海上钻井平台各系统简介

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐海上钻井平台各系统简介钻井平台各系统简介

别懂从啥时候起，石油的价格节节攀升。能源越来越紧张的今天，非常多国家把目光从陆地转向了海洋。自从世界上第一具海洋钻井平台创造出来往后，海洋工程有了长脚的进展。在几十米甚至上3~4000米深的海底钻一口井并别是一件容易的事，因为在海上环境的复杂多变以及恶劣。经常要承受巨浪和暴风的突击。而钻井又要保持一具相对稳定的作业环境。才干把一根根长长的钻杆钻进海底。

钻井平台从近海到深海，要紧能够分为座底式，自升式，半潜式、钻井船等。

座底式是指，平台的结构直截了当座在海床上，几乎和陆上钻井没多大区不。因此它们的可钻探深度非常有限。只能在几十米的水深的浅海区域作业。

自升式，又叫jack-up。顾名思义，这种平台能够象千斤顶一样能够升落它的高度。它典型的特征就式3-4条腿。高高的绗架结构。上面安装又齿条。平台本体安装有齿轮。它们一起啮合，传动。在到达钻井区域的时候，腿就渐渐的伸到海床上。平台就靠这几条腿站在海里了。因为思考到拖航的稳性，腿别能太长。因此这种平台普通在120~150米水深的近海区作业。

半潜式，最新的差不多到了第6代了。这种平台综合了钻井船和坐底式驳船的优点，是飘荡在海面上的。如此的话，它们就能够在更深的水域工作了；船体灌放水，能够调节吃水深度，保持船体稳定。塔的下部是相当容积的浮筒，上面是若干个中空的立柱，支撑着上部平台平台上面是全部的钻井装备和必要的日子设施。整个平台靠浮筒浮在水面。它们带有2~3级动态定位系统，海底声纳定位系统，卫星定位系统等来保证平台的相对稳定的坐标。它们有各种位移补偿装置来补偿海况带来的别稳定状况。

钻井船，钻井船是设有钻井设备，能在水面上钻井和移位的船，也属于挪移式(船式)钻井装置。较早的钻井船是用驳船、矿砂船、油船、供应船等改装的，如今已有专为钻井设计的专用船。目前，已有半潜、坐底、自升、双体、多体等类型。钻井船在钻井装置中机动性最好，但钻井性能却比较差。钻井船与半潜式钻井平台一样，钻井时浮在水面。井架普通都设在船的中部，以减小船体摇荡对钻井工作的妨碍，且多数具有自航能力。钻井船在波纹中的垂荡要比半潜式平台大，有时要被迫停钻，。增加停工时刻，因此更需采纳垂荡补偿器来缓和垂荡运动。钻井船适于深水作业，但需要适当的动力定位设施。钻井船适用于波高小、风速低的海区。它能够在600m水深的海底上举行探查，掌握海底油、气层的位置、特性、规模、贮量，提供生产能力等

自升式平台-Jack-upRig

DrillingandinterventionsemisubmersiblerigISLANDINNOVATORduringundockinginChinaCOSCOQidongbaseonSunday25-thofMarch.

半潜式平台-Semi-submersibleDrillingRig

钻井船-DrillVessel

如今市场上主流的海上钻井装置算是上图的自升式平台、半潜式平台和钻井船这三种，下图是一具FDPSO半潜式钻井生产储油平台，八边形浮体，4个立柱，2个立管平台，整船采纳被动式系泊固定方式，上部组块可实现钻井、完井、和修井功能，配备完备的油气处理生产模块，可储油16万桶，此平台结合了钻井平台和FPSO功能，是一种全新的海工平台产品，但目前还别是主流产品，属于概念性产品，目前在建。

Thenearly80mtrhighanddeadweightof30.000tonsmainhulloftheOCTABUOYunderconstructionatCOSCOQidongbase.TheOCTAGONALsemi-submersibledrillingunit,isanFDPSOsemi-submersibledrillingproductionstorage

总的来讲，平台的系统有些和一般的船舶相似，它们是：

1，压载系统ballastsystem

2，消防系统，fifisystem,包含firewatersystem,watermistsystem,delugesystem,foamsystem,CO2extinguishsystem,waterspraysystem按照每个平台基本设计的别同，会有其中的几个。

