深水钻井船应用现状与关键技术

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1、深水钻井船（Drillship）现状与关键技术孙丽萍，邓忠超主要内容1深水钻井船研究的意义2深水钻井船的需求3现有深水钻井船及运营商4深水钻井船关键技术5深水钻井船的发展趋势6哈尔滨工程大学的研究工作1深水钻井船研究的意义2008年我国全年累计生产原油18973万吨，全年进口原油达17888万吨。目前我国石油消费对外依存度已高达到49.8%，已成为世界第二大能源消费国，且能源消费的增长势头仍在继续。国际能源机构(IEA)预测，随着越来越多中国消费者购买汽车，到2030年，中国石油消耗量的80%需要依靠进口。我国的石油紧缺问题已日益突出，亟待解

2、决。我国南海的石油地质储量约为230亿～300亿吨，占我国石油总资源量的三分之一，其中70%蕴藏于深海区域。2深水钻井船的需求全球钻井船市场始终处于供不应求的状态。巴西石油公司负责开发墨西哥湾的高级经理阿尔贝托·吉马良斯表示：“因为缺乏设备，几乎所有石油公司的投资计划都受到了限制。”世界最大的石油和天然气钻探平台营运商Transocean的首席执行官罗伯特·朗说，目前该公司共有9个全新的深水钻井船正在建设当中，其中8个还未出厂就已经预约签下了4-7年不等的合同。罗伯特·朗认为，深水钻井设备市场直到2012年都会处于供不应求的阶段。3现有深水钻

3、井船及运营商从承包商来看，美国的Transocean是拥有钻井船最多的承包商，其拥有量占钻井船总量的28%，第二名和第三名各有三艘钻井船，要远远少于第一位。BelfordDolphinGSFCRLuigsPrideAfricaPrideAngola作业水深达到3000米的深水钻井船：目前共有14艘。Saipem10000DeepwaterDiscoveryDeepwaterExpeditionDeepwaterFrontierDeepwaterMillenniumDeepwaterPathfinderDiscovererEnterpriseD

4、iscovererSpiritDiscovererDeepSeasJoidesResolution目前钻井船的作业位置：主要分布在美国墨西哥湾、南亚、巴西、西非、澳大利亚和墨西哥海域。4深水钻井船设计建造关键技术陆地钻井作业的主要设备与过程：钻井船作业与陆地钻井作业的区别：钻井船与常规船舶相比较的特有系统：钻井系统立管系统定位系统钻井船设计与分析的关键技术(1)、月池、钻井甲板、井架等特殊结构的设计与分析。月池、钻井甲板结构是钻井船与其它用途船舶的重要区别，其承受的井架载荷、立管载荷都很大，须在设计分析中特殊考虑。(2)、钻井船总体运动响应分

5、析。钻井操作对船体的总体运动要求非常严格，规范规定钻井立管在竖直方向上的偏角不可超过4度。钻井船的总体运动性能好坏直接决定钻井操作能否顺利进行。(3)、锚泊系统设计与分析。目前，新型高强度聚酯材料在海洋工程锚泊系统设计当中已开始采用。该类型锚泊系统具有重量轻、成本低、工作可靠等优点。(4)、动力定位系统研究。在动力定位系统设计中需要考虑载荷计算、动力定位控制系统数学模型及控制器核心算法、多个推进器之间推力的最优分配算法等问题，并进行整体定位能力分析以及失效模式评估。由于深海风浪流等条件异常恶劣，动力定位系统得设计与分析具有较高难度。(5)、立

6、管系统设计与分析。立管系统是钻井船特有的作业系统，由于其结构细长、柔性大，并且承受较大的内外压力和复杂的流载荷，其设计与分析难度较大。(6)、钻井船总体性能模型试验技术。钻井船模型试验涉及到风、浪、流等复杂边界条件的设定、模型总体运动等响应信号的精确捕捉与分析、DP系统的模拟与控制等问题。(7)、高精度船体施工技术研究。由于有月池、井架等结构，钻井船的断面结构较复杂，这对船体分段的施工的精度提出了更高的要求。具体施工方法需要进行针对性研究。(8)、大厚度高强度钢材焊接工艺研究。由于高强度钢材本身的焊接性较差；同时，由于化学成分复杂，且强度和低

7、温韧性等性能要求很高，焊接工艺技术难度非常大。另外，由于钻井船结构复杂，大厚度构件较多。因此，采取有效措施，提高大厚度高强度钢焊接接头的力学性能，尤其是低温韧性，保证焊接接头的强度和韧性满足设计要求对确保钻井船的建造质量有重要意义。5深水钻井船的发展趋势深水化：目前，在建的钻井船适应水深都超过了3000m,钻井深度在10000m以上。大型化：深水钻井装备呈现大型化趋势，包括甲板可变载荷、平台主尺度、载重量、物资存储能力等各项指标都向大型化发展，以增大作业的安全可靠性、全天候的工作能力和长的自持能力。设计更优化：体现在装备的钻井设备更先进；可变

8、载荷与总排水量、总排水量与自重的比值；安全性、抗风暴能力和自持能力增强；甲板可变载荷和空间加大等。配套更先进：在石油钻机方面，交流变频电驱钻机正在取代现有的可控硅直