第四代半潜式钻井平台动力定位系统设计简介

动力定位(DP)系统广泛应用与海洋工程机各种特种船舶,中集来福士建造的COSL项目就是第四代半潜式钻井平台的典型代表,文章简要讲述了DP系统的起源、定义和应用、入级符号,并以COSL项目为实例概括介绍了DP系统的设计、故障模式与影响分析等。

深水半潜式钻井平台水下设备作业虚拟仿真教学平台构建

深水油气钻井与陆地及浅水的同类作业存在显著差异,给海洋油气工程专业学生的现场实习、实践带来了诸多困难。为加深学生对深水油气钻井工程装备的认知,采用虚拟仿真技术,构建还原度高、实战性强的深水半潜式钻井平台水下设备作业虚拟仿真教学平台,实现隔水管运移存储及下放、隔水管与上部升沉补偿装置及底部立管总成的连接、水下防喷器结构及安装等功能,帮助学生在无需前往深水平台的前提下、在虚拟环境中系统掌握水下设备的操控方法及作业程序,提升学生的深水钻井作业的工程实践能力。

半潜式钻井平台隔水管破裂的预防与处理

半潜式平台的隔水管在联通海底油气资源方面发挥着重要作用,但也面临破裂事故的风险,会对平台作业和海洋环境造成严重威胁。分析表明,外部环境、材料缺陷以及操作维护不当是导致破裂的主要原因。为预防隔水管破裂事故,必须从多个层面入手,比如选择优良抗腐材料,建立严格的制造和质检流程,加强环境监测预警系统,以及完善定期检查和维护制度等。一旦发生破裂,平台必须启动事故应急预案,快速有序地进行人员撤离和泄漏控制。同时,还需持续开展培训与演练,夯实作业团队的应急处置能力。本文通过深入分析隔水管破裂的成因并提出针对性的预防与应急措施,为推动半潜式平台的安全运营提供了借鉴参考。

精细控压钻井技术在半潜式钻井平台中的挑战与解决方案研究

在海洋环境中,由于波浪、海风和海流等因素的作用,钻井平台会发生升降运动,从而导致钻进效率与质量下降,缩短钻头使用寿命。为此,需要通过对钻杆柱的升降进行补偿,使得钻柱与井壁之间距离不会发生变化,进而实现恒定钻井压力下钻进。基于此,文章分析了精细控压钻井技术在半潜式钻井平台中的挑战与解决方案,以供参考。

半潜式钻井平台发展及应用现状

半潜式钻井平台作为发展较早的一种海洋油气开发工程装备,具有作业水深适用范围广、可变载荷大和波浪作用下运动响应小等优点,在深水和超深水油气勘探、开采等领域具有不可替代的作用。截至目前,全球半潜式钻井平台超过100座,主要活跃在欧洲北海。

半潜式钻井平台内波工况定位能力

采用MOSES软件建立动力定位半潜式钻井平台分析模型,在时域内模拟平台在钻井作业过程中遭遇内波作用的耦合动力特性,分析平台在不同流速内波作用下的定位能力,并对动力定位系统的关键因素进行敏感性分析。结果显示:在同等环境载荷强度下,平台在船宽方向出现最大偏移;当内波流速小于1.0 m/s时,平台可基本满足钻井作业的定位要求,而当内波流速达2.0 m/s时,平台出现大幅值的水平偏移和倾角,需要解脱隔水管系统;提升推进器推力和增加推力敏感因子都有助于提升平台的抗内波能力,但都无法明显减小平台的水平偏移。因此,在遭遇高流速内波作用时,推荐平台撤离或调整船体首向。

半潜式钻井平台预抛锚作业研究

锚泊定位方式作为海上钻井平台最主要的定位方式之一。近几年发展而来的预抛锚作业方式,进一步提高了锚泊作业的时效,受到越来越多作业者的青睐。本文针对现阶段国内预抛锚作业程序不清,风险辨识不足等问题,对预抛锚作业的准备、作业实施以及最终的锚泊验证等各个主要环节,进行了系统详细的说明和分析,同时针对预抛锚作业中的风险点以及注意事项进行了概况和总结,提出应对措施。

新型防垂荡型半潜式钻井平台

设计出一种新构型的半潜式钻井平台,采用数值模拟软件分析了新型平台在频域和时域的垂荡响应,并与双浮体四立柱结构和垂荡板结构的半潜式钻井平台进行了对比。介绍了新型平台的设计原理以及进行相关分析时的理论基础、数学模型和边界条件。结果表明,与双浮体四立柱和垂荡板结构平台相比,频域分析中新型平台的垂荡响应最大值和均值都显著减小;新型平台的垂荡固有周期显著增加,能有效防止共振的发生;系泊时域耦合分析中,新型平台的纵荡、横荡、横摇响应较小,且垂荡响应大幅减小;谱分析中新型平台有更小的垂荡响应谱峰值和更好的波频特性。新型平台防垂荡性能优异,结构合理、可行,可为新一代半潜式钻井平台的设计、选型提供参考。