3，舱底水系统，bilgesystem

4，海水冷却系统，seawatercoolingsystem

5，淡水冷却系统freshwatercoolingsystem

6，燃油系统fueloilsystem

7，润滑油系统luboilsystem

8，主机排烟系统exhaustsystem

9，废油系统,wasteoilandsludgesystem

10，透气溢流系统ventandoverflowsystem

11，测深系统soundingsystem包含manualsoundingsystem或者remotesoundingsystem

12，启动空气系统startingairsystem

13，平台空气系统，rigairsystem

14，仪表与操纵空气系统instrumentairsystem

15，饮用水系统，potablesystem

16，日子水排放系统sanitarydischargesystem

17，日子水供给系统sanitarysupplysystem

18，盐水系统brinesystem

19，钻井水液系统，drillwatersystem

20，钻井基油系统，baseoilsystem

21，泥浆供给系统mudsupplysystem

22，高压泥浆排出系统muddischargesystem

23，泥浆处理系统mudprocesssystem

24，泥浆真空系统mudvacuumsystem

25，井口操纵系统subseacontrolsystem

26，分流器，高压管系系统hpmanifoldanddivertersystem

27，灌井系统triptanksystem

28，除气系统mudgasseparatorsystem

29，测井系统welltestsystem

30，隔水套管张紧系统risertensionersystem

31，液压系统hydraulicoilsystem

32，泥浆混合系统mudmixingsystem

33，散货系统，包含bulkcementsystem以及bulkmudsystem

34，高压冲洗系统highpressurewashingdownsystem

35，甲板泄水系统deckdrainsystem

36，快关阀系统quickclosingvalvesystem

37，切屑处理系统cuttinghandlingsystem

38，直升机加油系统helicopterrefuelingsystem

39，排舷外系统overboarddischargesystem

40，刹车冷却系统brakecoolingsystem

41，呼吸空气系统breathairsystem

42，推进器系统，包含thrusterhydraulicoilandluboilsystem

43，泥坑冲洗系统，mudpitwashingsystem

大致能够分为这些系统，每个系统有它自个儿特别的功能。在整个钻井平台系统中扮演别同的，重要的角XXX。

首先，关于压载系统-ballastsystem。它的作用算是使平台可以相对自由的吃水，保持在深海中的稳性。简单地来讲，算是用泵把船舷外的海水抽到平台里面特意存海水的舱（压载舱）里面去，而且反向也可以把海水从舱里抽出来排到海里去。

那个系统的大致的原理算是如此的。

压载系统包含：

1，海底门，seachest，一具专用的从舷外抽水的地点（钢结构），在平台的最低层。

2，压载泵，ballastpump,离心泵，至少要两台。

3，管路和附件，pipingandfittings

4，压载舱ballasttank装海水的舱室，如今的船舶设计中都会把压载舱放在平台的最外头，同时分成一具一具独立的小舱。即使一旦故意外发生的话，就算一具舱破了的话，海水涌进来淹掉了，也别至于所有的舱都进水。

以下图一算是它的简略的原理图：

图一

如何来挑选压载泵的排量和压头呢？首先我们得确定我们的压载舱总的容积有多大。然后依照要求，我们得确定在多少时刻内可以把这些压载舱充满海水。非常显然排量X时刻=容积，因此排量=容积/时刻。通常来讲，我们日子在大气压中，初中我们就懂一具大气压能够支持760水银汞柱，固然换算成水的话，似乎有10米的水柱。我们的压载舱的高度，就可以决定我们压载泵的压头，假如压头是5bar，也算是讲能够支持50m的水柱，泵能够把水送到50米高的地点。注：一具大气压算是1bar。如此我们非常容易地确定了泵的参数了。管路呢？管路的尺寸，能够由它里面的海水的流速来确定。泵排量=管的横截面级X流速，海水在管路中的流水别能太高，海水本身具有腐蚀性，流速高的话非常容易造成管路的腐蚀。为了幸免海水管的腐蚀，玻璃钢管广泛应用在压载系统中。

消防系统Fi-Fisystem，和陆地上一样，平台上也会着火，一旦失火，别管是关于船舶，依然钻井平台基本上一件非常严峻的事故。它能够直截了当导致平台的沉没。因此消防系统是平台上面一具对于安全方面的系统。Firefightingsystem.各大船级社对消防系统都有比较明确的规定。

