海洋钻井设备概述

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1、第四章海洋钻井设备概述陆上钻井时，钻机等设备都安装在地面上的底座上；在海上钻井时，不可能将钻井设备安放在海里，因此就需要一个安放钻井设备等的场所，这个场所就是海洋钻井平台。§4-1海上钻井平台的类型与性能一、海上钻井平台的分类（一）按运移性可分为两类：1、固定式钻井平台2、移动式钻井平台（坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、浮式钻井船、步行式、气垫式）（二）按钻井方式分可分为：1、浮动式（浮式）钻井用的平台：半潜式、浮船、张力腿式2、稳定式（稳式）钻井用的平台：固定、自升、坐底二、海上钻井平台的结构及特点1、固定式钻井平台它是从海底架起的一个高出水面的构筑物，上面铺设平台，用以

2、放置钻井机械设备，提供钻井作业场所及工作人员生活场所。（1）结构组成：a、导管架这是整个平台的支撑部分，是用钢管焊接而成的一个空间钢架结构。它的制造工艺复杂，就拿两管相交处的相贯线的加工来说，一般的切割工艺都不能满足要求，必须用数控切割机床进行加工，这就需要先求出相贯线方程，输入机床的控制台，方可进行切割。再如管节点的焊接，必须采用手工电弧焊，多层多道焊接，焊完后需进行超声波无损探伤，如发现夹渣或焊不透，必须刨掉重焊，一次返工后仍不合格，则这个管节点就得报废。也许有人认为这样的要求太苛刻了，但这并不过分。因为导管架大部分浸于海水中，受到海洋环境载荷的作用，很容易产生腐蚀疲劳破坏，管节点是导

3、管架的薄弱点，这个课题在世界范围内，已进行了多年研究。86年国家经委组织了国内一些科研机构对这个问题进行了研究，我室也有幸参与了这一科研工作，做了大量的实验研究，到目前为止，这个问题还没彻底解决。1）管节点导管架的薄弱环节是管节点，管节点的类型有许多种，如下图所示。由两根正交的管子构成的管节点叫做T型管节点。如撑杆与主管以锐角相交，该连接称为Y型节点。如果两根撑杆都在弦管的一侧，即每根撑杆的中心线与弦管的轴线形成锐角，该连接称为K型节点。如果一根撑杆与弦管垂直，另一根以锐角相交，该节点称为N型节点。当两根撑杆从弦管两侧正交并使所有三根管子处于同一平面，该连接称为X型节点或十字型节点。2）偏

4、心连接在一个平面节点内，在两个或多个纵向轴交叉处，从撑杆轴与弦管轴的交叉点至弦管轴的垂直距离定义为偏心距，如下图。如果此距离在弦管轴向着撑杆的一边，则偏心距为负值；如果在背着杆的一边则为正值。负偏心距引起撑杆的搭接；正偏心距促使弦杆上撑杆的分开。对于具有静力载荷的薄壁弦管，负偏心距与零偏心距连接相比可提高承载能力。然而，具有搭接撑杆的节点与无搭接的节点比，其节点的疲劳寿命可能降低。管节点的力学分析和计算非常复杂。其不利情况是应力集中。一般导管架是在岸上焊好，然后用拖轮整体运输，到达井位后，用浮吊就位，就位后，再从导管中插入钢桩，用打桩机将其打入海底基岩，然后在导管与桩的环形空间注水泥，使两

5、者连成一体，这样导管架就固定好了。b、帽其作用是连结导管架与上部平台这也是一个空间刚架结构，它与导管架的连结处，焊有销桩，就位时，先插入销桩，然后焊成一体。c、工作平台它用于放置钻井设备，提供作业场所，以及工作人员生活场所。（2）安装导管架的海上安装有如下方法：1）提升法主要依靠起重船，所以受其起重能力和起重高度的限制，导管架不能太重，也不能太高，如果太重，要将其分成几块预制，分别吊放入海后在海上安装，增加了海上施工的困难。2）滑入法把导管架的导管先密封，再用有下水滑道的驳船运到现场。到现场后，驳船倾斜，导管架就沿滑道下滑入水，并浮在水面上。这时向导管内灌水，再用一个不大的起重船帮助，就能

6、把导管架平稳地放在海底。3）浮运法把导管架的两端密封后，靠它自身的浮力浮在水面上，用拖船把它拖到井位后，再向导管内灌水使它下沉，并立在海底。也许还有其它的方法，大家可以研究。工作平台的安装1）吊装2）浮装大型海洋平台海上浮装就位就是将平台及其设备在码头上安装、调试好后，整体运到安装地点进行安装就位。它既不受浮吊能力的限止，又大大降低了海上安装成本。该技术的难点包括三个方面：一是潮差的变化规律难以掌握。浮装时要充分利用即时潮差的变化，通过驳船的调载，来实现浮装；二是平台或大型构件的陆上牵引滑移装船调载技术；三是到安装位置时的调载下沉，实现平台或构件与桩基的对接技术。由于浮装时多种外来作用因素

7、的随机变化性：如风速、风向的随机性、海浪的随机性、海潮的随机性、驳船载重量及重心和浮心的随机性等。它们同时作用于驳船上，使平台的滑移装船和浮装就位始终处于不稳定的状态之中，难以控制。如何预测以上随机变化的海洋环境条件和驳船条件，并对此加以必要的判断和控制，是浮装就位技术成功的关键。大型海洋平台海上浮装就位施工技术是一个系统工程，涉及到工程力学、机械学、计算机仿真、海洋学、电子学、控制工程、海洋工程等众多学科。大型平台海上