自升式海洋钻井平台锁紧装置国产化前景.pdf

． 2 4一 石油和化 工设备 2 0 1 2 年第1 5 卷 自升式海洋钻井平台锁紧装置国产化前景 刘纯青 海洋石油工程股份有限公司，天津 3 0 0 4 5 1 [ 摘 要] 介绍了自升式钻井平台锁紧装置的结构形式及技术特点，比较了国外的应用情况与我国的研发状况。近年来，国 内有关企业在锁紧装置研发、制造及应用方面都有 了实质性突破。 [ 关键词】自升式钻井平台；锁紧装置；研发；国产化；展望 目前我 国国 内已建 与在 建 的海 洋 钻井 平 台 共2 7 座 ，其 中一半 以上采用 的锁 定系统 为 固桩 方 式 。采 用 国产 锁 紧 系统 的仅 有HYS Y9 3 1 及 H YS Y9 2 1 ／ 9 2 2 ／ 9 2 3 ／ 9 2 4 等几座平台。该系统的市场 几乎被 国外厂家垄 断，价格 昂贵及售后服务的不 便显而易见。锁紧系统 的国产化势在必行 。随着 近年来 国内海 洋工程业 的发展，加之 国家对能源 安全 的重视 ，促使国内一些企业及研究机构陆续 投入资金和人力研发该类产品。 锁紧装置介绍 常见的锁 紧装置通过将齿形锁 紧块嵌入桩腿 齿 条，并借助螺杆等有 自锁特性的机构对齿形锁 紧块进行 固定 ，达到平台在桩腿上锁紧的 目的。 锁 紧装置 的操纵通常使用液压装置实现 ，也有一 些锁 紧装置使用 电机驱动 。 目前生产锁 紧装置 的 厂家有美国F G、G u s t o MS C、新加坡吉宝公司和 佛 山精铟公司，基本结构都是齿形锁紧块结合螺 杆装置 的形式 。不同的产 品在一些功能和参数上 虽有一定差异 ，但基本工作原理是相似的。 目前 ， 自升式海洋钻井平台可依赖两种方式 将环境 、重力和运行 时的载荷在平台与支腿 间进 行转换 。一种是齿轮齿条升 降装置，另一种是齿 条锁定系统 。 表1 对 比了采用不同固桩方式的 自升式平 台的 性能。J U． 2 0 0 0 A与S u p e r l 1 6 具有相同的桩腿中心 纵 向与横 向间距 。J U一 2 0 0 0 A采用AR C OS 齿条锁定 系统，在可变载荷 、甲板面积 、极 限波高及流速 上 k L S u p e r l 1 6 有显著增加 。J U一 2 0 0 0 E 与B MC 3 7 5 具有等价的桩腿 中心纵 向与横 向间距 ，前者三个 桩腿所 围面积为 1 0 8 7 m ，后者为 1 0 4 8 m ，相 差 3 ． 6 ％。同样，J U一 2 0 0 0 Ek I , B MC 3 7 5 的性能有显著增 加 。 表1 采用不同固桩方式的自升式平台的性能对比 作者简介刘纯青 1 9 7 9 一， 女，天津武清人， 硕士研究生，工程师。在海洋石油工程股份有限公司设计公司工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 1 期 刘纯青 自升式海洋钻井平台锁紧装置国产化前景 ． 2 5． 2国内外锁紧装置应用情况 2 ． 1国外应用情况 美国F G公司于2 O 世纪 8 O 年代初 首先发 明齿 条锁定系统，它具有很大 的竖 向固桩 刚度 与载荷 支持能力 ，使得绝大部分 约9 0 ％的桩腿弯距 由齿条锁 定系统传 至主弦管 形成的轴 向力 力偶所 平 衡，因而支撑 管的轴压力较 小，管径 易于控制 以降低 水阻力，增加工作水 深， 自升式钻井平 台 得 以进入更深及海况更恶劣的海域工作。该系统 及其改进 型在F G设计 的诸系列平台中得 到了大 范围的应用 。如F t J 2 0 0 0 以及Mo D系列钻井船 。 Gu s t o MS C 也在后来 自主研发 了锁紧装置，相 应的G u s t o MS C 锁紧装置 申请了专利保护，他们设 计的锁紧装置在C J 系列自升式钻井船上得到广泛 应用。如表2 所示。 