海洋石油944自升式鉆井平臺散料間布置設(shè)計方案

崔 凱, 李旭東, 吳良駒

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司， 天津 200450； 2.招商局重工(江蘇)有限公司， 江蘇 海門 226100)

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海洋石油944自升式鉆井平臺散料間布置設(shè)計方案

崔 凱1, 李旭東1, 吳良駒2

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司， 天津 200450； 2.招商局重工(江蘇)有限公司， 江蘇 海門 226100)

“海洋石油944”自升式鉆井平臺大樁靴的設(shè)計限制了平臺內(nèi)散料間區(qū)域面積大小，因此，必須對散料間進行針對性設(shè)計。通過優(yōu)化，在散料間增加一個平臺，將泥漿漏斗等設(shè)備布置在平臺上，緩沖罐固定在強梁上，為甲板節(jié)省了較大的空間。同時，為協(xié)調(diào)管路的布置，通過建立緩沖罐等模型，調(diào)整模型優(yōu)化管路設(shè)計，最后將圖紙?zhí)峁┙o廠家進行確認與制作。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，該設(shè)計解決了散料間空間不足的問題，優(yōu)化了散料間的布置。

自升式鉆井平臺；大樁靴；散料間；緩沖罐

0 引言

“海洋石油944”自升式鉆井平臺是國家實施海洋戰(zhàn)略的重大項目，平臺多項技術(shù)在國內(nèi)乃至全球領(lǐng)先。該鉆井平臺船體型長70 m，寬68 m，深9.5 m，樁腿長165 m，最大作業(yè)水深400英尺(1英尺=0.304 8 m)，最大鉆井可變載荷6 500 t，一次定位作業(yè)范圍最多鉆井56口。平臺開創(chuàng)性的采用了大樁靴的設(shè)計，建成后將填補世界軟層土區(qū)作業(yè)的空白[1]，這在全球范圍內(nèi)尚屬首次。

與其他CJ50系列[2]平臺相比， “海洋石油944”大樁靴的設(shè)計限制了靠近樁腿區(qū)域散料間面積的大小。對于這種特殊情況，該文通過優(yōu)化設(shè)計，在2.6 m處增加一個平臺，將部分設(shè)備布置在平臺上，從而節(jié)省了甲板上的空間?？紤]到緩沖罐與泥漿漏斗距離艙壁較近，加大了管路設(shè)計的困難性，為此，提出了先根據(jù)其他項目緩沖罐與泥漿漏斗的資料建立模型，再以管路的最優(yōu)化設(shè)計來確定緩沖罐與泥漿漏斗的圖紙修改方案，最終將各種詳細信息分發(fā)至廠家進行認可和制作。

1 “海洋石油944”與“海恒CJ50”對比

“海洋石油944”與“海恒CJ50”都是由美國Gusto MSC[2]公司設(shè)計的MSC CJ50型自升式海洋石油鉆井平臺。平臺帶有能夠自由升降的樁腿，作業(yè)時樁腿下伸到海底，樁靴與海床的相互作用提供了平臺站立所需的支反力與抗滑力，從而支撐平臺站立在海床上[3]。與“海恒CJ50”相比，“海洋石油944”采用了大樁靴的設(shè)計，樁靴尺寸相對較大，對海床的承載力較大，提高了平臺作業(yè)的穩(wěn)定性與安全性[4，5]。因此，適合在軟泥層作業(yè)。

“海洋石油944”與“海恒CJ50”平臺內(nèi)底板布置如圖1、圖2所示。從圖1、圖2中可以看出：“海洋石油944”大樁靴部分所占用的面積比“海恒CJ50”樁靴部分的面積大，導(dǎo)致其左右舷靠近樁腿部分內(nèi)底板上的面積減小。散料間緊靠在左舷樁腿附近，其面積較“海恒CJ50”平臺小了近1/5。對于這種情況，如果按照傳統(tǒng)的設(shè)計[6]，將所有設(shè)備放置于內(nèi)底板上，散料間如果裝滿5 000袋泥漿處理劑時，其布置就會極其擁擠。因此，必須拋棄傳統(tǒng)的設(shè)計方案，有針對性地對“海洋石油944”的散料間進行優(yōu)化設(shè)計。

圖1 “海洋石油944”內(nèi)底板布置圖

圖2 “海恒CJ50”內(nèi)底板布置圖

2 “海洋石油944”散料間的優(yōu)化設(shè)計

2.1 懸掛式平臺的設(shè)計

“海洋平臺944”散料間甲板上的面積不足以布置各個設(shè)備，因此，可上升到空間的角度考慮。由于散料間貫穿了中間甲板，其高度即是內(nèi)底板與主甲板的高度，為7.4 m。因此，可在散料間內(nèi)做一個懸掛的平臺，將設(shè)備布置于平臺上，緩沖罐固定在頂部強梁之上，這樣可為甲板上節(jié)省出一定的活動區(qū)域。同時，考慮到設(shè)備高度與房間頂部管路的預(yù)留空間，將平臺初步設(shè)定于高度為2.6 m處，這樣可將泥漿漏斗和除塵器布置于平臺之上，再根據(jù)設(shè)備的大小與可活動區(qū)域范圍，將平臺的面積大小設(shè)定為29 m2。散料間內(nèi)布置有叉車，叉車的護頂架高度為2.248 m。因此，懸掛式平臺的設(shè)計不僅不影響叉車的活動區(qū)域，同時還為叉車節(jié)省出了更大的的活動空間。初步考慮此設(shè)計方案可解決散料間空間不足的問題。

