自升式平臺國外項目設備適應性分析及改造

摘 要：文章以波斯灣區域項目為例，對自升式海洋鉆井平臺進行了平臺吃水適應性和設備作業適應性分析，提出了解決方法和改造方案，確保了設備的正常運轉和項目施工的順利進行。

關鍵詞：自升式平臺；設備；適應性；改造

中圖分類號：TE951 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）35-0172-02

近年來，隨著海洋鉆井事業的不斷發展，海洋鉆井平臺在海外市場的應用范圍日趨廣泛，原先的平臺按照國內環境設計和制造，平臺各系統嚴格按照國內環境標準配套，能夠滿足國內一定極限條件下的使用需求，但隨著參加國外市場項目施工需要，許多設備性能及環境條件已不滿足當地環境的需要，因此必須進行一定的適應性改造后，方可進行正常的生產作業。

1 平臺適應性分析

1.1 最低水深及吃水適應性

以波斯灣某油田項目為例，根據資料，平臺工作區域水深6～8 m范圍，海圖顯示該海域為一個近岸極淺水油氣田，區塊水深由灘涂地帶過渡到4～8 m范圍內，潮差范圍大于等于2.5～3.0 m，預定選用的自升式鉆井平臺輕載拖航吃水3.34 m，工作水深及吃水條件都滿足。由于波斯灣頂為淤泥質海床，摩擦力和吸附力小，該平臺在油田插樁深度預計15～27 m，借助平臺良好的噴沖系統，拔樁順利，平臺外景如圖1所示。

1.2 作業性能適應性

①移動性。所選平臺為三角形懸臂梁式自升式鉆井平臺。平臺尺度相對大，重心低，干舷高，拖航穩性較高；圓柱型獨立樁腿，電動升降機構，升降操作屬常規化；正八邊形樁靴底部呈錐形結構，抗滑移性能好；樁靴頂底及四周設計有噴沖系統，便于克服阻力拔樁；樁靴收起與船底相平，拖航吃水小于3.5 m， 適應極淺水作業；8級風拖航拖曳阻力150 t，單拖需要10 000 HP以上拖輪，未設計錨系就位時需另有2條全回轉拖輪協助。

②鉆機能力。鉆機鉆井能力為7 000 m，大鉤載荷450 t，轉盤開口371/2″，滿足常規化深井探井和大位移定向井及水平井（30″隔水管）井身結構需求。

③鉆機配置。平臺配置了電動變頻鉆機、大扭矩頂驅、三臺1600HP泥漿泵、三臺振動篩、中高頻離心機、高壓固井車，符合現代化鉆機要求。

④導管架鉆井。所選平臺是移距大承重性能好的懸臂梁自升式平臺，懸臂梁縱橫移距為12×±3.6 m，懸臂梁組合承重1 000 t，最大鉤載允許450 t，最外端邊緣井允許鉤載300 t，能勝任大位移定向井叢式井鉆探。

⑤管匯壓力。此波斯灣油田屬于高產油氣井，最大關井壓力5 000 PSI，平臺阻流管匯額定壓力為10 000 PSI，泥漿泵泵頭和高壓管線額定壓力為5 000 PSI，固井泵管線額定壓力為10 000 PSI，滿足鉆井及井控要求。BOP根據井身結構和甲方要求可提供13 5/8\"×10 000 PSI系列的或用183/4″×10 000 PSI替代（若其它區塊深井需要，可同時提供29 1/2″×500 PSI分流器及21 1/4″×2 000 PSI BOP）。

⑥BOP桁吊。為叢式井裝井口方便，懸臂梁下BOP桁吊起吊性能和承載量要好，因原裝桁吊為氣動式，有一只馬達打滑，行走不可靠，需改造。

⑦泥漿池容量。大于430 m3，滿足深井鉆井井控一次性壓井需求。

⑧燃燒臂。原平臺未設計，鉆機作業時需另外配置。

⑨升船氣隙。若導管架水面高度18 m，平臺氣隙小于20 m，則吊機、救生艇、深井泵能探到水面。若氣隙在23 m左右，則需增加吊機和救生艇鋼絲繩長度（原先設備鋼絲繩容量大，僅鋼絲繩長度不夠），平臺升至一定氣隙后的外景如圖2所示。

