钻井平台设备详解(1)
钻井平台系统介绍
钻井平台系统介绍1.序不知道从什么时候起，石油的价格节节攀升。
几乎要突破100美元心理大关了。
能源越来越紧张的今天，很多国家把目光从陆地转向了海洋。
自从世界上第一个海洋钻井平台制造出来，海洋工程有了长足的发展。
在几十米甚至上3~4000深的海底钻一口井并不是一件容易的事，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袭击。
而钻井又要保持一个相对稳定的作业环境。
才能把一根根长长的钻杆钻进海底。
钻井平台从近海到深海，主要可以分为：座底式，自升式，半潜式等。
所谓的座底式是指，平台的结构直接座在海床上，几乎和陆上钻井没多大区别。
所以它们的可钻探深度很有限。
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，这种平台可以像千斤顶一样可以升降它的高度。
它典型的特征就是3-4条腿。
高高的桁架结构。
上面安装有齿条。
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，腿就慢慢的伸到海床上。
平台就靠这几条腿站在海里了。
因为考虑到拖航的稳性，腿不能太长。
所以这种平台一般在120~150米水深的近海区作业。
半潜式，最新的已经到了第6代了。
这种平台和普通船舶一样，是漂浮在海面上的。
这样的话，它们就可以在更深的水域工作了。
它们带有2~3级动力定位系统，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不稳定状况。
2.钻井平台的发展历程海洋钻井是一个多学科的结合的行业。
先讲讲海上钻井的发展历史。
以下是摘自环球石油杂志的一篇文章《海上钻井平台的发展历程》。
当今的钻井装置发展更加现代化和人性化，对环境的保护也日益改善。
对平台的防污染，安全性能，人员的保护的要求更高。
随着各船级社和国际组织如，ABS ， DNV ，CCS， IMO ，MARPOL ，HSE ，NORSOK ，USCG， SOLAS ，NMD 等对条款的不断更新，对平台的要求也越来越高。
钻井平台介绍
半潜式平台
半潜式钻井平台
SPAR平台
顶部模块，筒体、系泊系统、 立管（生产、钻采、输油）组 成 稳定性和运动性能好； 工作水深500米~1700米； 第一代是筒柱形、第二代桁架 型、第三代集束型和WET TREE 型 全球共有18座
采油平台种类
FPSO Unit（采油船）
全称浮式生产储存卸货装 置，是一座“海上油气加 工厂”把来自油井的油气 水等混合液经过加工处理 成合格的原油或天然气， 成品原油储存在货油舱， 到一定储量时经过外输系 统输送到穿梭油轮。其作 业原理是﹕通过海底输油 管线接受从海底油井中采 出的原油，并在船上进行 处理，然后储存在货油舱 内，最后通过卸载系统输 往穿梭油轮。
Jack-up Platforms - Thick-walled Members and Joints
Jack-up Platform - Designed and Fabricated by Keppel
Shanghai, China
Tubular connections and jacking system
4、升降装置
部位
升降结 构 钢板 钢板
重量
钢板屈服强 度
1100 吨 650 吨
355 MPa 500 MPa
1750 60Hz 总重 吨 600伏（三相交流电） 1800转/分，电压
升降装置
齿条 三个桩腿共有36个驱动齿轮（每个桩 腿有4根齿条，每个齿条装有3个驱动 齿轮） 每个齿轮运动时承载198吨，静载 396吨。 运动速度0.5米/分钟 驱动齿轮
3、将安装好桩腿段和钻井架的船体放入水中
4、利用浮吊进行桩腿的驳长对接工作
自升式钻井平台
船型及设计
主要船型有新加坡吉宝船厂的Keppel Fels B Class,美国F&G公司的Super M2以及JU2000/JU2000E，荷兰 MSC公司的Gusto CJ系列（CJ46/CJ50/CJ70，设计作业水深不同），
分类
沉垫式桩靴式
圆柱式
沉垫式将自升式钻井平台的所有桩腿固定在一个桩基系统上。沉垫式桩基结构主要有两大优势：第一，面积 更大，因此所受轴向压力小于桩靴结构，这在土质不能承受较大轴向压力时显得尤为重要。第二，在漂浮拖航模 式下，沉垫式桩基提供更大浮力，相应提高了钻井平台的载重能力。
沉垫式桩基结构的主要缺点是对于不平坦或具有较大斜面的海底并不适用。