3000米深水半潜式钻井平台运动性能研究

应用SESAM程序系统研究了4种深水半潜式钻井平台的运动性能。首先建立深水半潜式钻井平台的三维水动力模型,然后采用Morison公式和势流理论相结合的方法进行计算分析,获得了半潜式钻井平台运动响应的传递函数和固有周期。在此基础上,结合我国南海海况资料,应用频域分析法对深水半潜式钻井平台运动响应进行了短期预报。研究结果对深水半潜式钻井平台船型的选择有参考意义。

深水半潜式钻井平台钻机选型

深水钻机是半潜式钻井平台关键设备,如何选择、配置深水钻机系统是设计与建造我国第六代半潜式钻井平台首要问题。从深水钻机并行和离线操作能力与配置、作业效率、可变载荷及专利影响等方面论证了深水海洋钻机模式选型问题。常规深水海洋钻机、离线钻机和双井架钻机结构特点、应用情况以及离线操作配置分析表明,离线作业配置越完整全面,作业效率提升越大。以甘特图和深水钻井实例详细分解、探讨双井架钻机作业机理,即在工序之间进行并行作业和工序内进行离线作业。对比分析3种深水海洋钻机钻单井、钻多井及完井作业效率,发现双井架钻机相对离线钻机和常规钻机可大幅度提高作业效率,但双井架钻机系统质量增加,且受专利影响,成本增加。采用增量净现值模型综合各种影响因素分析表明:双井架钻机总体优于离线钻机。

半潜式钻井平台双井架钻机作业工艺初步研究

半潜式钻井平台是深海石油勘探开发的关键设备,而双井架钻机已逐渐成为第六代深水半潜式平台的主流配置。在分析双井架钻机应用情况和选型依据的基础上,对双井架钻机单井和多井作业工艺过程设计进行了研究,分别分析了其钻井作业工艺过程和工艺特点,重点分析了双井架主辅钻机协作作业和并行作业特点,建立了一套针对所研究目标平台的单井和多井作业工艺,并对支持双井架钻机作业工艺所需的平台配置进行了研究,同时,对目标平台配置进行了初步分析。

深水半潜式钻井平台节点疲劳寿命谱分析研究

以某新型深水半潜式钻井平台为目标平台,归纳基于全概率谱分析法的结构节点疲劳寿命直接计算的基本步骤,建立以SESAM软件包为依托的分析流程,并就板厚修正等几个细节问题的处理进行说明。对平台八个关键节点的疲劳寿命评估结果表明平台的疲劳强度能够满足设计寿命要求,同时证明所提出的疲劳分析流程是可行的。

两种典型深水半潜式钻井平台运动特性和波浪载荷的计算分析

GVA7500平台和F&GExD平台是具有不同横撑结构的两种典型深水半潜式钻井平台。为了研究结构形式对半潜式钻井平台运动特性及波浪载荷的影响,利用三维水动力模型,采用复合模型计算方法,对两种平台在生存状态下的运动特性及波浪载荷进行了分析,计算分析采用SES-AM程序系统。分析结论对深水半潜式钻井平台的结构选型具有参考意义。

半潜式钻井平台在恶劣海况下的一开技术

在南海海域,海洋的高流速环境会对半潜式钻井平台一开作业产生很大影响,为了使海洋钻井的昂贵费用有所降低,钻井作业者急需一种应付高流速问题的技术。文中介绍了半潜式钻井平台在高流速海域钻井作业时,防止表层打斜的一种新方法。应用该方法突破现行的常规作业程序,可以让半潜式平台在海流较大的情况下正常开钻,从而避免了为等平流而耽误开钻时间。该方法在南海西部莺歌海高流速海域的成功应用表明这种新技术是可靠的,可以有效节约建井时间和成本。

基于故障树分析和贝叶斯网络方法的半潜式钻井平台系统多状态可靠性分析

半潜式钻井平台的系统可靠性对平台的生产和安全起着重要作用。传统的可靠性分析方法仅关注系统正常和故障的两种状态,而忽略了系统故障的程度。以D90半潜式钻井平台为工程背景,将系统的故障树转换成贝叶斯网络模型,并考虑了节点的正常、一般故障和严重故障3种状态,通过专家评分确定非根节点的条件概率表;应用贝叶斯网络的推理和诊断能力,计算系统可靠度,并诊断系统在不同故障状态下的最薄弱环节为E7顶驱系统。