表2 G u s t o M S C 设计的锁紧系统应用情况 船 名 型 号 建造年份 N o b l e P i e t v a n E d e C J 一 4 6 1 9 8 0 W e s t L a r i s s a C J 一 5 O 1 9 8 3 M a e r s k G a l l a n t C J 一 6 2 1 9 9 3 M a e r s k I n n o v a t o r C J 一 7 0 2 0 0 2 M a e r s k R e s o l u t e C J 一 5 0 2 0 0 8 C O S L 9 3 7 C J 一 4 6 2 0 0 9 P e t r o P r o d 1 C J 一 7 0 2 0 1 0 H ul i L 2 0 6 S J 一 5 0 2 0 1 O H u 1 1 L 2 0 7 C J 一 4 6 2 0 1 O H u l i L 2 0 8 C J 一 4 6 2 0 1 1 2 ． 2国内研发状况 2 ． 2 ． 1 中海油田服务股份有限公司 中海 油 田服务 股份有 限公司 COS L发 明 了一种 白升式钻井平台桩腿锁紧装置，包括锁 紧齿条、横 向驱动装置、纵 向驱动装 置和动 力单 元 ，锁紧齿条与柱腿齿条相匹配 ，锁紧齿条 在横 向驱动装置和纵 向驱动装置的驱动下与桩腿 齿条 相啮合或分离 ，横 向驱动装置和纵 向驱动装 置通 过所属动力单元提供动力 ，横 向驱动装置和 纵 向 驱动装置设置在平台上 。该锁 紧齿条通过横 向驱 动装置和纵 向驱动装置驱动，当平台升降时，锁 紧齿条与桩腿 齿条相分离，当平 台需要定位 时， 锁紧齿条与柱腿齿条相啮合 ，从而将平台的全部 重量逐渐转移到锁紧装置上 。中海油 田服务股份 有限公司已于2 0 0 7 年4 月l 3 日申请 了实用新型专利 保 护 。 2 ．2 ．2上海振华重工 集团股份有限公司 上海 振华 重 工 集 团 股份 有 限公 司设计 了一种 自升式工程平 台锁紧 装置 ，包括与工程平 台的桩腿齿条相啮合的齿块 、复位油缸、插销 油 缸 、上蜗轮蜗杆项升器、下蜗轮蜗杆顶升器和两 个侧蜗轮蜗杆顶升器 。其中，复位油缸和两个侧 蜗轮蜗杆项升器均设置在齿块背对于桩腿齿条的 背面侧 ，用 于驱动齿块沿水平方 向移动 复位油 缸 的活塞杆与齿块相连 ；上蜗轮蜗杆顶升器和下 蜗轮蜗杆顶 升器 分别位于齿块的上方和下方 ，用 于驱动齿块沿垂 直方向移动 ；插销油缸 设置在齿 块的侧面 ，用于阻止齿块 向桩腿齿条方向倾斜转 动 ，该插销油缸设有一插销 ，且不受累积 齿距 的 误差影响 。上海 振华重工 集 团股份有 限公司 于2 0 0 9 年 1 1 月3 日申请了实用新型专利保护 ，目前 处于样机试验阶段 。 2 ． 2 ． 3南通迪施有 限公司 南通迪施有 限公司发 明了一种 自升式 海洋平 台锁紧系统 的锁紧齿条中位保持装置 ，左 右导柱 的上下端分别与 固定的上下托架连接 ，导 向滑板 的两端分别套装在左右导柱上 ，导 向滑板下端设 置分别套装在左右导柱上的左右弹簧 ，导 向滑板 下端 的中心部位与顶升油缸的活塞杆连接 ，导 向 滑板上设置滑块轨道 ，滑块轨道上设置可左右滑 动 的滑块 ，轴承外 圈与滑块过 盈配合 ，内圈与旋 转轴过盈配合 ，锁紧齿条通过旋转轴 、轴承与滑 块联接 ，形成悬臂结构 。该装 置可 以保证锁紧齿 条在 装配 、锁紧 ／解锁过程中始终保持在合适的 中位 ，并通过顶升油缸微调锁 紧齿条 的位置，使 锁 紧齿条能够快速准确定位 ，简化操作 ，提高工 作效率。南通迪施有限公司于2 0 1 0 年4 月2 6 日申请 了发明专利保护。 2 ． 2 ．4白勇海洋工程公司 O P R 2 0 0 8 年 8 月 白勇海 洋 工 程 公司 Of f s h o r e P i p e l i n e s ＆ R i s e r s --O P R 自主为宝鸡石油机械有 限公司 宝石机械 完成 了一套水深3 0 0 英尺 的自 升式升降平台的基本设计 ，这套 自升式升降系统 结构 比较简单，容 易操作 ，拥有 自主知识产权 ， 已达 到世界先进水平 。该升降系统主要包括升降 装置、控制系统和锁紧装置 。该系统 目前正在宝 鸡石油机械有限公司进行样机生产。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m