李仲兰开题报告

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1、2011级硕士研究生学位论文开题报告学号S1104395研究生姓名李仲兰学科、专业安全技术及工程论文题目半潜式海洋钻井平台恒钻压控制系统研究研究方向机械电子工程导师姓名杨松山东北石油大　学年月日9一、选题科学依据1、选题来源、目的及意义浩瀚的海洋，占了地球表面积的2/3以上。海底蕴藏的石油天然气资源占海陆总资源的60%以上。人类最终将集中关注海底石油资源的开发与开采。众所周知，开发石油资源，需要通过地球物理勘探以初步圈闭确定可储存石油的地层位置、范围和深度；最终必须通过钻井打开石油通道。海洋与陆地石油开发主要的不同点

2、是海洋具有一层汹涌澎湃的海水，要解决这一难题，就必须具有一个钻井设备（钻井包）的海洋支撑结构物，半潜式钻井平台就是其中的一种，它可自航或托航，适应深海作业。半潜式钻井平台由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接。在下体间的连接支撑，一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力。平台上设有钻井机械设备（钻井包）、器材和生活舱室等，供钻井工作用。平台本体高出水面一定高度，以免波浪的冲击。下体或浮箱提供主要浮力，沉没于水下以减小波

3、浪的扰动力。平台本体与下体之间连接的立柱，具有小水线面的剖面，主柱与主柱之间相隔适当距离，以保证平台的稳性，所以又有立柱稳定式之称。半潜式钻井平台的类型有多种，其主要差别在于水下浮体的式样与数目，按下体的式样，大体上可分为沉箱式和下体式两类。在海洋石油钻井作业过程中，海浪的升沉起伏会影响钻井平台（钻井船）的稳定性，产生周期性升沉运动，使得钻柱上下往复运动，因而会造成井底钻压变化较大，甚至使钻头脱离井底，影响钻井质量，缩短钻具使用寿命以及造成钻井事故等。为保持半潜式海洋钻井平台恒钻压钻进，就要对钻机起升系统进行控制。根

4、据半潜式海洋钻井平台的实际工况，拟提出以下恒钻压控制方案。一、正常钻进控制（不考虑海浪作用）：为了保持钻压恒定，在钻机钻进时，将死绳拉力传感器采集的拉力信号送给PLC，在PLC程序中设定一个给定值与该信号值进行比较。当拉力信号与给定信号相等时，盘刹不动作，说明此时钻头钻压与设定钻压相等，PLC不发出增大或减小钻压控制信号，控制绞车按给定速度下放钻柱；当拉力信号大于给定信号时，PLC发出控制盘刹信号，减小绞车盘刹压力，增加钻头钻压，直至拉力信号与给定信号相等时为止；当拉力信号小于给定信号时，PLC发出控制盘刹信号，增大

5、绞车盘刹压力，减小钻头钻压，直至拉力信号与给定信号相等时为止。二、升沉补偿控制（考虑海浪作用）：当钻机钻进时，海浪周期性作用于半潜平台，会导致半潜平台做上下升沉运动，这会使得钻头不能实时与岩层接触，甚至产生周期性冲击，降低钻井质量，严重时会损坏钻头，发生事故。为了保持钻压恒定就要对钻具的升沉运动进行补偿。当无海浪扰动时，相对位移传感器输出信号为零，PLC控制升沉补偿液压缸停止进油与排油，钻具正常钻进，钻头保持在给定位置上；当半潜平台随海浪上升时，钻头向上移动，相对位移传感器输出信号大于给定值，PLC控制液缸中的有杆腔

6、出油、无杆腔进油，对钻头的上升运动进行补偿，保持钻头处于给定位置；当半潜平台随海浪下降时，钻头向下移动，相对位移传感器输出信号小于给定值，PLC控制液缸中的有杆腔进油、无杆腔出油，对钻头的下降运动进行补偿，保持钻头处于给定位置。92、国内外研究现状及发展趋势2011年5月23日，我国海洋工程装备制造业标志性工程、国家科技重大专项标志性装备之一的3000米深水半潜式钻井平台“海洋石油981”成果汇报会暨命名仪式在上海隆重举行，这标志着由中国海洋石油总公司和中船集团共同携手打造的当今世界上最先进的第六代深水半潜式钻井平台

7、即将投入使用。“海洋石油981”是我国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台，最大作业水深3000米，钻井深度可达12000米，平台自重超过3万吨；从船底到钻井架顶高度为136米，相当于45层楼高。“海洋石油981”的建成，填补了我国在深水钻井大型装备上的空白，使我国深水油气资源的勘探开发能力和大型海洋装备建造水平跨入世界先进行列。二、研究计划1、主要研究内容9主要研究内容包括以下几个方面：1、通过对半潜式海洋钻井平台工况的分析，确定大钩液压升沉补偿系统及相关参数；2、隔水管升沉补偿装置设计；3、确定钻井包各组

8、成部分参数；4、构建半潜式海洋钻井平台ProfiBUS-DP现场总线控制系统；5、建立半潜式海洋钻井平台恒钻压控制模型；6、半潜式钻井平台恒钻压控制程序设计；7、控制参数远传以及操作界面可视化。2、拟采用的研究方案（包括技术路线、技术措施、技术关键）技术路线：1、收集与本课题相关的国内外文献资料，对其进行整理分析并确立系统研究方案；2、分析半潜