1500m深水钻井船的系泊设计.pdf

～ 0 ／ ■ 重圈■ 锄稚 秘 硝删 23 划 i 矧 1 E p Z 1 5 0 0 m 深 水 钻 井 船 的 系 泊 设 计 7 1 ． K． To t t ms 等 前 言 1 ． k 由于可用的动力定位钻井船有限， 所以埃 克森 E x x o n 海洋钻井公司 D O DI 拥有和经 营的 海上勇士号 ， 在墨西哥海湾的东断裂区 钻井． } I J L 的水深达到 1 5 0 0 m。该承包项 目还 包 括把现在的 1 2 2 0 m 深水系泊系统按下列要 求升级为 1 5 0 0 m深水系泊系统 1 把现有的 ， l 8 2 ． 5 5 ram的锚链的长度由 1 1 2 8 m增加到 1 3 8 7 mj 2 用 1 o吨重的高抓力锚替代 I S ． 6吨重 的锚 ； 3 用新 的高强度 酆8 ． 9 ram 电镀锚蝇 替 代现有的 8 8 ． 9 ra m锚绳 另外 ， 埃克森公司还 承包 了一艘锚运船 A Hv ， 使其和 E n s c o Ko d i a k I锚运船一起 进行系泊作业。 该承包项 目包括锚运船绞车拉 力由 2 ． 5 MN 升级为 4 ． 5 I v l N。 E C I 公 司的工程师和作业监督负责在实 际的系泊操作中帮助 D OD I 公司的海上职员。 在检查系泊装置和系泊分析 时， E P R公司为 E C I 公司和 DO D I 公司提供了技术帮助和现 场监督。 这些井正由埃克森开采公司 E E C 钻 井 系泊设计标准 E C I 公司的设计标准t 可移式海洋钻井装 置的系泊系统是基于 AP I 标准和运用埃克森 陈会年柯 星诂译 何全 南校 公司职员的系泊经验设计的 E C I 公司设计标准中推荐作法的 目的是 帮助确定系泊装置的性能 ； 1 满足要求 ； z 足够的稳定性 j 3 能进行正常的检查 ； 4 用 可以接受的方法操作。 通过对 已有系泊设备进行调研 ， 可发现系 泊系统的最薄弱环节。 这有助于决定系泊设备 改进 ． 检查的范围和推荐改进方案 。 E C I公司标准的其他关键部分是 1 锚 绳应是 电镀的； 2 锚尾端应 由锻造材料制成 3 在钻井船上锚绳应留下足够的长度以便在 紧急情况下能向任何方向移动 9 2 m； 4 锚运 船应装备有鲨颚式央紧装置 锚绳替换 ； 根据 E C I 公 司标 准和与深水 系泊技术相关 的 确定性风险 ， 决 定用新的高 强度的 如8 ． 9 ra m 的电镀锚绳替换用了七年的 l 8 8 ． 9 ram非电镀锚绳。 E C I 标准要求电镀绳使用时间不超过 8 年 ， 虽然在锚绳替换作业中对现有锚绳都做了 AP I 外观检查 ， 表明这些锚绳未受内部损伤。 系 泊 分 析 本文采用了几种系泊设计原理 D0 D I 公 司在系泊分析中给出了锚绳断裂的例子 。 并考 虑了通过松开锚绳来减小锚绳高拉力的某些 相关管理因素。 E C I 公司既未给出锚绳断裂的 例子 ， 也没有考虑松开锚绳的情况 。系泊系统 被设计为拉伸载荷超过锚绳或锚链的断裂应 维普资讯 2 4 田 鼻站井羲木 第十二誊 l 鳕 事第4 期 位移 ．F T 3 4 1 F E E T蕾移 ； 7 ． 0 ％ 0 e Wi t a 最大琏计条件 知0 F 『 位穆 ．F T 8 6 F F E T佩 移l 8 ％ O FwD b 矗太作业条件4 ∞0 盯 - 图 1 景泊特性曲线 的天气 准则． 最 大 设 计蒹件 t 0年 重 现 期 是 根 据 G UMS i I O E 算数据 包括 1 9 0 0 l 9 8 0 年问 总共一 t 0 0次热气流数据 确定的。GUMS HO E 追算数据中含有大量的热气流资料 ， 为确定风 速和浪高的极值提供了基本依据 。 对于最大设 计 条 件 ． 