自升式钻井平台升降RPD测量及应用分析

龚军　徐立祥　李绪党

【摘 要】RPD（Rack Phase Difference）是同一桩腿上不同主弦管齿条升降的差异，也可反映桩腿弦管与船体的相对水平和受力状态。目前，国内外先进自升式钻井平台都配有RPD监测系统，比如F&G公司JU-2000E平台、Gusto MSC公司CJ46平台，BMC375平台等；本文主要结合海洋石油943平台升降系统，详细介绍自升式钻井平台RPD的测量方法和应用，并对不同状态的RPD进行分析，为平台使用提供参考。

【关键词】RPD（Rack Phase Difference）；固桩区；压载

【Abstract】The RPD is measurable difference in the vertical position of the chords relative to one another within an individual leg； the uneven loading in a leg causes RPD and also results in large loads being transferred to legs diagonal braces. Hereby refer to HYSY943 jacking system to describe the measurement and analysis for RPD in different status.

【Key words】

0 前言

近年来，随着海洋油气田的开发和利用，自升式钻井平台不断向深水领域进军，其自身的结构安全越来越受到各方的关注，尤其表现在平台就位、升降船、压载等工况下。如果遇到海底地质情况复杂，海床不平、地层强度不均等因素，影响平台的作业安全，导致平台升降、压载作业不能顺利完成，严重的会引起桩腿撑管变形及设备受损。如能及时了解和掌握桩腿与平台的水平状态，弦管与固桩区间隙是否符合升降作业要求，就能有效避免事故发生。为此，国内外先后对桩腿受力状态及升降边界条件进行分析和研究，推出了RPD监测系统。

1 升降系统RPD介绍及测量方法

1.1 升降系统简介

海洋石油943平台为JU2000E船型，该平台船型为三角形船体，带有3个三角形桁架式结构的桩腿，每个桩腿由下端的桩靴支撑。升降系统采用NOV-BLM公司的C150EF产品，每个桩腿18套升降单位，全船共54套。每个升降单元上安装负荷传感器，显示升降齿轮受力情况，升降速度为每分钟0.46m。

1.2 RPD监测装置

在每个桩腿弦管各安装一套高度传感器（Height Detector），用于监测平台与桩腿的相对距离，即升降船的高度。RPD（Rack Phase Difference）监测装置便利用高度传感器的反馈信号，通过简单逻辑运算，最终在中控操作台上显示RPD值，即每个桩腿的3个弦管相对于桩腿标高的偏差。在RPD监测系统中，可以设定RPD报警值，便于及时发现和预警异常情况，极大减小和降低了风险。

1.3 RPD测量与计算

1.3.1 RPD值测量方法

简单的说，RPD值（Rack Phase Value）也是每个弦管相对于固桩区水平面的偏差。一般使用专用工具（RPD Tool）进行测量，具体测量方法大概可以分为3种。

1）在固桩区每个角上，预先各设置1个测量板（Reference Plate），该测量板表面应进行研磨以保证测量准确可靠；在安装测量板时，每个桩腿的3个测量板必须保证在同一水平面上。测量期间，利用专用工具对准桩腿齿条，推出计量标尺，读数并记录，依次测出每个桩腿弦管的RPD值（图1）。

图1

2）在固桩区（Jack House）顶部靠近每个弦管处，选定一个测量点，对表面进行处理，使每个桩腿3个弦管处的测量点在同一水平面上。

3）在每个弦管处设置一根测量杆，每个桩腿3个测量杆底部应在一个水平面上，并且测量杆应垂直于水平面，选用简易测量工具进行测量。

1.3.2 RPD值的计算

对于3.1节介绍的3种测量方法，不论选用哪种进行测量，所测得值都需进行简单计算，然后录入RPD监测系统，标定最新的RPD值。简单计算方法可参考表1：

2 RPD值原因分析及操作建议

2.1 RPD值偏差主要特征

在平台工作地点海底不平整、土层强度不均匀等情况，使桩靴受力不均匀，引起平台水平偏差，在测量时表现为主弦管与水平标高的差值。

从结构受力分析为，主要指在桩腿与主船体接触部分产生较大弯矩，这种附加弯矩引起桩腿弹性变形，但并不是所有的RPD都会导致桩腿变形（图2）。

2.2 RPD值偏差原因分析及操作建议

从作业情况分析，主要包括以下几种情况：

1）平台插桩位置有以前平台作业的桩靴脚印。类似平台在此处作业后，新平台就位的脚印不能完全重合，就位时应反复上提、下放桩腿，使桩靴接触区域受力均匀，确保RPD值到达理想状态。

2）海床倾斜、海底地层不平整。平台在就位前，应对海底地层进行勘探，根据扫海图选择合理的站桩区域。

3）海底土层强度不均匀。一般作业前都会海底土层取样分析，局部区域土层强度不均匀会引起RPD偏差，因此在就位前应结合地质报告分析。

4）桩腿倾斜。桩腿倾斜会引起明显的RPD变化，因此在操作期间，应注意观察显示面板上的RPD值，如RPD变化趋势加剧或达到报警值，应立即停止升降作业，检查倾斜趋势，以便及（下转第162页）（上接第117页）时进行调整。

5）快速插桩入泥。主要发生在压载作业期间，被压桩腿快速下沉或遇到“鸡蛋壳”。因此在压载作业前，应结合地质勘探报告，分析站桩区域的地质情况，采用多组压载或漂浮压载。

6）平台重量分布不均匀。对平台上可变载荷应进行调配，舱室液位尽量保持空舱或满舱，移动物件应进行固定，摆放时居中和靠下的原则。

7）海底潮流较大。在就位时，应结合海域的潮汐表，选择平潮、平流下放桩腿。

3 小结

自升式平台的钻井能力逐渐向深海发展，后期还可能出现更加复杂、恶劣的未知海域，因此在平台作业时合理运用RPD知识，有助于及时掌握平台升降作业状态，避免事故发生。本文详细介绍了RPD定义和测量方法，归纳和总结了RPD偏差形成原因，提出了操作指导性建议，供大家采纳。

【参考文献】

[1]ABS MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS 2014[Z].

[2]CCS 海上移动平台入级与建造规范[S].2012.

[3]结构力学[Z].

[4]自升式平台作业过程中RPD问题研究[Z].

[责任编辑：王楠]