图解自升式钻井平台升降系统
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浅析自升式钻井平台电力系统设计电能是所有海洋船舶、平台不可或缺的能源之一,电力系统作为电能传输的媒介,需具有高度的供电安全可靠性、电能的优质性和运行的经济性,来保证船舶的正常工作运行,文章就电力系统的功能及操作介绍了自升式钻井平台电力系统的设计要点。
标签:钻井平台;电力系统;配电柜;控制自升式钻井平台又称桩腿式钻井平台,由主船体、桩腿和升降机构组成,一般无自航能力,是目前世界上应用最为广泛的钻井平台,其电力系统与常规船舶的电力系统相类似,主要由发电机、配电柜、输电线路、电力用户组成,由于自升式钻井平台特殊的构造和作业形式,决定其电力系统在配制,功能和操作上与一般船舶有所不同。
1 发电机系统自升式钻井平台电力系统通常设5台主发电机(每台发电机电功率约1700千瓦),及1台应急发电机(电功率约1000千瓦)。
5台主发电机为钻井平台提供主电力电源,通过600V低压配电柜重载询问功能,发电机组控制柜可控制一台或多台发电机并联运行以满足钻井平台在不同工况(如平台拖航,平台升降,常规钻井,重载钻井等)下的电力需求。
应急发电机为钻井平台提供应急电力电源,在主发电机组因故障或其他原因停止运行后,应急发电机需在规定的时间内自动启动运行,并接入电网,为平台应急照明系统及其他重要设备提供应急电源。
2 600V低压配电柜600V低压配电柜主要由发电机组控制柜,发电机同步屏,PLC通讯柜及其他用电负载(如空压机,有源滤波器,吊车等)馈电柜组成。
一般地,600V低压电力部分设有一台主配电柜和一台应急配电柜,正常供电状态下,600V主配电柜由主发电机组供电,并通过与600V应急配电柜间的馈电开关‘EF’实现由主盘柜向应急盘柜供电,馈电开关‘EF’与应急发电机电源开关‘EA’之间设有互锁功能,当‘EF’开关闭合时,‘EA’开关应处于断开状态,且由于互锁功能,无法进行闭合操作,避免主发电机组和应急发电机组同时接入电网而造成系统运行不稳定,发生故障。
自升式海洋平台抬升控制系统摘要:讨论了自升式钻井平台的发展历史,抬升控制系统的主要特点及要求,进一步阐述了设计理念与主要技术,给出平台抬升控制系统的产品特点及未来的展望。
0 前言随着世界经济进入资源环境瓶颈期,在全球石油需求持续增速背景下,及陆地油气资源开采出现瓶颈的大环境下,势必拉动海洋石油勘采的资本支出。
全球正进入到全面开发利用海洋的时代,各国对海洋资源的开发和争夺异常激烈,海工装备市场将迎来前所未有的商机。
我国陆地油气资源勘探开发程度现已很高,油气资源正迅速减少。
向海洋进军,开发新的油气资源已成必然趋势。
我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域,油气资源十分丰富。
在渤海,南黄海,东海,南海已有发现并进入早起开采。
我国“船舶工业中长期发展规划”要求大力开展技术创新,提高自主研发能力。
根据我国能源发展的形式和要求,为我国海洋油气勘探开发提供新型,经济,实用的海洋工程装备是我国造船界面临的新的机遇和挑战,也是责无旁贷的光荣任务。
1、抬升控制系统随着对油气资源开发利用的深化,油气勘探开发从陆地转入海洋。
海上钻井平台的稳定性和安全性更显重要。
当作业水深在250至300 英尺范围内,自升式钻井平台被普遍采用。
自升式钻井平台即带有能够自由升降的桩腿,作业时桩腿下伸到海底,站立在海床上,利用桩腿托起船壳,并使船壳底部离开海面一定的距离(气隙)。
拖航时桩腿收回,船壳处于漂浮状态。
图1 自升式钻井平台自升式钻井平台有两种型式,独立桩腿式和沉垫式。
平台稳定站立后,大多数悬臂梁可以将钻台外伸到固定平台。
在风大浪急的海面不能进行拖航。
1)支撑型式:桩靴式;沉垫式。
2)升降装置:液压缸升降(插桩式);齿条/齿轮箱。
3)桩腿结构型式:筒型;绗架。
4)桩腿数量:3腿;4腿;6腿。
5)槽口:有槽口;无槽口。
6)生活楼的布置:横向布置;周边布置。
自升式钻井平台,又称为桩脚式钻井平台,是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。