采 用 9 5 的未 超 标 环 境 ， 并 依 据 N OAA 的 4 2 0 0 1 、 4 2 0 0 2 、 4 2 0 0 3号浮标 这些 浮标都在 3 0 4 8 m深水中 得到的数据 3 ．系泊分析结果 图 1 C a 是 基 于最大 设计 条件 风速 6 0 节， 浪高 8 m， 水流速度 1 ． 4节 的准静态分析 结 果， 假设把 环境 四等 分 ， 则 挣环 境载荷 为 3 0 0 3 k N， 是 锚 抓 力 的 7 3 ， 锚 绳 断 裂 力 的 4 7 ％ 锚绳全部完好 ， 且没有管理问题 。 这些结果符合 AP I 和 Ec 】 准则 ； 1 锚绳 载荷小于其断裂力的 5 0 ； 2 锚抓的载荷小 于在最大设计条件下的额定锚抓力 。 图 l b 是基于最大工作条件 下的准 静态 分析结果。假设把条件四等分 ， 则系洎设计将 保持钻 井 船偏 移小 于 2 。净 环境 载 荷 为 6 7 6 7 K N， 是锚抓力的 3 1 ． 是锚绳断裂力 的 3 4 。 力前锚便髓罱脱 1 ．准静态分析 系泊的准静态分析 由E C I 、 D O D I 和 E P R 公 司利用。 1 0年重现期 独立完成。1 0年重现 期 内的风速、 波浪和水流是根据 E P R公司对 墨西哥湾海洋气候 资料的分析而定的。 虽然 A P I 和 E C I 标准都要求当钻井船远 离其他海上结构工作时用 5年重现期 的准静 态分析作为 最大设计条件 ， 但根据该技术外 延的幅度 ， 在系泊分析时仍选用 1 O 年重现期 作为附加设计余量 2 ．天气准则 E P R公司利用标准的地区平均值法以及 来 自墨西哥湾海洋水文极端条件风暴追算中 心 G lUMs H O E 和 美国海 洋大气 管理部 门 NO AA 提供的追算数据评价了东断裂区域 系泊设计 因素 钻 井 船 系泊设 计 的 第一 个 目的， 是 在 1 5 0 0 m探水系糟作业时使钻井船上的锚绳和 锚垫问的接触最小。第二个设计 目的， 是考虑 系泊系统在较浅水域 中的性能 1 ． 锚垫接触 图 2 说明了锚垫与锚绳的接触 。在“ 海上 勇士号 上 ， 引线孔和锚垫的布置是这样的 当 导引角小于 3 7 。 与垂 直方 向夹角 时产生锚 垫接触 。 尽管这种接触是允许 的， 但是 由于摩擦和 海蚀作用可能会对锚绳有累积损坏。 随着水探 的增加， 锚绳倾角变小 ， 但是由于增大了操作 拉力， 因而锚垫接触可能变小。 在半潜 式乎台设计 中 ， 若水深 为 1 2 2 0 m 以下 ， 根据隔水管困素要求的锚绳拉力足够保 维普资讯 ■鼻■蕾■木 mⅫ4 咖． 蛐， 呲 ■ ． 圈 2 锚垫与 8 ． 9 mm锚绳接麓{ 海上勇士号 持锚绳离开锚垫。然而 t 在 1 5 0 0 m深水中 t 操 作拉力必须大于 1 9 5 7 K N才能使锚绳离开锚 垫。考虑到正常的气候影响和绞车的提升能 力， 预拉力应达到 2 0 0 2 Y 。 不过， 这样高的璜 拉力可能出现问题。 建议在深水钻机升级前着手解决锚垫接 触问题。如果通过孤拉力不能茸制错垫接触， 则改进锚垫使之旋转， 并把锚垫闭合器移到钻 井船上， 提高导引孔的高度， 使导引孔离开钻 井船或改造绞车。上面方法如能综合运甩， 可 以提高实用性 。 2 ．■绳选择 ， 新锚绳的尺寸选择是一个设计问题。 衷 l 所示盼是 如2 ． 5 5 ra m 和 鼯． 9 m m锚绳的数 据 。在 1 5 0 0 m 深水中， 悬链 长度 锚绳和锚 链展开长度的总和 在最大设计条件下 I o 年 重现期 允许值为 2 9 5 7 m。 钻 井 船 上 已 有 的 绞 车 滚 筒 能 缠 绕 如8 ． 9 mm 锚 绳 1 7 o 7 m 或 脚 ． S S m m 锚 绳 2 o 1 2 m。 如果选择 如8 ． 9 mm 而不是 如2 ． 5 5 ram 锚绳． 尉要求把锚链的长度增至 1 3 8 7 m。