首先来谈谈它的组成，

包含：

1，消防泵，事实上也是大排量的离心泵，至少两台

2，管路和附件。

3，保压泵，jockeypump，为啥要有如此一具泵？

大伙儿都懂的，就就是在陆地上，你能够看看你办公大楼上的一些消防栓，它们平时是别用的。除非是在失火的事情下才用。这么如今产生了一具咨询题，一旦失火的时候，我们

的消防栓的水龙头里面必须立刻有水出来。这就意味着在消防栓里面要保持一定的压力。然而我们懂液体的可压缩性微乎其微，并且系统又是一具封闭的系统。因此这个地方就用到了一具小排量的保压泵。它的作用算是在平常的状态下保持系统中有一定的压力。也许有人会咨询，为啥别直截了当用大排量的消防泵。那就有些大马拉小车了，泵也许启动别到一

秒，就会在管路压力监测操纵系统的作用下停下来。

4，消防压力柜，Hydrophoretank，有点系统设计里面也许没有，它算是一具小瓶子，里面装一半液体，固然是海水，一半是压缩空气。如此的一具瓶子就象喝了一半的雪碧瓶子一样，加入在瓶子的下面开一具洞的话，水自然会自动排出来。瓶子里的压力事实上算是由里面的压缩空气决定的。非常显然，保压泵算是往消防压力柜补水的。

5,应急消防泵，非常多事情下别是电动泵，而是柴油动力的。

6，消防栓以及水龙带。hydrantandhose.又叫firestation。显然这些消防栓象大树的树枝连着树干一样连着消防管家，阀门一打开，水就能够留出来了。水龙带，普通人非常清晰，白群的卷在一起的软管，它的一段是和消防栓相连的接头。在平台上它们至少是有10米长。7，国际通岸接头internationalshoreconnection平台能够在靠港时候接岸上的消防水。

以下图二是它的一具简单的原理图：红XXX的部分算是保压泵和压力柜。

图二

关于消防系统各船级社有明确的规定，在任何一具消防栓中至少要有3.5bar的压力。在直升机平台上要保证7bar的压力。

因此消防泵的压头H=3.5+最高的消防栓距离压载水线的距离deltaH+7（bar）

至于排量，该怎么计算？

ABS规范中，是如此描述的，消防泵的总排量别小于舱底水泵总排量的4/3，也算是

Q=4*Q1/3

WhenQ=totalfirewaterpumpcapacity

Q1=totalBilgepumpcalculatedcapacity舱底水泵的排量计算在各规范中有规定。

舱底水系统-bilgesystem：

为啥需要那个系统？我们看看自个儿的家里，看看自个儿家里的厨房和卫生间的地板。你会发觉在它们上面会开有几个泄水口。它们的作用算是为了排出地面上的积水。平台和一般

的家庭住房有些别同，在机械处所的泄水也许会含有油的污水。在日子处所的泄水和一般家庭倒有点相似的地点。

经过上面的阐述，我们对舱底水有了一具大致的印象。如今定义那个系统的作用，舱底水系统bilgesystem算是为了排出各个舱室含油的污水，把这些污水收集在一具独立舱室中，然后经过处理后，使得污水里面的含油量极少后，然后排到大海里面去，或者排放到平台的服务船上去。以此来幸免海洋环境的污染。或者讲是减少对海洋的污染。

那个系统包含：

1，泄水口，scupper，和我们家里面地板上的已经。

2，污水井，bilgewell，是一具在甲板下面小盒子，容积非常小，0.5m3左右。别是每个舱室都有污水井，通常在机舱engineroom，泵舱pumproom，推进器舱thrusterroom这些重要的，最容易产生污水的地点才有。污水井里面会有泥箱mudbox相当一具过滤器啦，因为污水里面也许含油泥。还有一具自闭阀self-closingvalve。为了是使各个舱可以分隔开来。

3，舱底水泵，bilgepump，它的作用是经过管路把污水井里面的污水抽到一具特意存放污水的舱室bilgeholdingtank，或者在紧急的事情下直截了当排放到海里去（比如舱破了，进海水了）。

