国产化钻井设备实船的应用的配套技术研究

高嵩　徐郎君　高西健　杨胜国

摘  要：超深水钻井平台（船）是关于海洋油气资源开发的重要装备之一，同时具有极高的战略意义。为了确保第七代超深水钻井平台（船）能够在恶劣海况中正常完成作业，该文基于钻井设备配套设施的布置，配套设备相关规范，并结合项目规格书的要求，对配套设施的安装工艺展开分析。在实现了配套设施的精准化安装，大幅度提高了安装工程中的安全性与规范性的同时，对我国海工平台的设计与制造水平的提高有着极为重要的意义，并积累了相关宝贵的安装经验。

关键词：超深水;钻井设备;配套设施;安装工艺

中图分类号： TE95        文献标志码：A

0 引言

在未来全球油气开发中，油气增量主要是来自深水，尤其来自超深水海域[1-2]。根据有关专业机构的预测，2014～2030年，全球超深水油气产量年复合增长率将高达20%。当前，国内生产的钻井平台上的配套设备几乎被国外设备厂家所垄断，所购买的设备价格也比较昂贵，而国内对钻井平台的配套设备的研发也处于起步阶段。为了能够对超深水海域的油气资源进行充分开发，烟台中集来福士海洋工程有限公司承包第七代超深水半潜平台（船）创新专项。

第七代超深水钻井平台（船）立足于深海高效开发，与第六代平台相比，具有“两深一高”的优势，即井深更深，水深更深，效率更高，更加绿色环保，实现平台作业低能耗、低噪声、零排放、余热余能利用，拥有优良的运动性能，可以有效提高平台的作业天窗期及作业能力，能更好地应对台风、内波流等，大幅降低平台动力定位系统的能耗。钻井设备安装是介于建造工程与生产产品之间的一种不可缺少的步骤，在机械设备安装实践中，安装工艺流程的设定及安装质量的合理控制尤为重要[3，4，6]。为了确保第七代平台能够在所处的作业环境中正常工作，该文针对海洋工程装备领域第七代超深水钻井平台（船）创新专项中的配套技术进行研究，对杂用绞车、增压蓄能器等配套设施安装工艺方案进行研究，并分析所实施的安装工艺方案的先进性，对安装方案进行总结。

1 杂用绞车的安装工艺研究

1.1 杂用绞车简介

船用绞车是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备。杂用绞车可以单独使用，也可以作为起重、矿井等机械中的组成部分，它由于操作比较简单、绕绳量大、移动比较方便而广泛使用在船舶中。船舶杂用绞车在船舶的整个作业工程中起到了非要重要的作用。如果沒有绞车，所有的作业将会耗费巨大的人力与物力，所有杂用绞车安装工艺显得非常重要。

1.2 绞车安装流程图

绞车安装流程图如图1所示。

1.3 绞车安装工艺流程

1.3.1 安装

根据绞车的安装工艺注意事项，绞车的安装应当依照设备样本。首先移除所有的包装材料和清除所有的设备表面上的防腐保护膜。

1.3.2 在甲板上安装杂用绞车

首先确保基座能获得一个适当的平面度，然后应用合适的起重装置将绞车吊入正确的位置，将螺栓、垫圈依次放入安装孔。其次，滚桶中心应与钢丝绳滑轮中心对齐，可参照设备样本。

1.3.3 液压系统连接

当绞车安装到位，就可以进行液压连接。首先，绞车上应适当标记3条液压管线接口，可以参考设备样本上的接口一览表。其次，外部系统、硬管、软管等连接到绞车前应当有记录清楚的清洁表。液压管口的塞子只有在连接的时候才能移除。当开始液压连接工作时要避免任何污物。

1.4 安装工艺先进性

此安装工艺研究了第七代超深水钻井平台（船）杂用绞车的安装流程，此工艺可广泛应用于绞车安装中，其工艺合理、安全性高、可靠性强，可大大优化绞车的安装工艺，减少使用中所产生的噪声与磨损，大幅度提高了杂用绞车与钻井平台的使用年限。

2 增压蓄能器安装工艺研究

2.1 蓄能器介绍

蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置[5]。其在适当的时候可以将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，其可以将压缩能或位能转变为液压或气压等而释放出来，以便重新补供给系统。此外，当系统瞬间压力增大时，它可以吸收多余的能量，以保证整个系统压力正常。由于蓄能器在液压系统中属于危险部件，所以在操作过程中必须要特别注意安全，因此有必要对增压蓄能器的安装工艺进行梳理和优化，这对顺利安全地进行增压蓄能器的安装具有极大的实际意义。该文主要对隔水套管艉部导向臂的安装工艺进行研究，流程如下。