少用 锚链可以把幕泊麓载荷碱小 3 4 寻 l N， 而低载 荷可以提高钻井船和锚运船绞车的起升艉力。 毫 l ■曩薯I ● 育黄■■ 环境条件 蓦硇j ． 奄 风建 囊青 术蠢建 越 节 m 羹足 节 工作状峦 9 ． 5 2 日 2 ． 7 4 9 0 ． 6 兰 竺 l I l 竺 竺 l ■曩， 卜 径 ■囊拉力 曩总长 ■井曩长 ． | 0 ． 5 5 ram ■抵， KN 髓恒 ． i-fl K N ． 8 8． 9 mm 6 4 5 0 1 70 7 1 5 2 4 1 3 8 7 2 7 6 o ● 8 2 ． 5 5 ra m 5 3 3 8 Z 0l 2 1 8 2 9 i 1 28 2 7 6 O 在 1 5 0 0 m深水中， 如2 ． 5 5 ram锚绳要求拉 力小， 以避免与锚垫接触。然而． 如8 ． 9 r n m锚 绳具有较高的气候能力容限。因为这个原因． 同时为避免改 造毁车． D O D I公司选择 了 如8 ． 9 m m锚绳 ． 最小断裂载荷为 6 4 5 0 K N。 另外． 与原先 如8 ． 9 ram锚绳的断裂力为 5 5 6 0 K N相比t 薪的 如8 ． 9 m m锚绳的材料和 结构使断裂力增加了 8 9 0 K N， 且还具有附加 的气候设计余量。． 3 ．■的选择 当减少幕泊腿重量时， 为提高抓力就要提 高锚的海底的贯入度。选择拉力为 1 0 0 K N布 鲁新双杆扁平锚爪 MK 4 锚 ． 其氟定载荷 为 2 7 6 2 K NI 也可选择 MK5 锚 。 锚 楫 脱l 舶， 2 7 6 2 K N 的 锚 抓 力 转 化 成 3 6 9 , ．N的钻井船锚绳拉力 。 虽然谊仅是锚绳 及锚链断裂力的 5 7 ． 但不能选择较重的锚， 原因是 t 1 根据在墨西哥湾的美国海洋钻井船的 经验 ． 1 0 0 KN拉力B足够 } 2 拉力 1 0 0 KN时备用锚数量最小 } 3 更大冉 孽 锚需要更大的力来插入海底。 4 在墨西哥湾， 锚意大， 用锚运船运装就 越困难 。 ‘ 纛泊纛缱■太负橹 确定从钻井船绞车上放开多少锚绳时 ， 应 恢考虑锚的标准负荷。 使放长的话绳效量最大 ． 有助于保持钻井 船性能状态， 且可获得高璜拉力， 而这正是使 锚垫接触最小的前提． 随着锚绳起升并缠绕在 钻井船绞车上， 力臂增大而绞车的起升能力降 低。 海上勇士号 上的 8都绞车是 由单牵 引 维普资讯 _ 鼻 - t 木 - 簟 i I ． 口 ■ 马达驱动的E T w一3 5 0 ／ 5 2 童联合系泊绞车， 标准试验戴荷 2 4 0 0 K N 。 兰 睾 ．．妻 妻 ￡ 篓 固 定 且 装 有一 系 泊 配 置 设 计 测 力 计 测 量 惯 绳 和 惯 链 的 拉 力 ． ⋯⋯⋯。 为了在钻井船上以 2 4 0 K N的拉力对系泊 系泊 配 置 设 计 的 目的是 通 过 评 价 系统进行标准负荷试验． 决定尽可俺地t长惯0 0 K N绞车井对 E u s e o K0 d i a k l 号’ I } 运船 绳。从钻井船上放开 1 6 4 6 m长的’ I } 绳。 还有绞车进行改造。 以便在 I 5 0 O m深水中应用。 6 1 m 缠在绞车上 绞车滚动第一层的最小数 1 ． 髓■鼍择 定为 I O圈 ． 天气晴朗时． 在 1 5 0 O m深水中下入系泊 试验表明。 绞车必援在滚筒上眷起 9 4 m装置的最小系曩桩拉力大约为 I 1 0 0 K N。 天气 锚绳以得到 2 o 0 0 K N的瑗拉力I 誊起 1 3 3 m’ I } 蒜劣时． 系曩桩拉力增至 I 5 0 0 K N才能拉开系 绳以得到 2 4 K N的’ I } 绳标准负荷． 以上绳长泊麓， 使幢垫接麓最小． 均包括 6 0 ． O 0 m长的后擅惯绳． 它使惯头馕辩 选择 E mc oK o d ia k I 号船的理 由 额定 且插入放置处的海底．另外． 