關(guān)于海洋工程裝備關(guān)鍵技術(shù)的研究

謝芳

（浙江省海洋科學(xué)院　浙江杭州　310000）

引言

從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，能源的發(fā)展戰(zhàn)略越來(lái)越受到全球各國(guó)的高度關(guān)注，在不斷研發(fā)替代能源的同時(shí)，使用更加先進(jìn)的科技探尋并開(kāi)發(fā)新型油田成為實(shí)現(xiàn)該戰(zhàn)略目標(biāo)的重中之重。當(dāng)前，陸地和近海的油氣資源已越來(lái)越少，甚至已經(jīng)到了快要用盡的地步，而此時(shí)全球的能源需求量仍處于直線上升的趨勢(shì)，致使全球的各個(gè)國(guó)家都逐步加入到了對(duì)其自身深海油田的油氣資源加以開(kāi)發(fā)的行列當(dāng)中。這就使得對(duì)海洋工程裝備的關(guān)鍵技術(shù)加以探討和研究顯得尤為重要了。

1　鉆井平臺(tái)技術(shù)

半潛式海洋鉆井平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)、抗風(fēng)浪、甲板面積、裝載容量以及作業(yè)效率的方面都占據(jù)著明顯的優(yōu)勢(shì)。在對(duì)深海能源進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，其優(yōu)勢(shì)相比其他平臺(tái)更加的突出。半潛式鉆井平臺(tái)具有非常強(qiáng)的技術(shù)性能。其主要的關(guān)鍵點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：①具有較高性能的鉆井作業(yè)系統(tǒng)。合理運(yùn)用多井口式的作業(yè)系統(tǒng)、鉆桿式的處理系統(tǒng)以及動(dòng)力式錨道等，使其工作的效率得到提升。②升沉補(bǔ)償系統(tǒng)。在進(jìn)行深海鉆井作業(yè)時(shí)，為使鉆頭能夠一直處在與井底接觸的狀態(tài)，一定要盡可能的對(duì)因受風(fēng)浪影響而形成的升沉差異加以補(bǔ)償，過(guò)去使用的方法就是利用人工的方式推拉鉆桿，而現(xiàn)階段則是利用天車(chē)、游車(chē)與絞車(chē)的方式對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。③具有定位功能的系統(tǒng)。半潛式鉆井平臺(tái)基本都是漂浮于海面上，極易被風(fēng)浪以及水流推動(dòng)而發(fā)生搖晃，所以一定要使用有效的定位方式確定其雖在的具體位置。對(duì)半淺式平臺(tái)實(shí)施定位的方式大致分為兩種，即錨泊定位與動(dòng)力定位。其中，動(dòng)力定位多數(shù)是在水深達(dá)到了1500m以上情況下使用。④水下設(shè)備。其大致分為水下封井器系統(tǒng)、水下井口系統(tǒng)、隔水管系統(tǒng)以及對(duì)水下設(shè)備進(jìn)行控制的系統(tǒng)等。⑤平臺(tái)設(shè)備集成控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要是為了使航行、定位、鉆井和完井作業(yè)能夠處于一個(gè)具有數(shù)字化與智能化特點(diǎn)的控制平臺(tái)當(dāng)中。

自升式鉆井平臺(tái)的移動(dòng)性非常強(qiáng)，因其具有較好的定位功能與較高的作業(yè)穩(wěn)定性，所以對(duì)于大陸架海域在油氣勘探與開(kāi)發(fā)方面有著關(guān)鍵性的意義。想要使我國(guó)的大型自升式鉆井平臺(tái)具有一定的建造能力，就一定要對(duì)設(shè)計(jì)與建造過(guò)程中使用的關(guān)鍵技術(shù)加以有效的改進(jìn)，包括為提高平臺(tái)的作業(yè)性能而實(shí)施的總體設(shè)計(jì)技術(shù)，具體有主尺度的論證、總體性能的分析、總布置的相關(guān)技術(shù)、穩(wěn)性的分析；樁腿的結(jié)構(gòu)、主體的結(jié)構(gòu)、懸臂梁的結(jié)構(gòu)等相關(guān)設(shè)計(jì)的分析技術(shù)；動(dòng)力式系統(tǒng)、鉆井式系統(tǒng)、升降式系統(tǒng)、變頻式控制系統(tǒng)以及中央式控制系統(tǒng)等主體系統(tǒng)的設(shè)備配置與系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)技術(shù)；大型桁的架樁腿、主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、懸臂梁結(jié)構(gòu)等的建造技術(shù)和精度控制技術(shù)；完全具備建造任何形式自升式鉆井平臺(tái)的能力；高強(qiáng)度、超厚度板的焊接技術(shù)等。