自升式钻井平台可分为三大部分;船体,桩脚和升降机构。
建造与修理71GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2021年第1期(总第176期) 作者简介:段谟簿 (1986-),男,工程师。
主要从事船舶平台调试、电装工作。
练博强 (1985-),男,工程师。
主要从事船舶、平台工法研究工作。
收稿日期:2019-10-15R-550D 自升式钻井平台升降系统的调试段谟簿,练博强,蓝巨滔(中船黄埔文冲船舶有限公司,广州510715)摘 要:R-550D 自升式钻井平台中采用电动齿轮式升降系统,该系统由多个升降模块构成,均匀分布在各桩腿两侧。
自升式平台在下水后,依靠其升降系统进行站桩作业,以方便码头舾装的进行。
因此,升降装置需在下水后进行联调试验,以确保其尽快达到可使用状态。
关键词:升降系统;组成;调试中图分类号:U674.38 文献标识码:AJacking System Commissioning Difficulties and Solutions of R-550DJack-up Drilling PlatformDUAN Mobu, LIAN Boqiang, LAN Jutao( CSSC Huangpu WenChong Shipbuilding Co., Ltd., Guangzhou 510715 )Abstract: The R-550D jack-up drilling platform adopts electric gear jacking system, which is composed of several jacking units and evenly distributed on both sides of each pile leg. After launching the jack up platform needs to rely on its jacking system for pile operation, so as to facilitate the outfitting at wharf. Therefore, the jacking device should be jointly commissioned after launching to ensure that it could be used as soon as possible. This paper discusses the commissioning difficulties and solutions of the jacking system of the R-550D jack-up drilling platform.Key words: Jacking System; Composition; Commissioning1 概述自升式钻井平台的升降系统,一般安装在自升式平台的桩腿和平台主体的交界位置,经由升降装置驱动平台主体作升、降运行,以满足海上平台相对高度作业需要。
自升式钻井平台升降系统的安装难点探析
刘孝锋;张永兵;左震
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2016(0)S1
【摘要】自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于定位能力强和作业稳定性好,在大陆架的勘探开发中居主力军地位。
自升式平台的支撑升降系统为整个平台的建造难点,对整个平台的建造成本、建造周期等有着决定性的制约。
因此,本文总结了升降系统安装过程中遇到的难点和问题,归纳并提出相应的解决方法。
【总页数】4页(P50-53)
【关键词】自升式平台;升降系统;安装难点;解决方案
【作者】刘孝锋;张永兵;左震
【作者单位】中国机械工业机械工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE951
【相关文献】
1.一种自升式钻井平台升降基础合拢安装方案 [J], 魏鹏;周莹;张辉;杜渊;景方刚
2.简述自升式钻井平台升降装置控制系统设计 [J], 史辉