试验中饪定惯逶系曩桩拉力大、 经济上音算且能减少在 I 5 0 O m 船能输选 9 5 2 K N的系曩拄拉力来拉伸系泊深承中惯运的甩J垒． 埃克森公司职员进行第一 鼹 ， 使锚离井眼中心的水平距离达 2 ‘ 0 8 m． 次探承作韭对， E n , o K o d i a k I 号和 I 号船的 绞车上的锚绳总长在瑗拉力 2 0 0 0 K N和绞车都安装了故障自动保险系统． 如果在系泊 标准 负荷 2 4 0 0 K N状态下分 别为 1 5 5 m和时发电机组出现故障。 鄢么绞车上的绞车片就 1 9 4 m。 试验得知， 绞车上第二层● 蕾 绳的起升力停止晨开’ I } 绳． 极限是 2 6 8 7 K N． 既然第一层和第二层惯绳总 二 ■薯■●毫性分斩 长宴为 2 l 6 m． 而标准值为 1 9 4 m． 崩第二层和 1 9 9 o 年埃克森公司利用“ 海上美利坚号 第三层甸仅有 2 2 m的差距． 船 。 毒上勇士号 妹船 进行系泊作业过程中， 在拉伸系泊膈耐． 如果惯鼋船没有得到当惯链和’ I } 绳形成交叉时从钻井船上放下锚 0 5 2 K N 的最小系曩拄拉力． 郝么惯将停茸在链． 更接近钻井船的地方 与设计比 。郝么． 钻井 选表明对于锚链偶然放松的分析是有价 船上的绞车将不得不眷起麓外的惯绳以得到值的。分析得知， 突然放松使锚运船尾部集中 要求的拉力。如果惯的位置比设计的近 3 0 m． 了1 9 1 3 K N的载荷 总长 1 4 0 O m的锚链会悬 鄢么绞车将能在第三层上麓完’ I } 绳． 浮予 1 5 0 0 m深承中 ． 这种集中载荷可能会转 试验表明， 第三层具有 2 4 6 0 K N的起升能移到另一傅且与其它载荷一起加在拖绳的销 力．所以， 选择 2 4 0 0 K N作为最大标准试验戴子上。 荷 。试验得知 ． 锚 爪载荷为 I 1 5 7 KNI 或是 1 O 根据分析结果 ． 在系泊作业 中锚运船尾部 年期内锻抓载荷 2 0 9 0 K N的 5 3 ％．在第一次要捧掉部分压糖水 ． 直到’ I} 运船把 5 8 0 m的槽 系泊作业时， 钻井船土的个绞车在完废系泊绳晨开． 然后在船尾压载以使系统桩承拉能力 作业时将’ I } 绳在第三层上缠完． 最大， 在惯蓿到海底前能伸开系泊鼹． 设计标准推荐了标准试验羹蔫等两予最 3 ． ■蕾■■一要求 太设计条件下的最大惯绳拉力．如果遗不可 根据计算， 当锚接麓 1 5 0 O m深水海底时， 能。 那么系泊试验戴荷应不小予最大设计条件动用 1 ．脚∞ K o d i a k I 号瓤 I 号船橱定功率的 下的最大锚绳拉力或最大作业条件下的最大2 0 ～3 0 就可展开 1 8 9 0 1 9 8 O m槽绳， 以确 锻绳拉力。 保● 蕾 很快落在船的正下方海底 。 把 5 年期作为最大设计条件和把惯绳放 为补偿天气和水流对锚运船的影响。 需要 橙 3 O m， 估计最大惯绳拉力是 2 3 2 2 K N。 底予附加一定的功率． 维普资讯 蕾井I 占 肄技术 2 7 4 ． 锚运船锚绳尺寸考虑 采 用长 2 0 7 3 m 的 邸8 ． 9 mm 槽绳将是 在 1 5 0 0 m深水中系泊时的最佳锚绳设计 。然而 ， 墨西湾现有的可用绞车是不可能缠完这么多 锚绳的。 在 E n s c o Ko d i a k I号 和 I号 船 上 的 S ma t c o 8 s 一2 5 0 2 T型绞车有两个安装在同 一 框架 上的滚筒 。每个滚筒都能缠绕 2 8 0 4 m “ 可用 的 ≠ 7 6 ． 2 ram 锚 绳或 2 0 1 2 m 可用 的 ≠ 8 8 ． 9 mm 锚绳 。 1 5 0 0 m 深 水 系 泊需 要 1 9 8 0 m“ 可 用 ” 槽 绳 ， 因此 S ma t c o 2 5 0 MT绞车 的所有滚筒必须 串联使用 。