锦州9-3CEPD钻修机避让设计计算

孟凡贵，王晓雷，李 浩

(中海油能源发展装备技术有限公司 天津300452)

锦州9-3CEPD钻修机避让设计计算

孟凡贵，王晓雷，李 浩

(中海油能源发展装备技术有限公司 天津300452)

海洋平台钻井时，钻井船靠平台施工，平台上的钻修机需要让出井口区避让钻井船。由于长时间不使用钻修机，并且钻修机过高，钻修机避让多采用放倒井架的方式。锦州9-3CEPD钻修机避让时钻井船靠船方向不同，钻修机井架不能放倒，并且自身模块重量较大，同时钻修机距离平台火炬臂较近，导致传统的钻修机避让方式不能满足要求。根据锦州海域的环境情况，选取各工况下的环境条件进行计算分析，火炬对钻修机井架结构及油漆、铝层不造成破坏，确定钻修机避让时不放倒井架。

海洋钻修机 避让 火炬臂 温度

0 引 言

海洋平台钻井经常使用钻井船靠平台钻井，钻井时平台上的钻修机需要避让钻井船。钻修机由于自身模块重量较大，不能使用平台吊机吊装，需要搬迁时必须使用浮吊配合驳船作业，成本高、风险大。钻修机的避让设计为沿导轨方向移动到平台边缘，让出钻井船的覆盖区域。由于长时间不使用钻修机，并且钻修机过高，其避让都采用放倒井架的方式。锦州9-3CEPD钻修机避让时钻井船靠船方向不同，钻修机井架放倒后与钻井船的舷边干涉，因此钻修机避让时井架不能放倒，只能移动到平台边缘位置。且海洋平台上有一个火炬臂，井内的废气通过火炬臂燃烧。由于钻修机距离平台火炬臂较近，因此需要对钻修机避让位置进行设计计算。

1 钻修机避让钻井船问题分析

海洋钻修机由上底座总成、下底座总成、井架总成3大撬叠加组成，安装在海洋生产平台顶甲板上。由于各撬重量超过25t，无法用平台吊机吊装，只能自身沿导轨移动。由图1可见，平台钻井时，钻修机需要自井口中心让出11m之外，移动到平台一侧避让钻井船停靠平台钻井。

图1 海洋石油923钻井船在锦州9-3CEPD平台就位图Fig.1Schematic diagram of Offshore Oil 923 drilling ship taking its place at JZ 9-3CEPD platform

2 钻修机与火炬臂问题分析

海洋钻修机大井架放倒，井架升出平台边缘11m。根据图1显示，钻井船靠平台时，钻井船边缘距离平台边缘只有3.1m。在此情况下，钻修机井架无法放倒，只能将大井架直立。如图2所示，大井架直立状态下，与火炬臂火炬头基本平齐，距离火炬中心33m，平台火炬过大情况下，存在对于井架结构、油漆、电缆等的破坏可能。需要对该位置情况进行计算确认。

图2 钻修机避让位置图Fig.2 Schematic diagram of avoiding locations for the drilling machine

3 火炬影响区域计算

根据锦州9-3CEPD平台火炬扩散模型以及锦州海域环境条件，选取风速分别为1m/s、10m/s、40.4m/s时的火炬模型进行分析。如图3～5可以看出，不同风速条件下，火炬模型不同，对周围环境的热量扩散也不一样。因此，需要对各工况条件下火炬的热影响状况进行计算，以确认各种工况下对钻修机是否产生影响。

图3 环境风速1m/s的火炬模型Fig.3 A model under a wind speed of 1m/s

图4 环境风速10m/s的火炬模型Fig.4 A model under a wind speed of 10m/s

4 火炬对于钻修机的设计计算

钻修机主体及配套设备情况如下：

4.1 电缆情况

考虑到是夜间施工，在钻修机的各主体部分布置了相应的灯具及船用电缆，根据电缆的性能参数及120℃耐热温度，钻修机安装电缆的环境温度不能高于该值。

图5 环境风速40.4m/s的火炬模型Fig.5 A model under a wind speed of 40.4m/s

4.2 井架喷铝、喷漆技术条件

考虑到海洋环境的湿度和盐雾天气，海洋钻修机涂层体系采用环氧和聚氨酯复合涂层，随着辐射强度的增高和温度的升高，就近似于提高了腐蚀环境等级，将会加快漆膜、铝膜防腐功能的损失。一般而言，温度和辐射强度每升高10℃，防腐蚀寿命会缩短一半，对于超出漆膜、铝膜正常使用温度的部位，其寿命缩短更快。环氧和聚氨酯涂层在干燥的情况，要求温度不超过120℃。