1.3 環境溫度適應性

除了空調和制冷系統外，一般設備都適應最高溫為45℃的溫度，比如主柴油機、應急柴油機、吊機、固井撬、升降系統等設備均都能滿足不超過45℃的環境溫度。重點是注意設備用油的選擇。現預定作業區域所處緯度30°南北，夏日最高氣溫達46℃，濕度高達100%，若后期到南帕斯油田以南海區鉆井，氣溫估計可達50℃左右，平臺機械設備通風及空調制冷系統需做進一步改進。一般冷凝器散熱溫度40℃以下完全滿足使用要求， 40～45℃制冷效果較差，但可以通過改進方式彌補，45～50℃幾乎不制冷，因此需重新設計、配套空調系統，更換中央空調系統主機，更換制冷機組。

2 平臺設備適應性改造

針對以上分析和平臺設備現狀，對平臺設備進行改造和配置如下：

①中央空調、冷庫適應性改造。根據有關部門提供的施工海域環境溫度，與制造廠商交流確定了改造方案，將中央空調、冷庫的冷凝器各增加兩組水冷冷凝器，溫度較高的7、8、9三個月使用水冷冷凝器，其他時間使用風冷冷凝器。原風道可保留，但噪音大，風阻增加。壓縮機兩用一備，風機一用一備。配電間增加一臺20匹（T3制式）高溫空調，頂驅變頻房增加一臺5匹（T3制式）高溫空調，吊機各增加一臺2匹（T3制式）高溫空調，司鉆房增加一臺2匹（T3制式）高溫空調。

②對頂驅進行綜合檢查。更換沖管，沖管在使用中多次出現刺漏，經檢測為中心管與鵝頸管座不同軸所致，在立座下端位置加調整墊片恢復同軸度；恢復A電機運轉，現場檢測動力電纜插件松脫導致A電機不運轉；更換IBOP扳手，原扳手斷裂是因油缸行程過大所致，油缸廠家調整行程；更換平衡油缸掛梁的擺動銷座；更換滑車滾輪總成；更換導軌連接銷，原先連接銷有設計缺陷，出現多次斷裂，改進設計后重新制作更換。

③吊機改造。根據工作需要，大鉤爬桿由33 m增長到37.8 m，對應最大吊重8 t，小鉤爬桿由35 m增長到

40 m，最大吊物負荷5 t。由制造廠家在廠內制作5 m吊臂中段，兩端接頭及部分支撐支管先不焊接，由用戶提供場地現場焊接，做吊重試驗，吊機外觀如圖3所示。

④BOP桁吊更換。原先50 t桁吊一只行走馬達打滑，移動困難，經與供貨商協商同意免費更換為一臺液壓行吊。

⑤安裝燃燒臂。根據甲方的需要，為了處理試油和應急狀態下排放的原油及可燃性天然氣，訂購并安裝了燃燒臂系統，作為正常生產、檢修和緊急放空時的使用裝置。

⑥增加鋼絲繩長度。為了適應更高氣隙的需要，平臺兩舷吊機和救生艇的鋼絲繩重新更換，增加了相應長度，基本達到最大容量范圍，滿足了現場平臺使用要求。

⑦電控房等位置準備了充足的干燥劑，避免受到高濕度的影響導致各種電氣設備故障的發生。

⑧配備鉆具及井口工具。按照標書要求提前購置鉆具、井口工具、BOP、試壓工具、打撈工具、下套管工具。

⑨平臺證書問題。整改了平臺安全證書消除遺留項目檢驗問題，保持了證書的有效性。

3 結 語

平臺參加國外項目施工時，需根據條件變化對設備進行適應性改造，以適應當地環境施工的需要。施工前，需做好充分調研和設備準備工作，水深、插拔樁深度（樁腿入泥深度）、環境溫度、設備性能及存在問題都應得到及時地解決。

通過此次設備適應性改造，平臺的整體裝備水平滿足了波斯灣海域鉆井施工的要求，也為今后平臺的國外項目適應性改造提供了寶貴的參考經驗。另一方面，隨著海上鉆井作業中深井、復雜井的施工作業的增多，對平臺的裝備提出了更高的要求，我們將更大限度地提高平臺的現有裝備水平以滿足勘探開發的需要。

參考文獻：

[1] 孫東昌，潘斌.海洋自升式移動平臺設計與研究[M].上海：上海交通大學出版社，2008.

[2] 廖謨圣.海洋石油鉆采工程技術與裝備[M].北京：中國石化出版社，2010.