4，舱底水存储舱，bilgeholdingtank。

5，油水分离器，bilgewaterseparator也叫oilywaterseparator。它算是处理含有污水的设备，经过重力，或者吸附，或者过滤或者离心力等物理或者化学的方式净化污水，使得它里面的含油量小于15ppm，才干直截了当排到海里去。否则别能排放，或者重新回到舱底水存储舱等待再一次处理。际海事组织，marpol公约里的要求（防止海洋污染的公约）。

6，舱底水驳运泵bilgetransferpump，假如舱底水存储舱里面的含油污水的含油量非常高的话，或者讲几乎全部是油的话，经过那个泵直截了当抽到废油舱wasteroilandsludgetank里面去。

7，管路和附件，管路的直径在各个船级社有要求的，至少2"，也算是DN50。为的是尽快的排出积水。然后那个系统的管子还别是水平的，是有一定歪度的，为的是可以经过重力就能使污水排出。歪度slope普通是1：50。舱底水系统是平台上的一具关系安全的关键系统。因为一旦发生碰撞，如果一具舱进水的话，我们希翼可以非常快把水排出去，争取时刻能够堵漏。因此那个系统的管路的管子厚度要厚一具等级，sch80或者xs。注：那个是美国材料协会和美国石油协会把管子可以承受的压力经过换算得出来值（显然和管子厚度有关了）分出来的等级。自然是等级越高，管子越厚。

舱底水泵：至少要2台，bilgepump需要有一定的自吸能力,别一定是离心泵，还能够是螺杆泵，气动隔膜泵，往复泵……它的排量在船级社中有明确的规定,至于压头，和泵的位置和舱底水存储舱的位置有关。

海水冷却系统-seawatercoolingsystem：

在我们的平台上，非常多机械在运行的时候都会产生大量的热量。比如柴油机，它燃烧柴油推动活塞做功，经过曲轴把能量传递出去。在那个过程中，摩擦，燃烧产生的热量都会使金属产生疲劳，或者会使机械的过热爱护装置启动，使机械停止下来。上面仅仅是一具例子，平台上有非常多机械设备需要冷却。比如液压单元，发电机组，变频器，空气压缩机，高压泥浆泵，绞车，推进器刹车片，推进器液压单元等。在海上最容易得到的冷却介质算是海水，成本几乎是零。海水冷却系统的作用算是，利用海水作为冷却介质举行热交换，保证我们的系统和设备在一具正常的，稳定的工况下工作。但海水是有腐蚀性的，让它直截了当接触去冷却设备的话，就非常容易造成机械的腐蚀。

在现代的平台，包括船舶设计中，中央集中冷却系统，应用的最广。

那个系统包括：

1，海水冷却泵，大排量的离心泵。

2，管路和附件，HDG热浸镀锌的钢管。

3，热交换器，cooler，有板式和管式的两种，冷却效果板式的比较好一点，因此用的要多。讲明一下，冷却器是个啥东西，打个比方，把一杯装满开水的杯子放到冷水里面，一段时刻往后，杯子里的水温会下落，外头的水温度会升高。只只是热交换器里面一边经过的是低温的海水，另一边经过的是相对高温的淡水，大伙儿把温度平均一下。

以下图三海水冷却系统的原理图：

图三

再来谈计算：

我们得懂整个平台需要利用淡水冷却的设备的总的功率和流量。假如分几个冷却系统的话，这么要确定那个系统需要淡水冷却的设备的总的功率和流量。

Q*T=q1*t1+q2*t2+q3*t3+q4*t4+q5*t5+……;

P=m*c*dt;

而

P=Q*1000*4.2*dt/3600(KW)

where:

t=Temperature,c0

dt=Temperaturedifference

P=Power,kw

Q=Flowcapacity,m3/h

c=SpecificHeatCapacity,J/kgK

m=Mass,kg

相加出来的总的流量算是淡水冷却泵的流量，相加出来的总的功率淡水冷却泵的总的功率，最终经过功率平衡那个桥梁，利用P=Q*1000*4.2*dt/3600那个公式，就能够计算出海水冷却泵的流量。压头由淡水系统的设计压力决定，海水冷却系统的压力要比淡水冷却系统低。为啥会如此呢，能够想象的到，一旦冷却器破损了，能够允许淡水漏到海水系统里面去，然而别允许海水漏到淡水里面去，以免造成整个淡水系统的损坏和污染。

