Research on Prevention of Ship Collisions with Oil Rigs

The consequences of ship collisions with an oil rig, offshore installation or platform can be far more expensive in relation to safety, environment and costs of damage. The damage due to a single incident of an Oil Rig Collision can be catastrophic due to the number of people on board and the added risk of explosion. However, the existing rules and regulations of collisions prevention are insufficient. The purpose of this article is to critically evaluate the risk of ships collisions with offshore platforms and installations and therefore propose an international regulation for the preventions of this type of collisions.

TRIZ理论在提高石油钻井平台涂料耐腐蚀性方面的应用

目的提高石油钻井平台防腐涂料的耐腐蚀性,减少由于石油钻井平台防腐涂层失效造成的经济损失。方法本文以石油钻井平台漆装系统为研究对象对其进行系统分析,并基于TRIZ理论(Teoriya Reshenivya Izobreatatelskikh Zadatch,TRIZ,译为发明问题解决理论)中的功能分析、因果分析、裁剪、九屏幕法、物理矛盾等工具对石油钻井平台漆装系统中涂料的组成成分进行创新设计。结果本文共得到了12个方案,通过初步分析选用了其中的5个方案构成解决问题的最优方案:首先在聚氨酯面漆中加入共轭结构的邻羟基苯甲酸甲酯,同时加入对苯醌自由离子捕捉剂,捕捉二氧化钛分子因吸收紫外线产生的自由基,防止面漆老化。此外还在面漆中加入OTS-SiO_(2)超疏水材料,阻止微生物附着。然后将环氧树脂中间漆中的不锈钢鳞片由不导电的玻璃鳞片替换。最后在底漆中加入弹性材料(微米级橡胶粒子),改善涂层易剥落的问题。结论该研究成果为提高防腐涂料的耐蚀性和环保性提供了参考。

石油开采噪声控制研究与应用

文章详细介绍了钻机噪声源特征、工作场景特征要求、降噪设计关键难点、降噪方案及其成果,可为石油开采、钻探领域噪声控制工程提供借鉴。项目涉及的国际工程中标准的适用问题与解决方案,也可为同类国际项目提供借鉴。

石油钻井平台装备电动化进程及趋势

针对国内外电驱动管柱自动化作业装备开展技术研究,分析了美国Canrig公司钻台机器人、排管机器人、电动铁钻工、输管机器人,美国NOV公司钻台机器人及其相关自动化作业系统,法国道达尔公司巡检机器人7类产品的功能、特性等;论述了国内电动扶管手、二层台机械手、指梁、巡检机器人等技术和应用现状。通过技术对标分析得出:国内外石油钻机装备均向智能、高效、绿色化发展,钻井作业由传统人力操作逐步向自动化、智能化转变;国外装备在小体积大功率驱动、防尘防水、防爆防盐雾、多轴协同等关键技术突破方面优于国内,而其在产品多样性以及应用推广方面与国内差距明显。建议国内基于电传动系统的特点,突破传统理念,研发新型高效装备;以及在装备自主决策、故障诊断等方面加大技术攻关力度。研究结果可为我国石油钻井装备技术发展提供参考。

石油钻机转盘关键零部件力学分析

以ZS30石油钻机转盘为例,介绍一种基于有限元分析的石油钻机转盘关键零部件力学分析方法。该方法先通过ANSYS软件构建出各关键零部件的有限元模型,然后以此为基础,分别对大小齿轮间的传动接触应力、小齿轮齿根弯曲应力、大齿轮的传动接触应力及减速器输出轴模态特性予以分析,以此判断该转盘结构是否存在缺陷,为转盘结构的优化设计提供支撑,提升石油钻机在石油开采中的应用效果。

石油钻机液压盘式刹车安全性分析

为了提高液压盘式刹车在石油钻机上的工作安全性,对液压盘式刹车工作原理、安全风险进行了分析,说明了设计上采取的安全风险削减措施。同时分析了维修保养不善导致的安全隐患,针对安全隐患提出了设置刹车监测系统,以及对液压盘刹刹车功能、性能及阀件工作状态进行实时检测及预警的安全性提升策略。该刹车监测系统的实施将大幅提升钻井作业的安全性。

石油钻机发电机熄火故障分析及预防措施

发电机是石油钻机重要的动力供应源,其运行稳定性直接影响生产效率和设备安全。对一起石油钻机发电机突然熄火故障进行原因分析,并针对此类问题提出了一种新的变频器停机控制方式。改进前后绞车电机运行参数曲线的对比表明,改进后的变频器停机控制方式不会导致发电机电流急速攀升,避免了熄火事件再次出现,提高了发电机运行的可靠性。