3.自升式钻井平台升降控制系统设计分析 [J], 白民权
4.R-550D自升式钻井平台升降系统的调试 [J], 段谟簿;练博强;蓝巨滔
5.自升式钻井平台升降系统安装精度控制 [J], 徐晓平;付鹏;羊字军;聂聪;刘立范;姜立群
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海上钻井平台为何能在海里蹲下和站立?涨姿势了作者| 一闻,钢铁行业研究人员在海洋油气资源开发中,有一种设备可谓功不可没,那就是海上钻井平台。
其中,自升式平台因为可以在200米深度以内的海域灵活地蹲下和站立,成为应用最为广泛的平台。
我们都知道,海洋环境十分复杂,十几级的大风是家常便饭,更不用提海啸、海水腐蚀等问题,那么,这些动辄几千吨重的海上巨无霸究竟是如何在海上屹立不倒的?(一)可伸缩的桩腿:自升式钻井平台灵活性的关键通俗地说,自升式海洋平台就是具备自升能力的功能性平台,它通过一定长度的、可以自行升降的桩腿来实现高度的变化,以适应不同作业水深的要求。
平台一般由钻井模块、船体模块、抬升模块三部分组成,其中钻井模块由各种作业机械组成,船体模块类似于驳船,用于承载机械和生活设施,抬升模块主要负责平台的升降,核心部件就是桩腿。
(自升式海洋平台的组成)自升式海洋平台在进行钻井作业时,平台首先把桩腿下放至海底并进行预压,然后船体沿桩腿升高到距离海面一定高度,保证作业不受各种海况条件的影响;作业结束需要移动时,船体沿桩腿降至海面,然后桩腿升起,平台就变身为一艘驳船,可以自己航行或通过拖船拖到新的位置进行作业。
(自升式海洋平台工作步骤)由于用钢少、造价低,且在各种海况下都能平稳地进行钻井作业,自升式海洋平台具备了其他平台不可比拟的优势。
(二)齿条:为海洋平台爬升架起200米“长梯”自升式海洋平台升降由一整套升降系统完成,目前使用最多的是齿轮齿条式升降装置。
(自升式海洋平台桩腿中的齿条)所谓齿轮齿条式升降装置,就是在海洋平台的每根桩腿上设置两根齿条,对应于每根齿条上设置若干成对的小齿轮,动力通过桩边马达驱动齿轮减速箱,然后传递给与齿条啮合的小齿轮,从而带动平台升降。
相较顶升液压缸式等升降装置,齿轮齿条式可以实现连续升降,速度快,而且操作灵活。
在环境条件恶劣的海洋中,平台升降快、所需时间短,就意味着平台更安全,而且时间越短,平台就位费用就越低。
浅谈自升式钻井平台的电气系统随着资源的多样化运用,海洋资源所具有的巨大潜力,为实现社会的可持续发展提供了物质基础。
自升式钻井平台(JACK UP)做为应用于海洋油气勘探、开发的重要设施,电气系统的良好设计,将为其在恶劣的海洋环境下安全可靠的作业提供重要保证,文章对自升式钻井平台电气系统的技术要求进行说明。
标签:自升式钻井平台;电气系统;技术要求1 自升式钻井平台自升式钻井平台分为主船体、悬臂梁和钻台三大部分。
主船体通过升降装置实现作业时桩靴随桩腿下降插入海床,托起主船体底部离开海面一定的距离(气隙)固定。
悬臂梁延伸出主船体至作业区域,钻台上放置顶驱,绞车等主要钻井设备进行钻井作业。
在作业区域完成施工后,船体可以顺着桩腿降下,将桩靴连同桩腿拔出海底收回,平台拖航到新的作业区域进行作业。
2 自升式钻井平台的发展综述随着材料、设计与建造水平的不断进步,自升式钻井平台的工作水深不断提高。
自上个世纪50年代以来,JACK UP的设计和建造主要集中在美国,新加坡等国家。
伴随着20世纪以来亚洲国家的制造业的兴起,JACK UP的设计和建造在中国逐渐发展起来。
目前在我国国内建造的钻井平台,其基本设计主要为美国F&G公司设计的JU系列(如JU2000型),荷兰GustoMSC公司设计的CJ系列(如CJ 46型)和美国LeTourneau公司设计的Super系列(如S116E型)。
其中目前已被美国Cameron公司收购的原LeTourneau公司设计的JACK UP产品的市场占有率一直保持在30%左右,其S116系列JACK UP,最大作业水深350英尺,可广泛应用于印度洋,墨西哥湾等海域,因其较高的性价比深受海工市场的欢迎。
3 自升式钻井平台电气系统概述自升式钻井平台电气系统主要分为常规船用电气系统和钻井电气系统部分。