淡水冷却系统-freshwatercoolingsystem：

在海水冷却系统中，在整个中央集中冷却系统中，事实上算是海水冷却淡水，冷却后的淡

水再去冷却机械设备。与海水冷却系统别同的是，淡水冷却系统是一具闭式循环系统。在海上，海水几乎是取之别尽，用之别竭。从海里抽上来，用完之后直截了当排放了海里去了。然而淡水别同，淡水在海上来讲是比较宝贵的。而用于冷却系统的淡水通常是通过处理的软水，而且还会在里面放入非常多添加剂，幸免水中的离子析出，或者抗起泡等幸免设备的穴蚀。淡水冷却系统，特殊是对发电机组来言，它会分高温淡水冷却系统和低温淡水冷却系统。

如今简单阐述一下，淡水在整个发电机组走过的路径。

首先，在上一节提到的冷却器，cooler，淡水在这个地方和海水发生热交换，出来的是温度下落了的淡水，在淡水循环泵的作用下循环起来，它首先进入低温冷却部分。它会进入到燃油冷却器，发电机冷却器，空气增压器冷却器，润滑油冷却器，出来的淡水温度差不多比较高了。接下来它就进入了高温冷却部分。汽缸的缸套，喷油器组，原动机的预热系统等。

淡水系统包含：

1，淡水循环泵，关于发电机组而言别一定是独立的，也有设备本身就带的。

2，冷却器，包括主冷却器，冷却整个淡水系统的。和设备本身带有的各种冷却器，局部冷却某个部分。

3，三通阀，用来设定，经过调节回冷却器的温度升高了的淡水量，和刚出主冷却器的低温淡水量，混合后来调节主冷却器淡水出口温度。以习惯设备要求。

4，管路和附件，与海水冷却系统别同的是，管路是黑管，也算是一般的无缝钢管。为啥别用热浸镀锌钢管的缘故是镀锌层会妨碍添加剂的作用。

5，添加剂桶，用于在系统中加药，改善水质。

6，膨胀水箱，expansiontank，一具钢制的小柜子，关于水而言，都有热胀冷缩的效应，假如在一具彻底封闭的空间受热的话，膨胀力也许造成那个管路系统的破碎。另外，膨胀水箱也是整个系统补水的地点，以弥补蒸发，破损等缘故造成的冷却淡水的损失。膨胀水箱的容积怎么计算呢，首先我们得计算出那个系统管路通道的容积，在乘以在两个温度之间的水的膨胀系数。就能够得到水的膨胀容积。最终乘以一具系数，就能够计算出膨胀水箱的容积。在它的安装的空间位置上是有一定要求的，在设备的讲明书上会有要求。并且包括整个淡水系统的压力，也会在设备的讲明书上有要求。这关于我们的设计减轻了非常多工作。相对发电机组的淡水冷却系统，其他设备的冷却系统要简单的非常多。

燃油系统，fueloilsystem

在船舶和平台上，我们通常所讲的燃油MDO是指船用柴油。marinedieseloil，和陆地上的一般的柴油别太一样，要紧是它的分子链相对要长一点。算是讲，油品要差一点。平台上基本不可能有主机直截了当作为动力推动系统，带着螺旋桨举行航行的。它们是用来发电的。船舶上的用于传动螺旋桨的主机烧的柴油普通油品是非常差的，常讲的380柴油，粘度非常高，需要加热后才具有良好的流淌性。而船舶上作为发电的柴油机烧的是180柴油，粘度相对要低非常多。

如今详细了解一下平台的燃油系统，

首先，能够想象的到，在我们的平台上必须要有几个大容积的舱来装脚够柴油机燃烧的柴油。我们叫它们燃油储存舱，MDOStorageTank，这一点和普通的船舶相似。请注意，这些舱仅仅是用来储存柴油的，是船体结构的一部分。这么当我们要用这些油的时候，我们就必须得有泵把油抽出来，因此在这个地方我们就用到了柴油驳运泵fueloiltransferpump。齿轮泵或者螺杆泵。柴油机需要有一具油箱，这些油需要直截了当提供给柴油机燃烧。和我们大伙儿经常见到的汽车一样。别同的是，那个油箱容积是非常大的，它的名字叫燃油日用柜fueloilservicetank或者fueloildaytank，正如它的名字，算是直截了当供油给柴油机燃烧的柴油储存柜。它的容积在船级社规范里面有具体的要求。平台上的发电机Gensets，的功率通常非常大，每台在5000KW左右。总功率是按照全平台设备的功率之和来计算的。都是在4台以上。

