錦州9-3CEPD鉆修機(jī)避讓設(shè)計(jì)計(jì)算

孟凡貴，王曉雷，李 浩

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津300452)

錦州9-3CEPD鉆修機(jī)避讓設(shè)計(jì)計(jì)算

孟凡貴，王曉雷，李 浩

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津300452)

海洋平臺鉆井時(shí)，鉆井船靠平臺施工，平臺上的鉆修機(jī)需要讓出井口區(qū)避讓鉆井船。由于長時(shí)間不使用鉆修機(jī)，并且鉆修機(jī)過高，鉆修機(jī)避讓多采用放倒井架的方式。錦州9-3CEPD鉆修機(jī)避讓時(shí)鉆井船靠船方向不同，鉆修機(jī)井架不能放倒，并且自身模塊重量較大，同時(shí)鉆修機(jī)距離平臺火炬臂較近，導(dǎo)致傳統(tǒng)的鉆修機(jī)避讓方式不能滿足要求。根據(jù)錦州海域的環(huán)境情況，選取各工況下的環(huán)境條件進(jìn)行計(jì)算分析，火炬對鉆修機(jī)井架結(jié)構(gòu)及油漆、鋁層不造成破壞，確定鉆修機(jī)避讓時(shí)不放倒井架。

海洋鉆修機(jī) 避讓 火炬臂 溫度

0 引 言

海洋平臺鉆井經(jīng)常使用鉆井船靠平臺鉆井，鉆井時(shí)平臺上的鉆修機(jī)需要避讓鉆井船。鉆修機(jī)由于自身模塊重量較大，不能使用平臺吊機(jī)吊裝，需要搬遷時(shí)必須使用浮吊配合駁船作業(yè)，成本高、風(fēng)險(xiǎn)大。鉆修機(jī)的避讓設(shè)計(jì)為沿導(dǎo)軌方向移動到平臺邊緣，讓出鉆井船的覆蓋區(qū)域。由于長時(shí)間不使用鉆修機(jī)，并且鉆修機(jī)過高，其避讓都采用放倒井架的方式。錦州9-3CEPD鉆修機(jī)避讓時(shí)鉆井船靠船方向不同，鉆修機(jī)井架放倒后與鉆井船的舷邊干涉，因此鉆修機(jī)避讓時(shí)井架不能放倒，只能移動到平臺邊緣位置。且海洋平臺上有一個(gè)火炬臂，井內(nèi)的廢氣通過火炬臂燃燒。由于鉆修機(jī)距離平臺火炬臂較近，因此需要對鉆修機(jī)避讓位置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

1 鉆修機(jī)避讓鉆井船問題分析

海洋鉆修機(jī)由上底座總成、下底座總成、井架總成3大撬疊加組成，安裝在海洋生產(chǎn)平臺頂甲板上。由于各撬重量超過25t，無法用平臺吊機(jī)吊裝，只能自身沿導(dǎo)軌移動。由圖1可見，平臺鉆井時(shí)，鉆修機(jī)需要自井口中心讓出11m之外，移動到平臺一側(cè)避讓鉆井船?？科脚_鉆井。

圖1 海洋石油923鉆井船在錦州9-3CEPD平臺就位圖Fig.1Schematic diagram of Offshore Oil 923 drilling ship taking its place at JZ 9-3CEPD platform

2 鉆修機(jī)與火炬臂問題分析

海洋鉆修機(jī)大井架放倒，井架升出平臺邊緣11m。根據(jù)圖1顯示，鉆井船靠平臺時(shí)，鉆井船邊緣距離平臺邊緣只有3.1m。在此情況下，鉆修機(jī)井架無法放倒，只能將大井架直立。如圖2所示，大井架直立狀態(tài)下，與火炬臂火炬頭基本平齊，距離火炬中心33m，平臺火炬過大情況下，存在對于井架結(jié)構(gòu)、油漆、電纜等的破壞可能。需要對該位置情況進(jìn)行計(jì)算確認(rèn)。