12000 m特深井自动化钻机研制与应用

为助力我国超深地层科学探索和万米以上深层油气发现,研制了2套12000 m特深井自动化钻机。该钻机配套15 m超高钻台底座、4600 kW高载重比绞车、3000 hp五缸钻井泵组、9000 kN交流变频顶部驱动装置等,满足万米超高压复杂井钻井作业需要;配套超大容量管柱自动化处理设备及集成控制系统,满足万米钻具自动化存储和排放要求,实现了管柱从堆场到井口的全流程作业自动化;全面应用电动驱动设备,控制更精准,运行更环保,低温环境适应能力强,安全性更高;顶部驱动装置、发电机组、国产变频器全面替代进口,国产化程度高。钻机现场应用效果表明:两套12000 m特深井自动化钻机综合钻井速度达到1.6 m/h,起下钻速度24.8柱/h,通过远程在线检测及专家诊断系统使钻机的平均故障率较在役石油钻机降低50%,可减少钻井作业人员3人/班,人员劳动强度大大降低。为我国万米级地层的油气田开发提供了装备保障。

ZJ50DB型石油钻机直驱转盘驱动装置研制及应用

转盘驱动装置是石油钻机的核心部件之一。常规的转盘驱动装置是高速交流变频电机,其通过齿轮减速箱驱动转盘工作。文章研制的ZJ50DB型石油钻机直驱转盘采用低速大扭矩交流变频电机直接驱动转盘工作,取消了大型传动机构齿轮减速箱,简化了传动方式,减少了中间故障点,降低了维护保养成本,整体尺寸小,质量轻,方便拆装和运输。

Upgrading, Transforming, and Standardizing of Offshore Oil Drilling Equipment in China

This paper discusses the development of China's oil exploration & drilling equipment, and it focuses mainly on the domestication, industrialization, and standardization of fixed offshore drilling rigs primarily constructed by CNOOC. Considering the manufacturing of and application of deepwater drilling equipment in China, the authors put forward suggestions regarding industry policies and the standardization of China's offshore engineering equipment.

页岩油气钻机装备配套能力提升研究与认识

国内页岩油气钻井周期长、成本高。为实现页岩油气钻井提速、提效,对我国和北美主要区域页岩油气水平井钻井技术指标进行对比,明确了我国页岩油气钻井技术指标和钻井参数与北美相比存在差距,“强化钻井参数、提升钻机装备配套能力”是缩小差距的有效途径之一。从钻机总体配套原则、钻机电控系统、钻井泵系统、钻井液系统、顶驱和其他设备方面对页岩油气钻机装备配套能力提升进行研究,形成系统的页岩油气钻机设备配套能力提升方案。基于该方案,将国内某主要页岩油产区的14部钻机按是否需要进行设备升级分为三级,并针对需要升级的钻机提出具体升级建议。所得结论可为页岩油气钻机装备配套能力提升,促进页岩油气钻井提速提效提供指导。

石油钻机自动化技术的应用

石油钻机应用自动化技术,可以降低钻井工作风险,减少工作人员的工作强度,为提升钻机工作效率创造良好环境。文章主要针对石油钻机自动化技术的应用进行分析,综合石油行业发展现状,提出完善技术的可行性方案。

润滑油对TGDI汽油发动机颗粒物排放的影响考察

汽车排放是城市细颗粒物的主要来源,降低汽车的尾气排放以满足“国六b”以及未来新排放法规的要求已成为传统燃油车企关注的焦点之一。汽油机油的基础油类型及黏度等级对颗粒物排放的影响研究较少,因此有必要开展汽油机油对颗粒物排放影响的考察工作,为未来实施更严苛的排放法规提前做好技术准备。用1.5TGDI汽油发动机进行模拟试验,就汽油机油的基础油类型及黏度等级对颗粒物排放的影响进行了考察。在相同的WLTC模式下,相比于Ⅱ类基础油,用Ⅲ类基础油或PAO基础油调配的汽油机油有助于改善PM和PN23颗粒物的排放。低黏度等级(0W-16)的汽油机油较高黏度等级(0W-20)的汽油机油排放的PN23(23 nm~560 nm)颗粒物数量更少,但小于100 nm的颗粒物会更多。Ⅱ类基础油,Ⅲ类基础油或PAO基础油调配的汽油机油均可满足“国六b”的排放要求。