固然他们的耗油量也会非常大。

普通来讲，一台主机的耗油量在185~210克每千瓦小时。我们取中间值200g/kwh.这么一台5000KW的主机8个小时的耗油量算是200x5000x8/1000=8000kg=8t，假如是4台主机并且工作的话，这么8个小时的耗油量算是8x4=32吨。每天的耗油量算是32x3=96吨。再来讲讲燃油日用柜的容积，规范要求是至少能提供主机8个小时的供油量。非常显然，懂了燃油的比重是非常容易计算出来的。还有一具油箱，它的名字叫燃油沉淀柜，fueloilsettingtank，油中或多或少含有水分和一些石蜡之类的比重较大的物质，燃油在那个舱里能够渐渐沉淀这些物质，同时经过特意的泄放管线放到污油舱里面去，等待日后送岸处理。它的容积是日用柜的1.5倍，大一点。也是因为它的净化作用。燃油能够经过重力的方式进入主机的喷油嘴，在高压下高速进入汽缸，发火燃烧。多余的油返回管线或则油舱。那个是最简单的方式。

下面谈燃油的净化，上面差不多说了燃油沉淀柜的净化功能。事实上还有一具重要的设备分油机，fueloilseparator。它的结构非常特别，里面有非常多碟片，一层接一层的。在高速的旋转下，离心力把别同比重的物质分离开来。我们能够调节比重环来分离别同比重的燃油，具体的设备形式参考专业书籍。分离出来的油渣被排到分油机下面的油渣柜里去了。

分油机别停的从沉淀柜抽出燃油，排入日用柜，过多的燃油会溢流到沉淀柜中，这算是为啥沉淀柜要大一点的缘故。

润滑油系统Lub.oilsystem.

首先声明，我这个地方所说的是主机的润滑油系统，也算是发电柴油机的润滑油系统，同时仅仅是它外部的润滑油系统。运动部件之间的摩擦产生的高温脚以使得金属熔化，而发生粘连，抱死。润滑油在两个运动部件之间形成一层油膜，依赖分子张力，承受它们之间的压力，幸免了运动部件间的直截了当接触，减少摩擦。关于主机来说，连杆与曲轴，缸套与活塞，曲轴与轴承，气阀与阀体，增压器轴承等运动部件的摩擦都要需要润滑油。主机的讲明书会有非常详细的介绍，大伙儿能够参考相关的资料。

下面来介绍外部的润滑油系统，也算是润滑油的存储，驳运，净化等过程。

此系统包括；

1，润滑油存储舱，Lub.oilstoragetank

2，润滑油驳运泵，Lub.oiltransferpump，不可能少于2台。

3，润滑油分油机Lub.oilseparator

4，主机油底壳Mainenginesump主机本身带的一具存储润滑油的地点，算是曲轴箱的底部了，曲拐在里面转动，能够部分浸到润滑油里，使得油溅起来，润滑到曲轴连杆部分；同时润滑油能够经过曲轴，轴瓦和连杆上的小孔通道润滑活塞与连杆的连接部分。固然，主机本身就带有一具润滑泵，它随着主机工作一起转动，把润滑油从油底壳抽出来，润滑主机的运动部件。

5，润滑油预润滑泵Lub.oilprimingpump。我们懂当主机停止工作后，它本身的润滑油系统也停止了工作，因为机带泵随主机停止了转动。当主机需要再次起动的时候，主机的润滑油压力都是是零，因此需要一具泵让它先润滑起来，否则干摩擦是非常容易造成拉缸等事故。

6，润滑油应急预润滑泵，Lub.oilemergencyprimingpump.和上面的一样，只只是是应急的时候用的，因为平台上必须保证每时每刻都要有电，绝大多数泵基本上用电的。而主机又是发电设备，万一最严峻的时候发生的时候，应急泵就发挥作用了，因为它别是电动的，是气动的。

7，润滑油冷却器Lub.oilcooler,非常显然，自然是冷却高温的润