因其在海上作业的需求,配置常规电力,照明,通讯,中控等船用电气系统。
因其特殊的工作原理,配置升降控制系统,钻井设备的驱动等平台作业相关电气系统。
自升式钻井平台液压升降系统常见故障的诊断与处理摘要:升降系统为自升式海上钻井平台最关键装置,其性能好坏直接影响平台的安全使用。
本文以“**”海上钻井平台齿轮齿条式液压升降系统为例,就其升降作业的常见故障,总结分析,提出典型诊断与处理方法。
关键词:自升式钻井平台液压升降系统常见故障诊断处理世界上第一波海洋钻井平台建造高潮开始于20世纪70年代末,受后期装备升级改造、附属设施增加和海洋作业环境恶劣等多种因素影响,近年来,早期建造自升式钻井平台升降能力受限、系统零部件老化现象凸显,导致升降故障频发,严重影响平台安全和生产。
分析总结自升式平台液压升降系统常见故障的诊断与处理方法,对预防平台升降事故、提高平台自持力具有重要意义。
一、自升式海上钻井平台升降系统构成自升式钻井平台主要由船体、钻井系统、动力系统和升降系统组成。
升降系统安装在平台桩腿与船体连接处,按动力源种类可分为液动和电动,按升降形式可分为顶升液压缸式和齿轮齿条式。
现运营的早期建造自升式平台较多采用齿轮齿条液压升降系统,该系统整体分为液压源、管系、各控制阀、状态检测单元、控制系统、马达、减速机构和桩腿桩鞋8个部分,根据各平台不同实际情况,每个桩腿配以4套至12套不等马达装置,泵站或每个桩腿单独布置或整体布置于一起。
平台升降指令由主控台发出,在控制管线油液流向的同时操控刹车电磁阀等阀件动作,实现解刹和马达转动,后经减速齿轮副(一般为两级)将运动传递到桩腿齿条,实现平台升降。
二、“**”钻井平台液压升降系统简述“**”钻井平台为4腿自升式、钢质非自航,主体平面接近长方形,作业水深3-30米。
平台每根桩腿上设置2根齿条,每根齿条上配备2个马达,共计16套,设1个集中液压站、1个中控台。
2.1系统主要参数动力源:电液、共7套泵组齿轮传动比:26.94:1 小齿轮为7齿总额定升降能力:9600千磅工作位置总承载能力:19200千磅升降速度:可调,可变载荷最大时最大可达60英尺/小时安全特性:能源故障时自动转入锁死状态2.2系统电路组成该平台升降系统电路组成按功能简单分类为:24V直流电路:主要给继电器、电磁阀、电路板及各指示灯供电5V直流电路:给计算机(中心处理机)、其它固态继电器、升降高度信号接收板等供电110V交流电路:给升降高度传感器前面的变压变压器供电,通过紧急制动开关给马达刹车电磁阀供电,给部分继电器供电。
第四章海洋钻井设备概述陆上钻井时,钻机等设备都安装在地面上的底座上;在海上钻井时,不可能将钻井设备安放在海里,因此就需要一个安放钻井设备等的场所,这个场所就是海洋钻井平台。
§4-1海上钻井平台的类型与性能一、海上钻井平台的分类(一)按运移性可分为两类:1、固定式钻井平台2、移动式钻井平台(坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、浮式钻井船、步行式、气垫式)(二)按钻井方式分可分为:1、浮动式(浮式)钻井用的平台:半潜式、浮船、张力腿式2、稳定式(稳式)钻井用的平台:固定、自升、坐底二、海上钻井平台的结构及特点1、固定式钻井平台它是从海底架起的一个高出水面的构筑物,上面铺设平台,用以放置钻井机械设备,提供钻井作业场所及工作人员生活场所。
(1)结构组成:a、导管架这是整个平台的支撑部分,是用钢管焊接而成的一个空间钢架结构。
它的制造工艺复杂,就拿两管相交处的相贯线的加工来说,一般的切割工艺都不能满足要求,必须用数控切割机床进行加工,这就需要先求出相贯线方程,输入机床的控制台,方可进行切割。
再如管节点的焊接,必须采用手工电弧焊,多层多道焊接,焊完后需进行超声波无损探伤,如发现夹渣或焊不透,必须刨掉重焊,一次返工后仍不合格,则这个管节点就得报废。
也许有人认为这样的要求太苛刻了,但这并不过分。
因为导管架大部分浸于海水中,受到海洋环境载荷的作用,很容易产生腐蚀疲劳破坏,管节点是导管架的薄弱点,这个课题在世界范围内,已进行了多年研究。
86年国家经委组织了国内一些科研机构对这个问题进行了研究,我室也有幸参与了这一科研工作,做了大量的实验研究,到目前为止,这个问题还没彻底解决。