当锚绳从绞车上松开时 ， 其上的扭 曲可通过一个旋转接头消除。然后， 在与其他 滚筒 连接前 ， 系泊作业人员可 安垒 地截 断联 接 。 工 作锚绳的长度成为另一个必须考虑 的 设计参数 。 固定在滚筒内且占去滚筒窖量的工 作锚绳不是“ 可用 的槽绳 。 工作锚绳的最小长 度 等 于 从 绞 车 到 鲨 颚 板 的 距 离 再 加 上 ≠ 9 l 4 ． 4 ram滚筒第一层的几 圈锚绳长度 约 7 6 2 m 。 然而 ， 由于锚绳 失效 ， S ma t c o 2 5 0 T绞车 上工作锚绳的实际长度是 2 9 3 m 7 6 ． 2 mm 或 2 5 9 m 8 8 ． 9 ram 。这些锚绳把滚筒的有效直 径提高到约 1 5 2 4 mm。根据经验 ， 当滚筒 中心 直径 1 5 2 4 mm 或更大 时不会出现锚绳失效。 5 ． E n s c o K o d i a k I 号船的绞车改造 合 同要求 用 新 的 S ma t c o 1 4 O E AW一 1 0 0 0 ／ 1 0 0 0 型双滚筒水力绞车改造 E n s c o K o - d i a k I号的绞车。 这种绞车不适台在第一次系 泊作业中使用。 按 设计 ， 这种 绞车 在每一个 1 5 2 4 mm粗 的滚筒 上能容纳 3 0 4 8 m 的 6 ． 2 mm锚 绳或 2 2 8 6 m 的 ≠ 8 8 ． 9 ram锚绳 ， 在 1 5 0 0 m 的探水 中 系泊时 ， 新绞车可能会减少工作锚 绳的需要 。 每个滚筒由 2 7 3 5 KN 的 G E一7 5 2直流电动 机驱动 ． 能产生 4 4 4 8 KN的锚绳拉力 。 埃克森公司证实 ， 在深水系泊作业 中新型 绞车 的性能有所提高 减少 系泊 时间约 3 0 或 4小时 ， 系泊风险有所减小 。 系泊程序开发 D O DI 公司共用 8个 多月完成最 终程序 开发 ， 该程序开发过程鼓励 了集体工作且规定 了参与这项工程的人员如何输入 。 利用分布力 系泊程序 ， 可比实际系泊作业提前几个 月完成 任务 。 1 ．系泊程序要点 系泊配置的详 细程序指 出了涉及系泊作 业的每个人的工作 。当载荷均布时 ， 不能同时 放开钻井船或锚运船的锚绳或锚链 。 载荷 均布对于绞车获得 目标载荷是重要 的。 程序进行下一个步骤前必须给出明确的推 荐作法 。当一部绞车正在放开锚绳时 ， 另一部 绞车就充分利用其静刹车 即带刹车 时间 。 2 ．载荷分配技术 根据 ] a r k e r 等报道， 在钻机和锚运船问 分配锚绳载荷为扩大 已有绞车的能力提供了 一 条途径 。不管钻井船绞车还是锚运船绞车， 都能独立地下放或起升锚绳。 载荷分配由锚绳和锚运船上槽绳放开连 续曲线图来完成， 包括每一步处理锚垫接触问 题和克服海底精动摩擦力所要求 的锚运船功 率 。下面所示的是单一系泊设备浮重 未与海 底接触 1 B r u c e MK4锚9 3 ． 4 KN 2 1 3 8 7 m 的 ≠ 8 2 ． 5 5 ram锚链 1 8 3 3 KN 3 1 6 4 6 m 的 ≠ 8 8 ． 9 ram锚绳4 3 2 KN 4 永久 的锚链槽3 6 KN 5 1 9 8 1 m 的 7 6 ． 2 mm 锚运 船 系绳 3 9 2 KN 6 总静重2 7 8 5 KN 3 ． P C计算机程序 埃 克森公司为这项工程研制和应用的 P C 程序是一个有力工具 ， 但其原理在工业标准与 出版物中是很普通的 P C程序模拟了钻井船和锚运船绞车问的 锚绳载荷 ， 这有助于使系统能力最大。因为载 荷公配程序 的研制要求大量计算 ， 而手算及用 维普资讯 国外耋 占 井技术 第十二卷1 9 ／ 年第 4期 常规工具计算的最优化程度有限。 对 前系泊程序的另一 个间接改进是在 P C程序 中用编码系统跟踪系泊步骤序号 这 使系泊作业 中的交流更容易 因此 ， 现场人员 可通过 P C程序产 生的图形显示来观测海平 面 下发生的事 。 