圖2 鉆修機(jī)避讓位置圖Fig.2 Schematic diagram of avoiding locations for the drilling machine

3 火炬影響區(qū)域計(jì)算

根據(jù)錦州9-3CEPD平臺火炬擴(kuò)散模型以及錦州海域環(huán)境條件，選取風(fēng)速分別為1m/s、10m/s、40.4m/s時(shí)的火炬模型進(jìn)行分析。如圖3～5可以看出，不同風(fēng)速條件下，火炬模型不同，對周圍環(huán)境的熱量擴(kuò)散也不一樣。因此，需要對各工況條件下火炬的熱影響狀況進(jìn)行計(jì)算，以確認(rèn)各種工況下對鉆修機(jī)是否產(chǎn)生影響。

圖3 環(huán)境風(fēng)速1m/s的火炬模型Fig.3 A model under a wind speed of 1m/s

圖4 環(huán)境風(fēng)速10m/s的火炬模型Fig.4 A model under a wind speed of 10m/s

4 火炬對于鉆修機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算

鉆修機(jī)主體及配套設(shè)備情況如下：

4.1 電纜情況

考慮到是夜間施工，在鉆修機(jī)的各主體部分布置了相應(yīng)的燈具及船用電纜，根據(jù)電纜的性能參數(shù)及120℃耐熱溫度，鉆修機(jī)安裝電纜的環(huán)境溫度不能高于該值。

圖5 環(huán)境風(fēng)速40.4m/s的火炬模型Fig.5 A model under a wind speed of 40.4m/s

4.2 井架噴鋁、噴漆技術(shù)條件

考慮到海洋環(huán)境的濕度和鹽霧天氣，海洋鉆修機(jī)涂層體系采用環(huán)氧和聚氨酯復(fù)合涂層，隨著輻射強(qiáng)度的增高和溫度的升高，就近似于提高了腐蝕環(huán)境等級，將會加快漆膜、鋁膜防腐功能的損失。一般而言，溫度和輻射強(qiáng)度每升高10℃，防腐蝕壽命會縮短一半，對于超出漆膜、鋁膜正常使用溫度的部位，其壽命縮短更快。環(huán)氧和聚氨酯涂層在干燥的情況，要求溫度不超過120℃。

4.3 火炬輻射及溫度計(jì)算

根據(jù)錦州海域環(huán)境條件，結(jié)合ODP報(bào)告規(guī)定，選取該海域兩個(gè)條件下進(jìn)行計(jì)算，分別為一般泄放條件和緊急泄放條件。在鉆修機(jī)設(shè)備上，選取典型的3個(gè)感受點(diǎn)，即高度0m，位于鉆修機(jī)底部；高度9m，位于鉆修機(jī)鉆臺；高度29m，位于鉆修機(jī)井架上端距離火炬頭最近處。對處于避讓位置的鉆修機(jī)井架和鉆臺的感受點(diǎn)經(jīng)FLARESIM模擬計(jì)算，結(jié)果為：

4.3.1 一般泄放條件

一般泄放條件，指該情況為錦州9-3CEPD平臺火炬長期工況下的火炬泄放，持續(xù)時(shí)間長，需要重點(diǎn)考慮。在該環(huán)境條件下，分別選取該海域的3種風(fēng)速條件進(jìn)行計(jì)算，分別為：1m/s、10m/s、40.4m/s，計(jì)算出3個(gè)感受點(diǎn)的輻射值及溫度，如表1～3所示。