4.3 火炬辐射及温度计算

根据锦州海域环境条件，结合ODP报告规定，选取该海域两个条件下进行计算，分别为一般泄放条件和紧急泄放条件。在钻修机设备上，选取典型的3个感受点，即高度0m，位于钻修机底部；高度9m，位于钻修机钻台；高度29m，位于钻修机井架上端距离火炬头最近处。对处于避让位置的钻修机井架和钻台的感受点经FLARESIM模拟计算，结果为：

4.3.1 一般泄放条件

一般泄放条件，指该情况为锦州9-3CEPD平台火炬长期工况下的火炬泄放，持续时间长，需要重点考虑。在该环境条件下，分别选取该海域的3种风速条件进行计算，分别为：1m/s、10m/s、40.4m/s，计算出3个感受点的辐射值及温度，如表1～3所示。

表1 风速1m/s环境下Tab.1 Under a wind speed of 1m/s

表2 风速10m/s环境下Tab.2 Under a wind speed of 10m/s

表3 风速40.4m/s环境下Tab.3 Under a wind speed of 40.4m/s

4.3.2 紧急泄放条件

紧急泄放条件，指该情况为锦州9-3CEPD平台火炬长期工况下的火炬泄放，持续时间长，需要重点考虑。在该环境条件下，分别选取该海域的3种风速条件进行计算，分别为：1m/s、10m/s、40.4m/s，计算出3个感受点的辐射值及温度，如表4～6所示。

表4 风速1m/s环境下Tab.4 Under a wind speed of 1m/s

表5 风速10m/s环境下Tab.5 Undera wind speed of 10m/s

表6 风速40.4m/s环境下Tab.6 Under a wind speed of 40.4m/s

5 计算结果分析

根据建模分析计算结果，由表1～6可以看出，一般泄放条件下对钻修机的各部分没有影响，均在合理范围之内。紧急泄放条件下，只有在风速为10m/s和40.4m/s时，感受点3在火炬的辐射值超过设计允许值，即该条件下，钻修机井架上不允许人员施工。同时，在风速为1m/s状态下，感受点3的温度值达到了107.4℃，超过漆膜的正常工作温度，此工况不能长期存在。

根据锦州9-3CEPD平台ODP报告所提供的数据，紧急泄放状态为平台应急情况，不会出现长时间紧急泄放的情况。所以，钻修机在避让位置与火炬臂的火炬是安全的，钻修机可以不放倒井架避让钻井船。

6 结 语

结合锦州海域环境条件，以及锦州9-3CEPD平台ODP报告所提供的数据，对火炬与钻修机避让工况的干涉情况进行计算。要求钻修机生产厂家在设备使用说明书中特别强调避让工况下，井架上不得施工，并且要求在井架下方特别增加不锈钢标识牌说明。

［1］ 吕事桂，杨立，李伟华. 船用橡胶电缆整体老化剩余寿命研究[J]. 船海工程，2010(4)：37-39.

［2］ 中国船级社工业产品部. 中国船级社船用电缆认可和检验验船师须知[Z]. 2001.

［3］ 马永峰，康涛，杨汉立，等. 撬装模块钻机[M]. 北京：石油工业出版社，2004.

Collision Prevention of JZ9-3CEPD Drilling Machine：Design and Calculation

MENG Fan’gui，WANG Xiaolei，LI Hao
(CNOOC Ener Tech Equipment Technology Co.，Ltd，Tianjin 300452，China)

When an offshore platform is operating，the platform drilling machine needs to leave some space for the drilling ship in the wellhead area as the latter is next to the platform．As the drilling machine is usually left unused for a long time and considering its height，the derrick is often laid down for collision prevention．However，the collision prevention direction of JZ9-3CEPD drilling machine and direction of the drilling ship are different. In addition，the drilling machine derrick is heavy and close to the flare boom of the platform and cannot be put down．So the traditional collision prevention mode cannot meet the requirements．According to environmental conditions in the Jinzhou sea area，environmental conditions under various working conditions were calculated and analyzed to make sure the flare boom do not constitute a threat to the derrick’s structure，paint and aluminum coating and the derrick do not put down in case of collision prevention of the drilling machine.

ocean drilling machine；collision prevention；flare boom；temperature

TE951

：A

：1006-8945(2015)08-0026-03

2015-07-06