带有独立桩靴的桩基结构的桩靴数量与桩腿数量相同。桩靴式桩基结构最大的优势在于能够适应不同的海底 地形。除此之外，桩靴的压载并没有严格的顺序要求。
目前，主流自升式平台多采用桩靴式桩基系统，避免了在软土层地区作业时桩腿插入太长影响作业深度，同 时也提高了插桩和拔桩作业时安全性，一般这种桩靴底部会做成突起的过渡形状，像一个小锥形的头部，方便入 泥的功用，桩靴上一般自身带有冲桩系统。
美国Letourneau公司的Letourneau 116系列等。我国自升式钻井平台起步较晚，少数设计公司在此方面取 得一定进展，例如由深圳惠尔海洋工程有限公司完成的HYSY936自升式钻井平台设计项目是由中国人对深水自升 式钻井平台首次进行完整的详细设计，整个设计达到了世界一流水平。
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自升式钻井平台
用于海洋油气勘探开发的自升式平台
01 平台介绍
03 作业模式
平台抛起锚作业第一章 海上钻井平台与三用拖轮简介第1章
第一章 海上钻井平台与三用拖轮简介一、海上钻井平台简介（一）自升式钻井平台（Jack up rig ）（图1-1-1）：由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。
工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷，完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。
（二）半潜式钻井装置（Semi-submersible drilling rig ）（图1-1-2）：一船情况下半潜式钻井装置由8个锚缆系泊，每个角两根锚缆。
二、海上系泊系统简介（一）悬链锚腿系泊浮筒（CALM buoy ）：由4根或多根锚缆以相同的夹角系固，通常锚缆均有一定的悬垂度，船舶通过一根系泊缆系在浮筒上随风旋转。
（二）单锚腿系泊浮筒（SALM buoy ）：通过一根锚缆将浮筒系到海底的锚点上，此锚点可以是重力式的或是打桩式的。
（三）转塔系泊系统（Turret mooring system ）（图1-2-1）：此系统常用于在恶劣天气下FPSO 或FSO 的系泊，使用多根锚缆接到转台上，FPSO 或PSO 在风流的作用下绕转台旋转。
（四）多点系泊系统（Spread mooring system ）：在海况较好的情况下用于FPSO 和FSO 的系泊，通常将锚缆直接连到船舶的船首和船尾。
随着海洋石油由浅海至深海的开发，系泊系统也逐渐发生变化。
水深越深锚链的悬垂长度也越长，锚链的重量也在相应的增加，最后平台将难以承受如此大的重量。
为解决此问题，开始由单纯的锚链系泊变成锚链与钢缆的组合，把锚链铺在海底，在其两端接上钢缆，其中一端接锚另一端接平台，在悬垂的地方换上钢缆，相比锚链而言轻了一些。
但在一些超深的水域钢缆的重量也已超过平台的承受能力，为解决此问题更先进的系泊技术出现了：将钢缆换成合成纤维缆，区别在于图（1-2-1）锚缆有一定的悬垂度，并且在海底有一定的水平长度，图(1-2-3)为绷腿系泊系统（taut leg mooring system ），其系泊锚缆与海底有一定的角度，它承受水平与垂直方向的分力。
钻井平台设备详解(1)
钻井设备- Swivel & Top driver前面我们已经知道了，钢丝绳穿过定滑轮组和动滑轮组，动滑轮组因此可以上下自由的运动。
但是问题出来了，上下垂直方面可以很方便的运动，但是我们钻井，还需要旋转的力，也就是钻杆是旋转的，我们的滑轮组不可能跟着一起转，否则之间的钢丝绳估计会绞得像麻花。
这是swivel的其中的一个作用，同时我们也知道，钻井需要钻井液，试着想一想，钻杆在哪里高速的旋转着，我们如何把钻井液-泥浆送到钻杆的中空的空间去呢？这是swivel的另外一个重要作用- 泥浆进入钻杆的最初的通道。
如下图，泥浆经高压软管—鹅颈管goose neck—进入swivel。
要起到以上两个作用，swivel的结构就基本上知道一二了。
如下面的彩图，在swivel的本体中，下部的杆swivel stem通过滑动轴承-锥形和本体形成相对运动，本体同时承受侧向力和向下的拉力。
同时杆的顶部和本体上部形成密封空间，泥浆经鹅颈管进入此密封空间，在经空心的杆进入钻杆。
空心杆下部为API螺纹接头，可以和钻杆拧接。
好了，我们现在可以把swivel改造一下---给它加上能够使swivel stem旋转的动力。