BINGO9000半潜式钻井平台疲劳强度分析

本文对BINGO9000半潜式钻井平台进行了疲劳强度分析。首先 ,建立了该平台整体三维有限元模型 ,结合北海波浪长期分布资料 ,计算了72种波浪载荷工况下的整体结构应力 ,为管节点结构局部应力分析提供边界条件。其次 ,建立了管节点结构局部有限元模型进行疲劳强度分析。在计算管节点结构应力范围时 ,本文应用热点应力法 ,并根据DNV规范提供的S -N曲线 ,以及Miner线性疲劳累积损伤准则计算出管节点结构的疲劳寿命。本文最后给出了一些有意义的结论 。

南海深水半潜式钻井平台井喷时可燃气体扩散规律

以南海某半潜式钻井平台为例,通过建立平台简化模型及气体扩散模型,模拟了南海环境下井喷天然气扩散行为,分析了可燃气云分布及发展规律。结果表明,风速5 m/s环境下产能200万m3/d气井井喷天然气在短时间内形成稳定的大范围可燃气云,垂直方向上扩散至井架中部区域,来风作用下钻台下风向区域处于危险状态。风速较小时,可燃气云主要向上部空间发展,发生燃爆后将直接造成井架顶部设备失效;随着风速增大,可燃气云达到稳定状态时间缩短,稳定状态下其空间分布范围减小,向下风向的偏斜角度增大,发生燃烧易导致井架坍塌而引发连锁破坏。由于建筑物阻挡作用,船首和右舷来风强度减弱,气流不稳定,可燃气云达到稳定状态所用时间长,稳定状态下其分布范围最大;船尾来风时,可燃气云主要分布在生活区,燃爆产生的超压、高温和强热辐射会对生活区设备和人员产生较大伤害;左舷来风时,天然气随来风迅速飘离平台,可燃气云分布范围最小,右舷固井泵室、应急发电机室和振动筛房等易受到气云燃爆风险的危害。这些研究结论可以为我国南海深水油气钻采作业应急救援提供科学指导,对深水钻井平台防火灾、爆炸具有一定的参考价值。

半潜式钻井平台撑杆结构极限承载力数值仿真计算

船舶与海洋工程结构设计已从传统的许用应力设计向极限状态设计转变,研究其极限承载能力及损伤变形模式,并确定结构设计的真实裕度,已成为结构理性设计的核心和基础.文中利用数值仿真软件Abaqus,采用弧长法(Riks方法)分析了深水半潜式钻井平台撑杆结构在横开、横关载荷状态下的极限承载力及结构失效模式,并比较研究了不同初始缺陷对结构极限承载力的影响.分析结果表明:横开与横关状态下结构的失效模式不同;不同初始缺陷对撑杆结构的极限承载力产生了一定程度的影响,随着初始缺陷的增加,结构极限承载能力降低.

基于贝叶斯网络的半潜式钻井平台钻井设备系统可靠性分析

半潜式钻井平台的系统可靠性是保证其正常进行安全生产作业的重要指标。当前,国内对半潜式平台的可靠性研究主要集中于平台结构的可靠性上,对平台系统可靠性少有涉猎,并且传统可靠性分析方法难以定量分析某个设备的失效对系统可靠性的影响。文章提出应用贝叶斯网络法来进行半潜式钻井平台系统可靠性分析,通过设备间的依赖关系来确定网络结构和节点参数,建立贝叶斯网络模型并计算出系统可靠度,再对钻井系统进行故障诊断,推算钻井系统中各个根节点的后验概率,并成功找出钻井系统中的最薄弱环节为顶驱装置(TDS),从而有针对性的对顶驱装置进行优化,可以有效提升半潜式钻井平台系统可靠性。

半潜式钻井平台双联钻机钻台布局设计

为建造具有自主产权第六代深水半潜式钻井平台,对双联井架钻机钻台总体布局和钻台自动化处理装备的布置进行了设计分析。双联井架钻机钻台采用中心布局,分析了与钻台直接关联设备设施不同配置方案的优缺点,优选钻台在平台的布局方案;对主、辅钻井中心采用偏心布置,兼顾作业顺畅和平台动力性能;制定钻台自动化装备布局原则,按双联井架钻台作业工艺流程及设备设施作业衔接关系进行钻台布局,同时基于人因学原则,合理布置转盘、大小鼠洞、顶驱、铁钻工、排管机、多功能机械臂等钻台自动化装备;钻井控制室布局采用集中式布局,实现了基于工艺流程的控制方式,改变基于设备功能集成方式。在系统分析基础上,完成适合半潜式双联井架钻机钻台布局方案。结果表明,合理的钻台布局设计不但确保双联钻机钻台自动化作业流程,提高了作业功效和安全性,而且为整个平台布局规划提供了良好基础。