平臺(tái)氣隙小于20 m，則吊機(jī)、救生艇、深井泵能探到水面。若氣隙在23 m左右，則需增加吊機(jī)和救生艇鋼絲繩長(zhǎng)度（原先設(shè)備鋼絲繩容量大，僅鋼絲繩長(zhǎng)度不夠），平臺(tái)升至一定氣隙后的外景如圖2所示。

1.3 環(huán)境溫度適應(yīng)性

除了空調(diào)和制冷系統(tǒng)外，一般設(shè)備都適應(yīng)最高溫為45℃的溫度，比如主柴油機(jī)、應(yīng)急柴油機(jī)、吊機(jī)、固井撬、升降系統(tǒng)等設(shè)備均都能滿足不超過(guò)45℃的環(huán)境溫度。重點(diǎn)是注意設(shè)備用油的選擇。現(xiàn)預(yù)定作業(yè)區(qū)域所處緯度30°南北，夏日最高氣溫達(dá)46℃，濕度高達(dá)100%，若后期到南帕斯油田以南海區(qū)鉆井，氣溫估計(jì)可達(dá)50℃左右，平臺(tái)機(jī)械設(shè)備通風(fēng)及空調(diào)制冷系統(tǒng)需做進(jìn)一步改進(jìn)。一般冷凝器散熱溫度40℃以下完全滿足使用要求， 40～45℃制冷效果較差，但可以通過(guò)改進(jìn)方式彌補(bǔ)，45～50℃幾乎不制冷，因此需重新設(shè)計(jì)、配套空調(diào)系統(tǒng)，更換中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)，更換制冷機(jī)組。

2 平臺(tái)設(shè)備適應(yīng)性改造

針對(duì)以上分析和平臺(tái)設(shè)備現(xiàn)狀，對(duì)平臺(tái)設(shè)備進(jìn)行改造和配置如下：

①中央空調(diào)、冷庫(kù)適應(yīng)性改造。根據(jù)有關(guān)部門提供的施工海域環(huán)境溫度，與制造廠商交流確定了改造方案，將中央空調(diào)、冷庫(kù)的冷凝器各增加兩組水冷冷凝器，溫度較高的7、8、9三個(gè)月使用水冷冷凝器，其他時(shí)間使用風(fēng)冷冷凝器。原風(fēng)道可保留，但噪音大，風(fēng)阻增加。壓縮機(jī)兩用一備，風(fēng)機(jī)一用一備。配電間增加一臺(tái)20匹（T3制式）高溫空調(diào)，頂驅(qū)變頻房增加一臺(tái)5匹（T3制式）高溫空調(diào)，吊機(jī)各增加一臺(tái)2匹（T3制式）高溫空調(diào)，司鉆房增加一臺(tái)2匹（T3制式）高溫空調(diào)。

②對(duì)頂驅(qū)進(jìn)行綜合檢查。更換沖管，沖管在使用中多次出現(xiàn)刺漏，經(jīng)檢測(cè)為中心管與鵝頸管座不同軸所致，在立座下端位置加調(diào)整墊片恢復(fù)同軸度；恢復(fù)A電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)動(dòng)力電纜插件松脫導(dǎo)致A電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)；更換IBOP扳手，原扳手?jǐn)嗔咽且蛴透仔谐踢^(guò)大所致，油缸廠家調(diào)整行程；更換平衡油缸掛梁的擺動(dòng)銷座；更換滑車滾輪總成；更換導(dǎo)軌連接銷，原先連接銷有設(shè)計(jì)缺陷，出現(xiàn)多次斷裂，改進(jìn)設(shè)計(jì)后重新制作更換。

③吊機(jī)改造。根據(jù)工作需要，大鉤爬桿由33 m增長(zhǎng)到37.8 m，對(duì)應(yīng)最大吊重8 t，小鉤爬桿由35 m增長(zhǎng)到

40 m，最大吊物負(fù)荷5 t。由制造廠家在廠內(nèi)制作5 m吊臂中段，兩端接頭及部分支撐支管先不焊接，由用戶提供場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)焊接，做吊重試驗(yàn)，吊機(jī)外觀如圖3所示。

④BOP桁吊更換。原先50 t桁吊一只行走馬達(dá)打滑，移動(dòng)困難，經(jīng)與供貨商協(xié)商同意免費(fèi)更換為一臺(tái)液壓行吊。

⑤安裝燃燒臂。根據(jù)甲方的需要，為了處理試油和應(yīng)急狀態(tài)下排放的原油及可燃性天然氣，訂購(gòu)并安裝了燃燒臂系統(tǒng)，作為正常生產(chǎn)、檢修和緊急放空時(shí)的使用裝置。

⑥增加鋼絲繩長(zhǎng)度。為了適應(yīng)更高氣隙的需要，平臺(tái)兩舷吊機(jī)和救生艇的鋼絲繩重新更換，增加了相應(yīng)長(zhǎng)度，基本達(dá)到最大容量范圍，滿足了現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)使用要求。

⑦電控房等位置準(zhǔn)備了充足的干燥劑，避免受到高濕度的影響導(dǎo)致各種電氣設(shè)備故障的發(fā)生。

⑧配備鉆具及井口工具。按照標(biāo)書要求提前購(gòu)置鉆具、井口工具、BOP、試壓工具、打撈工具、下套管工具。

⑨平臺(tái)證書問(wèn)題。整改了平臺(tái)安全證書消除遺留項(xiàng)目檢驗(yàn)問(wèn)題，保持了證書的有效性。

3 結(jié) 語(yǔ)

平臺(tái)參加國(guó)外項(xiàng)目施工時(shí)，需根據(jù)條件變化對(duì)設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改造，以適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境施工的需要。施工前，需做好充分調(diào)研和設(shè)備準(zhǔn)備工作，水深、插拔樁深度（樁腿入泥深度）、環(huán)境溫度、設(shè)備性能及存在問(wèn)題都應(yīng)得到及時(shí)地解決。

通過(guò)此次設(shè)備適應(yīng)性改造，平臺(tái)的整體裝備水平滿足了波斯灣海域鉆井施工的要求，也為今后平臺(tái)的國(guó)外項(xiàng)目適應(yīng)性改造提供了寶貴的參考經(jīng)驗(yàn)。另一方面，隨著海上鉆井作業(yè)中深井、復(fù)雜井的施工作業(yè)的增多，對(duì)平臺(tái)的裝備提出了更高的要求，我們將更大限度地提高平臺(tái)的現(xiàn)有裝備水平以滿足勘探開發(fā)的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫東昌，潘斌.海洋自升式移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)與研究[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2008.

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