自升式钻井平台悬臂梁滑移系统研究.pdf

doi10. 16576/ j. cnki. 1007-4414. 2015. 06. 013 自升式钻井平台悬臂梁滑移系统研究 * 石宁可,赵世刚,张摇 鑫,师摇 涛 兰州兰石能源装备工程研究院有限公司 青岛分公司,山东 青岛摇 266520 摘摇 要针对当前国际上常用的传统型、XY 型和混合型悬臂梁进行了介绍,重点研究了这三种悬臂梁的滑移系统,建 议加快对混合型悬臂梁及其滑移系统的研究开发。 关键词自升式钻井平台;悬臂梁;滑移系统 中图分类号TE951摇 摇 摇 摇 摇 摇 文献标志码A摇 摇 摇 摇 摇 摇 文章编号1007-4414201506-0034-02 Research on Cantilever Skidding System of Self-Elevating Drilling Plat SHI Ning-ke, ZHAO Shi-gang, ZHANG摇 Xin, SHI摇 Tao Qingdao Branch of Lanzhou Lanshi Energy Equipment Engineering Research Institute Co. , Ltd, Qingdao Shandong摇 266520, China Abstract In this paper, the commonly used cantilevers such as the classic cantilever, the XY-cantilever and the hybrid can鄄 tilever are introduced, and their skidding systems are then researched with emphasis. Finally, suggestion that we should accel鄄 erate the research and development of the hybrid cantilever and its skidding systems is put forward. Key words self-elevating drilling plat; cantilever; skidding system 0摇 引摇 言 自升式钻井平台是海上四大移动式钻井平台之 一。 悬臂梁系统是现代自升式钻井平台的关键系统, 为钻台、井架和绞车提供了支撑结构,能在自升式钻 井平台实现钻井、完井、修井和生产等作业[1-2]。 悬臂梁为了实现以上功能,至少需要在平台主甲 板上能够纵向移动,目前,根据悬臂梁移动方式,悬臂 梁可分为传统型悬臂梁、XY 型悬臂梁和混合型悬臂 梁 3 种。 传统型悬臂梁可以在平台主甲板上沿平台 艏艉方向纵向移动;XY 型悬臂梁在平台主甲板上既 可以沿平台艏艉方向纵向移动,又可以沿平台左右舷 方向横向移动;混合型悬臂梁在平台主甲板上既可以 沿平台艏艉方向纵向移动,又可以沿平台左右舷方向 横向移动,还可以绕定点旋转。 1摇 传统型悬臂梁滑移系统 传统型悬臂梁与平台主甲板之间固定有多组滑 移支座和倒置滚轮,传统型悬臂梁就是在滑移支座和 倒置滚轮上沿平台艏艉方向纵向移动。 具有代表性 的传统型悬臂梁钻井平台是美国 F钻台左右横向移动依4. 57 m;最大作业水深122 m;最大组合工况可变载荷1 360 t;最大钻井作业工 况可变载荷6 486 t;最大风暴自存工况可变载荷3 402 t;生活区可容纳人数150 人。 图 1摇 油缸销轴推移方式悬臂梁滑移系统 2摇 XY 型悬臂梁滑移系统 XY 型悬臂梁滑移系统的技术现在较为成熟,已 经在自升式钻井平台中广泛使用。 2. 1摇 荷兰 Gusto MSC 公司 XY 型悬臂梁滑移系统 Gusto MSC 公司设计的 XY 型悬臂梁滑移系统主 要由 4 个滑移模块组成,每个滑移模块主要由液压 缸、销轴装置、结构件等组成,图 2 是滑移模块的外形 图。 平台主甲板上有两条平行的横向滑移轨道,滑移 模块可以在横向滑移轨道上带动悬臂梁作横向移动, 悬臂梁自身带有纵向滑移轨道,可以在滑移模块上实 现纵向移动,如图 3 所示。 悬臂梁横向和纵向移动的 动力都来自于滑移模块中的液压缸[3]。 