表1 風(fēng)速1m/s環(huán)境下Tab.1 Under a wind speed of 1m/s

表2 風(fēng)速10m/s環(huán)境下Tab.2 Under a wind speed of 10m/s

表3 風(fēng)速40.4m/s環(huán)境下Tab.3 Under a wind speed of 40.4m/s

4.3.2 緊急泄放條件

緊急泄放條件，指該情況為錦州9-3CEPD平臺火炬長期工況下的火炬泄放，持續(xù)時(shí)間長，需要重點(diǎn)考慮。在該環(huán)境條件下，分別選取該海域的3種風(fēng)速條件進(jìn)行計(jì)算，分別為：1m/s、10m/s、40.4m/s，計(jì)算出3個(gè)感受點(diǎn)的輻射值及溫度，如表4～6所示。

表4 風(fēng)速1m/s環(huán)境下Tab.4 Under a wind speed of 1m/s

表5 風(fēng)速10m/s環(huán)境下Tab.5 Undera wind speed of 10m/s

表6 風(fēng)速40.4m/s環(huán)境下Tab.6 Under a wind speed of 40.4m/s

5 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)建模分析計(jì)算結(jié)果，由表1～6可以看出，一般泄放條件下對鉆修機(jī)的各部分沒有影響，均在合理范圍之內(nèi)。緊急泄放條件下，只有在風(fēng)速為10m/s和40.4m/s時(shí)，感受點(diǎn)3在火炬的輻射值超過設(shè)計(jì)允許值，即該條件下，鉆修機(jī)井架上不允許人員施工。同時(shí)，在風(fēng)速為1m/s狀態(tài)下，感受點(diǎn)3的溫度值達(dá)到了107.4℃，超過漆膜的正常工作溫度，此工況不能長期存在。

根據(jù)錦州9-3CEPD平臺ODP報(bào)告所提供的數(shù)據(jù)，緊急泄放狀態(tài)為平臺應(yīng)急情況，不會出現(xiàn)長時(shí)間緊急泄放的情況。所以，鉆修機(jī)在避讓位置與火炬臂的火炬是安全的，鉆修機(jī)可以不放倒井架避讓鉆井船。

6 結(jié) 語

結(jié)合錦州海域環(huán)境條件，以及錦州9-3CEPD平臺ODP報(bào)告所提供的數(shù)據(jù)，對火炬與鉆修機(jī)避讓工況的干涉情況進(jìn)行計(jì)算。要求鉆修機(jī)生產(chǎn)廠家在設(shè)備使用說明書中特別強(qiáng)調(diào)避讓工況下，井架上不得施工，并且要求在井架下方特別增加不銹鋼標(biāo)識牌說明。

［1］ 呂事桂，楊立，李偉華. 船用橡膠電纜整體老化剩余壽命研究[J]. 船海工程，2010(4)：37-39.

［2］ 中國船級社工業(yè)產(chǎn)品部. 中國船級社船用電纜認(rèn)可和檢驗(yàn)驗(yàn)船師須知[Z]. 2001.

［3］ 馬永峰，康濤，楊漢立，等. 撬裝模塊鉆機(jī)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2004.

Collision Prevention of JZ9-3CEPD Drilling Machine：Design and Calculation

MENG Fan’gui，WANG Xiaolei，LI Hao
(CNOOC Ener Tech Equipment Technology Co.，Ltd，Tianjin 300452，China)

When an offshore platform is operating，the platform drilling machine needs to leave some space for the drilling ship in the wellhead area as the latter is next to the platform．As the drilling machine is usually left unused for a long time and considering its height，the derrick is often laid down for collision prevention．However，the collision prevention direction of JZ9-3CEPD drilling machine and direction of the drilling ship are different. In addition，the drilling machine derrick is heavy and close to the flare boom of the platform and cannot be put down．So the traditional collision prevention mode cannot meet the requirements．According to environmental conditions in the Jinzhou sea area，environmental conditions under various working conditions were calculated and analyzed to make sure the flare boom do not constitute a threat to the derrick’s structure，paint and aluminum coating and the derrick do not put down in case of collision prevention of the drilling machine.

ocean drilling machine；collision prevention；flare boom；temperature

TE951

：A

：1006-8945(2015)08-0026-03

2015-07-06