在第一次系泊作业 中记录的载荷 非常接 近 P C程序模型预测的载荷 。 4 ．载荷均布设计依据 钻 井船 或锚 运船 绞车 额定起 升功 率 的 9 0 取最大值 作为载荷均布设计依据 。 虽然钻井船和锚运船绞车的动力制动额 定值 比较高 ， 但是不能用其作设计依据 。 因为 P C程序考虑 了在展开或收 回系泊 系统时钻井船上的锚垫接触问题 ， 所以最佳载 荷分配的迭代结果使锚垫接触最小。 计算 中附加力是根据锚运船到钻井船和 多悬链系泊腿位置 的距离确定的。结果 ， 设计 者必须平衡锚垫接触量和两个绞车上载荷 ， 使 载荷分配方案最优。 5 ．最大锚绳载荷 据埃克森公 司 l 9 8 9 ～1 9 9 0年 1 5 0 0 m 深 水系泊作业统计分析 ． 当钻井船绞车上的最大 载 荷仅是其起升能 力的 8 0 ％时， 锚运 船绞 车 上的载荷将是 其起升能力的 l 1 0 。使用 P C 程序可使 以前 的载荷分配计划最优 。 在把钻井 船绞车上最大载荷增加到其起升能力的 8 6 时 ， 锚运船绞车最大载荷可减至其起升能力的 8 7 。 锚运船最大 载荷 的减少可通过优 化锚运 船槽绳 长 度和把更多的载荷转移到钻井船绞 车上来实现 6 ． 交点载荷 下面讨论 在钻井船 上锚链和锚绳交点 以 及锚运船绞车上下两个滚筒交点的最大载荷 。 定义钻井船或锚运船绞车上交点的锚绳伸 出 量 为载荷 分配的设计变量 ， 而 且是唯一变量 在锚绳尺寸选择中已说明 。 根据埃克森公司深水系泊作业的回顾 ， 可 以确定 6 0 的非系泊作业时间与锚运船锚绳 失效有关 。所 以， 决定使锚运船上槽绳的接头 数最少 ， 并使接头在重载下经过船尾滚筒的位 置最优 在墨西哥湾市场上能租到的锚绳， 最大长 度约是 6 0 9 ． 6 m。因为接头失效带来的高花费 和因扩大使用深水系泊技术带来 的高风 险． 决 定采用一条新的、 连续的 6 ． 2 mm 槽绳 。 P C程序分析表 明． 锚运船绞车 上下两个 滚筒上的最佳锚绳长度应该有所不 同。然而 ． 为了使多余锚绳量最小， 决定用相同长度的槽 绳 。 当输送 卯6 ． 2 ram锚绳 时 ， 发现每个滚筒 仅容纳 9 9 0 m 的锚 绳 ， 所 以， 需要 把每个滚筒 都加上一段 1 5 2 m长的 6 ． 2 ram锚绳。 顶部滚筒上 9 9 0 m 长的 7 6 ． Z mm锚绳在 穿过下部滚筒后具有下放的优点 。 这说 明上部 滚筒 比以前具有更高的锚绳拉伸能力。 随着每 个滚 筒缠 满锚 绳 ， 滚筒 的起 升或制 动能力下 降， 因而瞬时力臂增大， 而水力马达功率和传 动 比不 变 。 7 ． 动力制动 深水系泊设计最重要 的 因素之一是能在 任一点对系泊设备完全制动 在 系泊时 ， 钻井船使用了 3 6 7 5 KN 的F a r ma t 水刹车作为主要的动力刹车。因为水刹车 不能完全制动载荷， 故当水刹车限制了绳索放 开速度 时用一带刹车彻底制动系糟设备 。 钻井船与 P a r ma c 水刹车用高压密封垫进 行升级改造 试压至 6 9 0 KP a 。锚运船上使用 低压水刹车作为动力制动系统。 在设计极限内 操作时 ， 这种刹车方法能完全停止 系泊作业。 如果超过设计极限 ， 那 么绞车将连续卸载。因 为带刹车主要为静制动而设计 使用带刹车进 行动力制动会导致刹车过热和打措 ， 所 以 ， 不 要求在锚运船上使用带刹车来控制动载荷 8 ．再生制动 在钻井船绞 车上实现再生制动是 减少锚 运船绞车最大锚 绳载荷 的关键 。使 用 G E一 7 5 2直流分流马达 作为再生制 动的一个发 电 机。 锚绳动载 的动能转化成 电能且在钻井船硅 维普资讯 田再拈井技术 2 9 整流 S C R 系统 中消耗掉 。 G E一7 5 2马达是一种额定功率为 7 3 5 KW 的新型马达。 