1)管节点导管架的薄弱环节是管节点,管节点的类型有许多种,如下图所示。
由两根正交的管子构成的管节点叫做T型管节点。
如撑杆与主管以锐角相交,该连接称为Y型节点。
如果两根撑杆都在弦管的一侧,即每根撑杆的中心线与弦管的轴线形成锐角,该连接称为K 型节点。
图解自升式钻井平台升降系统
海洋石油平台分类:
采油模块
自升式钻井平台
半潜式钻井式平台
储油船(FPSO)
集储油和动力供给平台
目前,我从事的工作是以自升式钻井平台建造工程,以平台电气系统设备调试为主要工作,
下面介绍自升式钻井平台的概况及重要系统:升降系统。
我曾经参与制造的自升式钻井平台有:JU2000E系列:1~6号;中油海L780-1、L780-2;中
海油937(CJ46);中油海胜利十号。
自升式钻井平台组成:
主船体:主甲板面主要承载起重设备;钻井作业配套设备;通风设备;锚机设备;救生筏及
悬臂梁液压滑移设备等;
机舱机械甲板主要承载主发电、供电系统;暖通空调设备;海水、淡水设备;
泥浆、钻井辅助设备;消防系统等;
生活区:应急发电、应急供电系统;钻井办公、休息区;餐饮服务间;无线电通讯室;升降
控制台;中央DCS系统控制室;救生艇;飞行甲板区;
钻井作业区(悬臂梁及钻台):井架设备;钻台设备;防喷器设备;高压泥浆管线设备悬臂
梁设备等;
升降系统组成:
一升降控制台:CENTRAL CONTROL CONSOLE
二升降MCC:JACKING MCC
三桩腿单元:LEG UNIT
升降马达:JACKING MOTOR
桩腿单元:
桩腿单元是升降系统的重要组成部分,大部分钻井平台有三条桩腿,
它起到将船体支撑在水面上,以便于进行水上钻井作业,同时,根据不同地域水深情况调整
适合平台作业的水深高度,使悬臂梁移出达到钻井工位进行钻井工作。
平台的桩腿位于平台主船体的承重端点位置上,一般有三个桩腿,呈花架结构;
它的升降移动是靠齿轮齿条传动,齿条间距:319.186mm;升降移动速度:0.45m/min;
由升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮,小齿轮与焊接在装腿上的齿条咬合达到
传动效果,每个桩腿有三个玄管,每个玄管基础支架上有4~6个升降电机,使升降输出动力
可靠;
升降电机的组成与排列
下图背面排列有三组六个电机。电机内部接线有:主电源,电机加热器,热敏电阻,刹车绕
组,刹车行程开关。
每个传动齿轮轴一端安装有负荷传感器,将齿轮承受重量以模拟量信号传送给MCC上的PLC
模块,再将计算结果以通讯方式传给升降控制台,显示在触摸屏上。
每个桩腿升降基础上面安装有一个计米器,其转动齿片与桩腿齿条咬合,同轴连接一个转动
小齿片,当大齿片带动小齿片转动时,会给高度检测装置上的传感器一个脉冲信号,通过变
送器送到升降PLC计算脉冲,将计算结果经过通讯线传送到升降控制台的上位机,在控制台
每组显示屏上显示每条桩腿的上升、下降高度,以便于操作者监控掌握平台高度和操作。
升降控制台
控制结构:
整个平台升降的操作主要集中在升降控制台,在升降控制台上通过操作升或降按钮,将升平
台或降平台指令由通讯数据线传达到三个升降马达控制柜(MCC),控制升降马达完成升降
动作。
新式升降控制台
升降控制台上安装有三组触摸式设置屏,分别显示三条桩腿工作状态。(这是)
升降台触摸屏状态显示
一条桩腿一组显示屏,屏上显示每个升降齿轮承受的重量,平台总重量,升降电机工作电流,
有功功率、逆功功率,桩腿高度等
控制台上有两个物理水平仪和一个电子水平仪,以保障平台控制在安全倾斜范围之内(一般
设置为:1.5度报警,2.5度停车)。
控制台柜内黑色三角元件为电子水平仪,摆放位置与桩腿布置相同,以体现真实水平状态。
电子水平仪触摸显示屏显示平台水平状态
电子水平仪触摸显示屏与船体方向显示一致,以便于判断平
台倾斜放向(若平台倾斜超出设定范围会产生报警)
一般设置为:1.5度报警,2.5度停车。紧急状态下,可以打开倾斜状态忽略开关进行紧急操
作!(在面板上由钥匙控制)
***操作注意事项*** 升降时三条桩腿分别启动,启动间隔在2秒~5秒之间,不得超出或小
于时间范围,否则会导致平台倾斜,桩腿与桩腿基础产生摩擦