安装前准备工作-从蓄能器的氮气端移除盲板和螺栓-移除蓄能器油段盲板和螺栓-安装测量液压缸-将蓄能器安装到平台钢结构-填充和排放。

2.2 蓄能器安装流程

2.2.1 安装前准备

在安装蓄能器前，确保蓄能器必须放置水平。待水平放置后，需拆除蓄能器的底部支撑结构和支撑架，然后打开球阀以便泄去蓄能器的氮气端的液压油。蓄能器示意图如图2所示。

2.2.2 移除盲板和螺栓

待液压油泄去后，将蓄能器氮气端的盲板与螺栓移除 。

2.2.3 安装管路

首先用螺栓把测量液压缸安装到蓄能器上，然后连接蓄能器的氮气端到氮气单元，并连接蓄能器的油端到油柜通过球阀来收集渗出的液压油。当活塞运行到油端，停止运动，并且断开氮气单元。当活塞到零冲程，通过一个小口来排氮气端释放氮气。用螺栓将测量液压缸安装到蓄能器上;并将油罐连接到测量液压缸和底部支撑架，再用吊耳和相应的吊升架来吊升完全安好的2个部分。随后用吊升蓄能器脱开，木质支撑架，将其从木质支撑架上慢慢吊升。然后将蓄能器安装到平台钢结构上。

2.2.4 连接电气元件（检测器、Hypos-system和电感式传感器）

在油端和氮气端的高压管连接到蓄能器的部件前必须冲洗干净。然后再移除油端和氮气端的盲板法兰和螺栓，并清洁法兰表面。

待移除完毕，连接油端和氮气端的高压管，并在法兰盘表面和蓄能器的端覆盖之间加入密封剂，以及在外边缘增加工具。最后再对管路上被破坏的油漆与表皮进行修复。

2.2.5 填充与排放

将液压油从注油端注入直到油柜最低的液位处，并通过测量液压缸活塞杆端的接口将系统中的气体抽出。然后给蓄能器油端注油，并通过蓄能器的下法兰在蓄能器的油端抽气。将蓄能器的油端注满油，当蓄能器的活塞在端位置的时候，通过给蓄能器氮气端加压，打开球阀，从而使内部排放管路与氮气端相通将液压油全部泄出。然后用新油灌满活塞的上部，将液压油注入，直到到氮气端最低液位，并给系统抽气。蓄能器就可以进行操作。

2.3 蓄能器安装工艺的先进性

该工艺对于蓄能器在安装过程中的偏差进行了相应的控制，防止了事故的出现。对安装检查过程进行了顺序的改进。同时在对增压蓄能器安装工艺进行基于安装质量保证的基础上进行创新。例如通过严格的实验测试，确保测量液压缸的活塞杆能够延伸，最小的工作压力要确定在50 bar，从而确保安装完成后增压蓄能器的安全使用。

3 结语

该文对第七代超深水钻井设备部分配套设备的安装工艺进行了研究，实现了配套设施的精准化安装，大幅度提高了安装工程中的安全性与规范性。其中，通过润滑章节点于远程系统控制，成功减小了杂用绞车的磨损与产生的噪声;通过实验测试，得出蓄能器的最小工作压力在50 bar，确保了安装顺利进行与日后的使用。通过该文的配套设备安装工艺研究，比较系统地学习了杂用绞车、蓄能器的安装工艺流程，安装时需要注意的事项对我国海工平台的设计与制造水平的提高具有极为重要的意义，并积累了相关宝贵的安装经验。

参考文献

[1]邱里，李东亮，王文祥.半潜式钻井平台推进器水下安装工艺[J].船舶工程， 2013（2）：85-87.

[2]谢彬， 李陽， 张威，等.超深水半潜式钻井平台设计技术创新与应用[J].海洋工程装备与技术，2015， 2（6）：353-360.

[3]张忠旭.机械设备安装工艺：机电设备安装与维修专业[M].北京：机械工业出版社，2002：99-101.

[4]Deng-Peng L ， Tao Y ， Qinag G . Discussion on quality control based on mechanical equipment installation process[J].World Nonferrous Metals， 2017（17）：48-49.

[5]张海华.J1140型压铸机增压蓄能器设计[J].机床与液压，2014，42（14）：88-89.

[6]Li Q ， Dong-Liang L I ， Wen-Xiang W . The Research and Analysis on Underwater Installation Technique of Semi-submersible Drilling Platform Propeller[J]. Ship Engineering， 2013，35（2）：85-87.