它把再生制动能力从 1 0 9 4 K S 增 加到 1 4 8 1 KN。虽 然 绳 索 最 大 放 开速 度 是 0 ． 5 0 8 r a ／ s ， 但是 为 了提供一些备用制 动能力 宜把放开速度限制在 0 ． 1 0 2 m／ s 。 因为再 生制 动允许 用高拉力 ， 低放开速 度 ， 当锚链 和锚 绳交叉 时 ， 钻井船绞车可能会 有更大的载荷 因此 ， 原先系泊程序中载荷均 布曲线应改进 ， 以加快第一个 3 0 5 m长的锚运 船槽绳放开 。改进后步骤如下 1 钻井船放开 3 3 5 m 的锚链 ； 2 锚运船放开净长 3 0 5 m 的槽绳， 3 离锚链 与锚绳交 点 6 1 m 时钻井船停 止放开锚链 ； 4 钻井船放开剩余的锚链 再生制动 } 5 钻井船使得锚链 、 锚绳交叉； 6 钻井船放开 3 0 5 m锚绳 再生制动 。 这 种改进使锚运船绞车上的载荷减少了 1 4 7 KN， 而且更重要 的是钻井船上锚绳／ 锚链 交 叉时出现最大载荷时允许锚运船 绞车处在 其较低层上 。 系 泊 作 业 1 ． 最少系泊时问 因为在 1 5 0 0 m 深水 中用两条锚运船 同时 下入两个锚要耗费 l 4小时， 所 以考虑天气因 素把系泊作业时 间指标定为 2天 。 这为下入 4 个主要的锚提供 了时间 假定无设备故障 ， 约 有 2 0小时的附加时间 。下锚前 ， 钻井船到锚 运船 尾部的每条系泊腿的长度是 4 8 7 7 m。 当风速超 过 3 0节 1 5 ． 4 m／ s 时 ， 钻 井船 起重机的作业可能成为 系泊作业 中的一个限 制因素， 因为起重机需要通过独立的链槽组合 把 锚从钻井船上 吊到锚运船上 另外 ， 系泊人 员在深水海上工作比在水深 2 ～3 m 的墨西哥 湾 工作困难更大 2 一同时下人系泊装置 用两条锚运船 同时下入系泊装置不但可 以减少系泊时间， 而且在设备出现故障时还可 提供一条备用锚运船 ， 以减小作业风险。 当同时下入两个反向系泊装置时， 钻井船 会把锚链同时放开到锚运船上。 然后一艘锚运 船需要逆向牵 引钻井船而另一锚运船在钻井 船放 开锚绳前把功率增 加到额 定值 的 7 5 ， 使锚垫接触最小。一旦第一条锚运船下入锚 ， 钻井船将开始向另一条锚运船放开系泊锚绳 。 借助于钻井船拖船 ， 保持钻井船位于井位 上方 。在最后 2个主要锚的下放过程中， 试图 同时放开锚绳 ， 但因为顺风的锚运船拉力大于 逆风锚运船 ， 钻井船从井位移动了 3 0 5 m。 结果 导致锚放在离要求位置 1 5 2 ． 4 m 的地方 。 这额 外剩余的锚绳缠在钻井船绞车滚筒第三层上 虽然可能把钻井船的锚绳全部 同时放开 ， 但它需要钻井钻 、 两条 锚运 船 和拖 船积极 配 合。在第二次系泊中， 没有试图回时放开锚绳 同时放开能进一步减少深水系泊时间 。 3 ． 拉紧锚运船锰绳 因为锚绳载荷高 ， 所以在开始系泊作业前 需要拉紧锚运船槽绳 。最初 ， 把反 向锚装到两 条 锚 运 船 上 ， 放 开 钻 井 船 上 约 1 5 2 m 长 的 8 2 ． 5 5 mr l l 锚链 。然后 ， 两条锚运船放开滚筒 上所有槽绳 ， 直蓟系缆桩拉力达 4 4 5 K N时 ， 再 把 它拉 起 。 上部滚筒上 9 9 0 m 长的 7 6 ． 2 ram锚绳不 需要重新拉紧 随着锚运船把独立的链槽收回 到钻井船上 ， 锚绳便均匀地缠在滚筒上 上部滚筒和下部滚筒形成交叉时， 下部滚 筒上 1 1 4 3 m 长 的 7 6 ． 2 ra m 锚 绳的计算 载荷 和槽绳组合重量约为 2 6 7 KN。 所以 ， 上部滚筒 的 ≠ 7 6 ． 2 ram 槽绳具有足够 的拉力 ， 能缠紧在 滚筒上且可避免勒入下面的锚绳 层中。 不重新拉紧上部滚筒的槽绳和不拉紧下 部滚筒的 2 7 4 m锚绳 ， 对 7 条 系泊腿来说均节 约 2小时。 