2.2 加料問題

圖3 散料間模型

此設(shè)計方案雖然可解決散料間空間不足的問題，但同時也帶來了一些其他問題。首先，泥漿漏斗可以給泥漿添加化學(xué)藥劑，起到混合泥漿的作用。將泥漿漏斗布置于2.6 m的平臺上，給人員的加料工作帶來了困難。考慮到散料間內(nèi)布置有叉車，可以利用叉車進行物料的運送。 同時，散料間內(nèi)有足夠的空間運送泥漿處理劑到泥漿漏斗平臺上。其次，為分擔(dān)叉車的運送以及配合工作人員的加料，減輕叉車與工作人員的工作負荷，考慮在兩個緩沖罐的中間部位增加一個3 t的氣動行車來配合整個加料過程。同時在2.6 m的平臺上，預(yù)留合適的位置來放置泥漿處理劑筐，方便工作人員操作。

2.3 協(xié)調(diào)管路的優(yōu)化設(shè)計

從設(shè)計方案上可知，緩沖罐與泥漿漏斗設(shè)計得離艙壁的距離較近，而靠近艙壁的管路較多，因此，必須結(jié)合管路的設(shè)計來優(yōu)化布置，以管路的最優(yōu)設(shè)計來確定緩沖罐與泥漿漏斗的布置。根據(jù)“海恒CJ50”的緩沖罐與泥漿漏斗的設(shè)備資料，建立設(shè)備模型，讓管系進行管路設(shè)計，如圖3所示。再以管路的最優(yōu)設(shè)計確定與制作緩沖罐與泥漿漏斗的設(shè)備圖紙，最后把設(shè)備的詳細信息發(fā)送給廠家，讓廠家進行認可與制作。這樣的設(shè)計方案不僅能夠保證廠家掌握設(shè)備的準確參數(shù)，同時還在新的設(shè)計方案下保證了管路設(shè)計的最優(yōu)化。

3 “海洋石油944”與“海恒CJ50”散料間對比

圖4為“海恒CJ50”鉆井平臺的散料間內(nèi)底板與中間甲板布置圖。圖5為“海洋石油944”鉆井平臺的散料間內(nèi)底板與中間甲板的布置圖。

對比圖4和圖5可以看出，由于房間面積大小的限制，“海恒CJ50”的散料間的布置與“海洋石油944”的布置有明顯的差別，海恒將設(shè)備都放置在內(nèi)底板上，這種設(shè)計方案在“海洋石油944”上是行不通的。從“海洋石油944”的散料間布置圖上可以看出，創(chuàng)新的懸掛式平臺的出現(xiàn)使散料間的空間得以充分利用，而因懸掛式平臺所帶來的一些技術(shù)上的難題也都經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化得到解決。因此，“海洋石油944”的設(shè)計方案具有創(chuàng)新性。該設(shè)計方案已通過ABS與CCS船級社的審核，驗證了這種設(shè)計方案的可行性。

圖4 “海恒CJ50”散料間內(nèi)底板與中間甲板布置圖

圖5 “海洋石油944”散料間內(nèi)底板與中間甲板布置圖

4 結(jié)論

散料間懸掛式平臺的設(shè)計解決了散料間空間狹小的問題。緩沖罐、泥漿漏斗與管路的協(xié)調(diào)設(shè)計保證了管系設(shè)計的最優(yōu)方案，同時使廠家能夠得到設(shè)備最詳細的信息。這種設(shè)計與傳統(tǒng)的設(shè)計相比是一種創(chuàng)新，該設(shè)計充分利用了有限的空間，使得大樁靴設(shè)計下的散料間達到最優(yōu)化的設(shè)計。

[1] 郭洪升.“中海油5”自升式鉆井平臺總體設(shè)計研究[J].船舶,2009，20(3)：1-5.

[2] 陳宏,李春祥.自升式鉆井平臺的發(fā)展綜述[J].中國海洋平臺,2007,19(22):1-3.

[3] 任憲剛,李春第,楊紅敏.海洋自升式鉆井平臺樁靴研究[J].石油礦場機械,2009,38(12):18-22.

[4] 龔閩,譚家華.自升式船樁靴入泥初步分析[J].海洋工程,2005,23(2):87-98.

[5] 潘斌.移動式平臺設(shè)計[M].上海：上海交通大學(xué)出版社,1995.

[6] 任憲剛,白勇，賈魯生.自升式鉆井平臺總布置的研究[J].船舶工程,2010,32(2):121-125.

The Layout Design of the Sack Storage Room on the HYSY944 Jack-up Drilling Platform

CUI Kai1, LI Xu-dong1, WU Liang-ju2

(1.China Oilfield Services Limited， Tianjin 300450, China；2.Merchants Heavy Industry(Jiangsu)Co.， Ltd， Jiangsu Haimen 226100, China )

The biggish pile shoe of the HYSY944 jack-up drilling platform has limited the area of the sack storage room.So, it is necessary to scheme the layout of the sack storage room specially. To optimize the design, a platform was added in the sack storage room, so the devices such as the mud hopper could be arranged on the platform. The buffer tank was fixed on the strength beam. As a result, a larger space for the deck is possible. Meanwhile, considering the layout of the pipeline, a series of models such as the buffer tank are built. And the pipeline design is optimized by adjusting these models. Compared with the traditional design,the issue of insufficient space is solved and the layout of the sack storage room is designed optimally.

jack-up drilling rig; big pile shoe; sack storage room; surge tank,mud hopper

2016-03-02

崔 凱(1978-)，男，助理工程師。

1001-4500(2016)05-0018-03

P75

A