基于云平台的石油钻机智能管理维护系统研究

针对石油钻机设备远程管理、平台监测、智能维护等的需求,设计了基于云平台的石油钻机智能管理维护平台,文章从平台的应用需求、方案设计、系统架构、功能应用等方面进行了详细阐述。并针对管理维护平台的网络拓扑、总体业务规划、信息采集传输、数据存储分析等关键技术进行了研究。平台可实现对不同种类、型号的石油钻机设备进行统一管理、实时监测、故障分析、智能运维等功能。为实现钻机关键设备全生命周期管理、预测性维护及降低钻机设备非计划停机率、故障率奠定了基础。

绿色制冷剂配套用冷冻机油的研制

丙烷制冷剂(R290制冷剂)的臭氧消耗潜值(ODP)为零,全球变暖潜值(GWP)低,环保性能优良,且价格低廉,属于绿色制冷剂,是商用制冷设备主流的制冷剂之一。目前与丙烷制冷剂配套的冷冻机油是合成酯型冷冻机油,价格昂贵。为了降低成本,增强市场竞争力,开发了矿物油型丙烷冷冻机油以替代合成酯型冷冻机油,从而拓宽冷冻机油的结构。研制的丙烷冷冻机油由调合基础油(N4石蜡基油+N6环烷基油),0.3%的酚型抗氧剂,2.2%的磷系抗磨剂及10.0μg/g的硅油抗泡剂组成,具有良好的抗氧化性能,抗磨损性能及泡沫特性,通过了1000 h的压缩机加速寿命台架试验,能够满足丙烷制冷剂商用压缩机的润滑要求,可以替代合成酯型冷冻机油。(图5表4参考文献8)

海洋钻修机井架安全等级模糊综合评价

为了实现海洋钻修机井架分级管控,需要对其安全现状进行量化分级。确定影响井架安全性能的关键指标并量化其分级依据,建立海洋钻修机井架安全等级模糊综合评价模型,并对H平台修井机井架进行安全分级应用。结果表明:影响钻修机井架安全性能主要因素的重要度依次为现有承载能力、结构损伤、腐蚀锈蚀及服役年限;H平台修井机井架经评定其安全等级为B级,后续确保井架定期检验即可。该量化评级方法可为海洋在役钻修机井架安全分级管控提供参考。

直驱电动机自动送钻技术研究

针对钻机主电动机自动送钻过程中存在的复杂问题,结合直驱绞车的工作特点,设计了4种自动送钻控制方式。通过理论分析和现场试验之间的对比,证明试验效果和理论分析比较吻合,进一步丰富和完善了自动送钻的控制方式。

海上液压钻机结构优化设计

目前,海上边际油田规模不断增大,如果采用常规钻机开发,机具成本高,钻机占地和重量大,导致油田开发成本高。液压钻机具有整体重量轻、占地面积小、搬迁便利等特点,对于开发边际油田具有天然优势。结构设计是液压钻机的关键。本文通过SACS结构设计软件对液压钻机进行结构建模、加载、校核及优化设计,在满足钻完井作业的前提下实现钻机整体重量和占地的最小化,从而有效降低海上边际油田总体开发成本。

模块钻机与油田电网双向供电技术的应用

模块钻机是海上石油平台钻井作业的重要组成部分,与平台电网相互独立,作业时主要由自带的柴油发电机组供电,而这种传统的由柴油发电机组供电的方式,存在能耗利用率低、生产成本较高、环境污染严重等问题,制约着海洋石油平台的可持续性发展。针对以上问题,基于涠洲油田群电力组网,通过测算模块钻机钻完井作业用电量,提出模块钻机的供电系统改造方案,成功实现涠洲11-4NB模块钻机与涠洲电网的双向供电,有效降低了涠洲11-4NB模块钻机的钻完井作业成本,降低了作业噪音,改善了工作环境,可为其他海上石油平台模块钻机与油田电网之间的互联互通改造提供借鉴。

美国页岩油勘探开发现状与前景展望

系统介绍了美国页岩油(致密油)勘探开发现状与发展前景。目前,美国页岩油区带分布广泛,遍及二叠盆地、威利斯顿盆地、墨西哥湾盆地和阿纳达科盆地等。页岩油储量总体呈增长趋势,2017年末页岩油证实储量占全美石油证实储量的比例接近50%。美国页岩油产量主要来自二叠盆地、巴肯和伊格尔福特三大页岩油区,目前其产量占全美页岩油产量的近80%;有利地质条件是这三大页岩油区发展的基础。受2014年油价暴跌影响,美国页岩油气作业钻机明显减少,页岩油产量有所下降;但自2016年中期开始,产量恢复增长,屡创新高。美国待发现的页岩油资源丰富,具有良好的发展潜力。根据预测,未来10年页岩油产量还将持续增长,是美国原油产量增长的主要来源。