海洋钻井装备智能防碰技术在海洋石油981平台上应用

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1、海洋钻井装备智能防碰技术在海洋石油981平台上应用　　【摘要】本文将从当今世界上海上钻井平台最先进的海洋钻井装备智能防碰技术——SZMS（SZMS：SmartZoneManagementSystem）技术的研究背景、方法技术、发展现状及它在中国第一艘第6代超深水全动力定位半潜式钻井平台海洋石油981上的应用等几个方面进行简单的分析和探讨。【关键词】海洋钻井装备；智能防碰；SZMS；海洋石油981；安全1.研究背景10安全是一切生产实践活动的基础，特别是在高投入、高风险的海洋石油工业中更是如此，因此研究和发展深海海洋钻井装备的安全技术就显得尤为重要

2、，也很有现实意义.作为海上石油钻井平台来说，钻台区域是整个海上石油钻井平台作业最危险的工作区域。因此钻台设备的安全直接关系到生产作业，整个平台、平台上所有工作人员的安全。为此科研人员总是在试图寻找各种办法去攻坚克难，采用各种先进技术去最大限度降低人为因素以外的设备安全风险。而本文所探讨的SZMS技术则是现今世界上发展比较成熟技术，成功应用于中国第一艘动力定位超深水半潜式钻井平台海洋石油981平台，因此对SZMS技术的研究对于未来中国这方面的自主开发和其在海上石油平台上未来的更好应用有很大现实意义。2.海上钻井装备智能防碰技术发展历程早期的海上石油

3、钻井平台钻井设备的安全主要是单纯的靠人工去减少和防范事故风险的。它的实现方法是先通过作业前的安全指导和风险分析，然后通过作业过程中的多人辅助查看钻井作业过程，发现危险状况就人为的告知危险区域的作业人员注意安全。这种方法就要求钻井作业中的每个参与者都绷紧神经，集中精力。但是人的精力和视野范围毕竟是有限的，因而早期钻井设备发生的事故是很多的，后果也是很严重的。后来随着科技的进步，人们在一些存有高风险的重要的设备如钻井绞车上加上智能防碰天车系统，来减少事故的发生，但是这只是单个设备自身的安全防碰，并不能完全避免其与其他设备的碰撞，特别是对于现今很多自动

4、化设备的平台而言，迫切的需要一种全新的钻井装备安全管理技术来确保人员和设备的安全，来确保海上钻井平台钻井作业的顺利进行，而现今很好的运用于世界上很多钻井平台的SZMS技术正是乘着科技发展的春风而应运而生的一种智能化的海洋钻井装备防碰技术。3.SZMS技术的基本介绍3.1SZMS技术的总体说明10智能防碰控制系统（SZMS）是AKER公司设计的专门用来管理其海洋钻井装备安全运行，防止设备意外碰撞导致设备和人员损害的智能管理控制系统。它在DRILLVIEW（由AKERMH公司提供的钻井设备人机操作界面）上实现操作，它只对正常操作下的设备起作用，SZM

5、S中的设备如果是在直接模式下或者直接在设备上进行液压驱动操作时，它是不起阻止作用的，所操作的设备还是可以与SZMS系统的其他设备发生碰撞。3.2SZMS的技术实现原理SZMS系统的控制模型是建立在直接坐标系上的，在SZMS中，无论是井架上或者是钻台面上得每一个设备就是用一个虚拟的盒子来表示，每台设备都有自己固定的运动轨迹就意味着模型中的虚拟盒子的运动轨迹是一定的，因此只要模型中的盒子之间知道彼此的位置，然后根据其运行的最大速度设置好允许靠近的安全停止距离，当某一个盒子进入另一个盒子的防碰区域时，控制系统就会降低其移动速度，甚至直接阻止其移动和操作

6、，就可以实现避免两个盒子即两台设备之间的碰撞的发生。但是为了钻井平台的某些正常的操作，SZMS也会允许一些在某种情况下的必要的碰撞发生，例如SBA从TFM那夹起管子的时候。SZMS的正常工作取决于以下几个重要条件：设备均处于正常模式，设备必须被预先设置；所有的防碰是机于设备运动基础之上。103.3实际钻井设备在SZMS中模型构建方法SZMS会根据每个具体的设备创建一个虚拟的盒子，而这个虚拟的盒子最多可以包含5个长方形模块，这个每个矩形模块互相垂直而且组成主要的轴。这些矩形是动态的，它会在SZMS中根据实际位置而变化。如果这个虚拟的盒子反映的不同设

7、备是冲突的，这说明一个碰撞已经发生了。所有的设备都遵从于同样的纵坐标一致的直角坐标系统。由于几乎很难做到让代表不同设备的两个盒子精确的停止在它们彼此贴近的时候，所以设备都在直角坐标系统中都有一个安全距离和一个停止距离。安全距离就是在建模过程中在虚拟盒子基础上人为的设置的一个阻止其他设备进入的防撞区域，每个设备必须停止在其安全距离激活之前。而且各设备之间建模时的安全距离是不相同的。这就使得控制系统更加健全，避免因为测控数据的微小偏差和干扰信号导致设备发生碰撞。10所谓停止距离就是通过控制器来保证设备完全停止的。这个停止距离是设备在当前既定方向、速度

8、和负荷下实际停止的距离。当这个距离被送到SZMS的大脑——PLC中之后，经过一定的逻辑运行，计算出当前设备允许的最大操作值，然后这个操作