Gusto MSC 公司设计的 XY 型悬臂梁滑移系统已 经在其生产的 CJ 系列的自升式钻井平台中应用。 其 43 研究与分析摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇2015 年第 6 期 第 28 卷,总第 140 期机械研究与应用 *收稿日期2015-10-05 作者简介石宁可1989-,男,山东济南人,助理工程师,主要从事陆地钻机和海洋钻机研发设计工作。 设计的 CJ80-X175-A 自升式钻井平台的基本参数 为悬臂梁最大纵向外伸36. 5 m;钻台左右横向移 动依12. 5 m;最大作业水深175 m;最大组合工况可 变载荷1 500 t;最大钻井作业工况可变载荷4 500 t;最大风暴自存工况可变载荷4 500 t;最大钻井深 度9 144 m;生活区可容纳人数150 人。 图 2摇 滑移模块摇 摇 摇 摇 摇 图 3摇 Gusto MSC 公司 XY 型悬臂梁 2. 2摇 新加坡吉宝公司 XY 型悬臂梁滑移系统 图 4 是吉宝公司设计的一种 XY 型悬臂梁,两条 平行的横向滑移轨道被固定在主甲板上。 横向滑移 轨道上设有一个多用途悬臂梁滑移机构,其具体结构 如图 5 所示。 此多用途悬臂梁滑移机构与 Gusto MSC 公司设计的 XY 型悬臂梁中的滑移模块的功能 类似,此滑移机构能够在横向滑移轨道上带动着悬臂 梁横向移动,悬臂梁能在此滑移机构上部纵向移动。 多用途悬臂梁滑移机构通过横向布置的油缸销轴推 移装置为悬臂梁的横向移动提供动力,通过侧面布置 的油缸销轴推移装置为悬臂梁纵向移动提供动 力[4]。 图 4摇 吉宝公司 XY 型摇 摇 摇 图 5摇 多用途悬臂梁滑 悬臂梁移机构 3摇 混合型悬臂梁滑移系统 新加坡吉宝公司和其他公司提出了一种新型的 悬臂梁系统的结构形式,此种悬臂梁系统可以在平台 主甲板上纵向移动、横向移动和绕定点旋转,它也属 于一种特殊的 XY 型悬臂梁,如图 6 所示。 图 6摇 混合型悬臂梁 摇 摇 该混合型悬臂梁的滑移系统由 4 个滑动/ 旋转组 件组成,该组件包含一个上滑块,一个下滑块和一个 相互连接上下滑块的旋转件,其中上滑块连接到悬臂 梁的 2 根纵向主梁,下滑块连接到横向滑移轨道。 旋 转件包含侧翼、颈状物和环形表面来抵抗扭力、拉力 和压力载荷。 悬臂梁通过滑动/ 旋转组件可以实现在 平台主甲板上的纵向移动、横向移动及绕定点旋转, 覆盖了更多的钻井区域[5]。 4摇 结摇 论 传统型悬臂梁制造技术成熟可靠,造价相对较 低,但是钻井覆盖范围小,而且钻台横向移动时,悬臂 梁会产生偏载;XY 型悬臂梁钻井覆盖范围大,两根 主梁所受载荷均匀,主甲板无永久覆盖区,但是其滑 移系统受专利保护,制造要求高,造价也比传统型悬 臂梁高[1];混合型悬臂梁钻井覆盖范围比 XY 型悬臂 梁更大,但是其制造要求更高,造价也比前面提到的 两种悬臂梁高,目前该类型悬臂梁只是在专利文献中 提到过,还没有实际应用,因此,应加快对混合型悬臂 梁及其滑移系统的研究开发。 参考文献 [1]摇钱亚林,薄玉宝. 自升式悬臂梁钻井平台初探[J]. 上海造船, 2009,9115-18. [2]摇 王龙庭,于美华,徐兴平,等. 自升式钻井平台悬臂梁滑移方案 探究[J]. 石油矿场机械,2014,43713-15. [3]摇 Enrico PedroBlankestijin.CantileveredJack - upPlat US6171027B1[P]. 2001. [4]摇 Kok Seng Foo,Matthew Quah ChinKa-u,Michael John Perry,Xiao Yu Shan. Three Rail Multi-direction Direct Cant-ilever Skidding SystemUS8851797B1[P].2014. [5]摇 王龙庭,梁会高,徐兴平,等. 国外自升式悬臂梁钻井平台结构 特点[J]. 海洋石油,2009,29489-93. 53 机械研究与应用2015 年第 6 期 第 28 卷,总第 140 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 研究与分析