结果 ， 仅拉紧了总长 1 9 8 1 m 的槽绳 中的 7 1 6 m。 当完 成 E n s c o Ko d i a k I号的改进 时 ， 通 过使用固定在绞车禳筒上一条单 一的槽绳 ， 可 进一步缩短拉紧槽绳的时间。 4 ．锰运船檀绳损坏 维普资讯 3 0 国 界姑井 拄木 第十 二卷 1 9 9 7 年蠢4 期 锚运船下部滚 筒有 2 5 9 m 长的 ≠ 7 6 ． 2 ram 工 作锚绳 固定于滚 筒上， 另一端 与 ≠ 7 6 ． 2 ram 的球窝接头相连 。 绞车禳 筒较低层上有这种接 头时锚绳不 能均匀地缠绕。 这段 2 5 9 m长 的 ≠ 7 6 ． 2 mm工作锚绳应该 有 1 9 3 m 长。 因为变短 ， 球窝接头停在禳筒第 4 层的中间， 而接头的高拉力及方台肩在锚绳通 过 时会损坏槽绳 离交叉点约 2 2 9 m 建议在最初 的缠绕过 程中调整工作锚绳 的长度以确保球窝接头在绞车法兰上方 。 5 ． 锚绳测量方法 钻井船和锚运船 的锚绳放开量需要 准确 测量。因为如果在某一步骤 中仅 1 5 2 m锚绳没 有测量 ， 则大 的载荷能从一条钻井船移到另一 条钻井船上 。 虽然 钻井船和锚运船上安装了锚链和锚 绳测量器 ， 但是 目测读数仍然是主要的测量方 法 。在钻井船上 ， 通过计算每一层的锚绳股数 和应用测视 图估算放开 的锚绳量及绞车滚筒 上剩余 的锚绳量来测量。在锚运船上 ， 当锚绳 被缠绕在绞车滚筒上时， 槽绳被交替染成 3 0 m 白色段和 1 5 2 m红色段作为标志 在关键点用 独特 的标 志， 每 3 0 m 一段 6 ． 锚绳拉力测量 在系泊作业 中， 对锚绳和锚垫接触的 目测 是钻 井船上一项关键操作 。 通过钻井船压舱使 锚垫位于飞溅 区， 海水将帮助散除锚绳穿过锚 垫时产生的热量。 ． 虽然钻井船绞车上有绞车拉力显示器， 但 在系泊作 业 中这个读数对检测实际锚绳拉力 是不可靠的。 在系泊过程 中钻井船上最可靠的拉力测 量是绞车马达的安培表 ， 但是这种测量仅能在 绞车起升时使用。D ODI 公司研制了一种曲线 图 ， 让绞车操作 员在锚链和锚绳形成交叉时把 绞车马达安培数转化为千磅力。 然后把这些测 量结果与系泊作业 中磺期载荷相 比较。 锚运 船上测量拉 力仅有 的方法便是绞车 上的压力表。为了将来的深水系泊作业， 现在 正在研制压力／ 拉力转换图 结 论 1 半潜 式钻井船 能在 1 5 0 0 m 深水 中成 功地系泊和钻井作业 。 2 在系泊设计 阶段 ， 应用系泊设 计标 准 可为减少深水系泊风险提供一种系统方法 。 3 把系泊程序通知有关 工程人员 ， 有 助 于清楚地理解和执行程序。 4 实际作业前 8个 月， 管理者对工程人 力和物力的早期评估是工程成功 的前提 。 5 在开发深水系泊程序中使用 P C计算 机， 与原先计划相 比改进了钻井船和锚运船 间 载荷分配。 6 深水系泊系统在正常作业 中可能 出现 锚垫接触。这在选择操作拉力时应予以考虑。 7 系泊时 ， 发现有轻微的锚 垫接触 ， 然而 锚垫或锚绳损坏程度并不严重 ， 但是并不清楚 累积效应。 8 如果锚运船槽绳上需要接头 ， 应事先 计划好锚绳的长度和直径 以使接头靠在滚筒 法 兰上 。 9 如果锚绳固定在禳 筒上 ， 能极 大减少 槽绳的拉力。但是 ， 若不需要工作锚绳和球窝 接头， 可进一步减少拉紧槽绳所花的时间。 i 0 用新的锚运船槽绳 降低了锚绳 失效 风险。 每一次深水系泊作业前应重新端接所有 锚运船槽绳上 的球窝接头 。 i i 锚运船 绞车上拉力测量设备 的有效 性 能， 可减少深 水系泊作业 中设备 超载 的风 险 1 2 P C计算机程序中的系泊作业图形显 示 ， 有助于系泊作业步骤形象化 。 摘译 白I AD C ／ S P E 3 5 0 9 6 维普资讯