2　海洋鉆井船、工程作業(yè)船和輔助船技術(shù)

深水鉆井船鉆井的水深能夠超過(guò)3000m，甚至最深可以達(dá)到一萬(wàn)米，大部分設(shè)備都在內(nèi)部將船體圍住，以此防止在較為寒冷的海洋地帶作業(yè)時(shí)內(nèi)部的溫度過(guò)低。與其有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容大致上有月池、鉆井甲板以及井架等較為特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析、鉆井船整體運(yùn)動(dòng)回應(yīng)分析、錨泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析、動(dòng)力式定位系統(tǒng)的相關(guān)研究、立管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析、鉆井船整體性能模型試驗(yàn)技術(shù)、高精度船體施工技術(shù)的研究以及大厚度高強(qiáng)度鋼材焊接工藝研究。

大型的起重鋪管船和其關(guān)鍵技術(shù)在我國(guó)的海洋工程設(shè)備行業(yè)當(dāng)中是必不可少的重要機(jī)械裝置，其基本指標(biāo)涵蓋了重量超過(guò)8000t的高噸位全旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)、重量超過(guò)500t的高噸位鋪管張緊器、大型的自動(dòng)控制恒張力型錨機(jī)、重型全回轉(zhuǎn)式起重機(jī)和與調(diào)載系統(tǒng)有關(guān)的技術(shù)、J字型的鋪管系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)、動(dòng)力式定位系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)、系泊系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)等關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備與關(guān)鍵技術(shù)。

3　海洋工程的關(guān)鍵系統(tǒng)和配套設(shè)備技術(shù)

大功率較大的中壓式柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)海洋工程船有著極高的重要性，其技術(shù)基本上分為以下幾個(gè)內(nèi)容：提升調(diào)速的精度，加強(qiáng)加載的性能；熱備份的設(shè)計(jì)；發(fā)電機(jī)中軸承的潤(rùn)滑度；柴油機(jī)變?yōu)楦叩蜏氐睦鋮s；發(fā)電機(jī)組的監(jiān)測(cè)裝置及功率的管理。動(dòng)力式定位系統(tǒng)具有環(huán)繞封閉性的特點(diǎn)，其主要的功能就在于在無(wú)需借助錨泊系統(tǒng)的相關(guān)作用情況下，可以對(duì)船舶當(dāng)前的具體位置和目標(biāo)位置間存在的偏差加以實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，再以風(fēng)浪和水流等外界的擾動(dòng)力對(duì)其產(chǎn)生的影響為依據(jù)計(jì)算出能夠讓船舶回到目標(biāo)位置上應(yīng)需要的推力大小，同時(shí)將船舶當(dāng)中各種推力器的產(chǎn)生的推力加以有效的分配，使每一個(gè)推力器都能夠有對(duì)應(yīng)的推力，以此達(dá)到讓船盡量處于海平面之上要求的對(duì)應(yīng)位置的目的。其起到的主要作用就是定位的成本費(fèi)用不會(huì)因水深的增加而跟著加大，且操作上也具有一定的便捷性，所以說(shuō)，對(duì)動(dòng)力式定位系統(tǒng)加以深入的研究也是具有極高重要性的一項(xiàng)工作。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段的陸地和近海油氣資源已越來(lái)越少，甚至即將被用盡，這就使得海上油氣資源的開(kāi)采工作越來(lái)越受到國(guó)家和人們的高度重視。很多海洋油氣資源的相關(guān)鉆采設(shè)備，例如石油鉆機(jī)及其關(guān)鍵設(shè)備以及井控式設(shè)備等都在逐步的加以改進(jìn)，以此進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)超大深井、超大功率、超高壓力、超高效率以及全自動(dòng)化的海洋工程裝備發(fā)展目標(biāo)。