如何改造，很简单，加电机和齿轮。
怎么加？我们可以想象一下，既然要使swivel stem旋转，那么我们在swivel stem上加一个大的齿轮，如同汽车的轮子一样，中间杆是swivel stem，轮子是齿轮。
在齿轮的一侧再加一个由电机带动的齿轮，它们啮合在一起。
这样一来，swivel stem就可以在电机的带动下旋转起来。
同样地，为了平横侧向力，以及增加旋转的扭矩，在齿轮的另一侧也加一个电机带着的齿轮。
下图是齿轮箱：然后加上必要的润滑设施和结构部分，以及导向机构。
它有了一个新的名字Top driver，也叫power swivel。
很显然，Top driver与swivel的区别，swivel是它的一部分。
事实上，Top driver 要比上面写的复杂的多。
试析自升式钻井平台钻井包介绍
试析自升式钻井平台钻井包介绍1 自升式钻井平台及钻井包主要系统介绍按系统及区域划分，平台主要由提升、悬臂梁滑移、钻井包（含水泥、泥浆、井控、管件作业等系统）、发电机及其配电、生活区及通风空调系统、内外通讯等系统组成。
钻井包作为实现钻井平台核心功能的重要区块，其功能的实现及过程安全控制，在整个平台完工调试中占有极其重要的地位。
以Letourneau workhorse自升钻井平台为例，钻井包主要含钻井控制系统、钻井甲板管件作业系统、高低压泥浆系统、干粉及其控制系统、井控系统、水泥等系统。
1.1 钻井控制系统钻井控制系统采用主流钻井AMHPION控制系统，此系统由操作人员自设备操作终端-钻井椅输入指令，信号采集-输入/输出模块进行信息收集，信息处理器-单板机进行信息集中处理，不间断供应电源确保电源供应以实现系统的持续运行，而且系统提供延展、备用接口，供客户进行设备更新或升级选择。
1.2 管件作业系统（Pipe Handling System）及简要工作流程管件作业是钻井系统重要作业环节，主要由钻井绞车（Drawworks）、顶驱（Top Drive）、管吊（Pipe Handing Crane）、猫步机（Catwalk Shuttle）、铁钻工（Rough Neck）、猫头（Cathead）、转台（Rotary Table）及排管机（Pipe Racking system）等设备组成。
整个钻井平台的管件作业分为井口（Tripping）及离线（Offine Standbuilding）两部分：首先，作业以管甲板为起点，采用特殊夹管器（Gripper yoke）作为专用工具，管吊将钻具（钻杆、钻铤等）吊起放置于猫步机;其次，操作人员自钻井椅操作设备，猫步机配合排管机将单根钻具送入钻井甲板狐狸洞，铁钻工完成上扣作业，排管机将接好的整柱钻具放入排管器，重复上述作业，完成管件的离线储备作业，供增加钻深时管件接长使用。
移动式钻井平台的介绍
移动式海上钻井平台介绍及新技术的运用一，概述海洋占地球表面积70. 9%,平均深度约为3 730 m, 90%以上的水深为200 m~6 000 m,大量海域面积的资源尚待开发,尤其是石油、天然气等重要经济、战略物资。
据地质学家预测,海底石油天然气总储量约2 500亿吨。
我国是一个海洋大国，在约300万平方公里的海洋辖域内蕴藏着丰富的石油和其它重要资源。
加强开发我国海底石油资源对我国的经济发展有着十分重要的意义。
这就需要一批适合我国海洋石油开采的装备，所以首先对海上石油开采装备，即海上钻井平台进行初步了解显得很必要。
二，平台类型介绍在海上油田的勘探开发过程中，不论是在勘探阶段钻勘探井，还是在开发阶段钻生产井，均要在海上石油钻井平台上进行作业。
海上石油钻井平台大体上可分为固定式和移动式两大类。
固定式钻井装置包括：桩基（导管架）式平台和重力式平台，用于深水作业的顺应式平台，如牵索（绷绳）塔式平台、张力腿式平台、浮力塔式平台；用于浅水作业的人工岛。
移动式钻井装置包括坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船、张力腿式平台和牵索塔式平台。
鉴于我国的海上石油钻井平台大多采用移动式平台，所以重点对各种移动式平台的特点进行探讨。
1，坐底式钻井平台是一种由沉垫（浮箱）、立柱、上层平台（甲板）和抗滑桩等部分组成的移动式平台。
坐底式钻井平台工作时，先由拖轮将其拖至井位，然后灌水下沉，沉垫坐底后，打好抗滑桩，就可钻井作业。
由于坐底式平台甲板高度固定，其工作水深较浅（一般为5m到30m），因而适宜在极浅海区打探井。
这种平台钻垫坐在海底，只要海底土壤密实、平坦无严重冲刷，是比较稳定的，另外平台上设有抗滑桩，可提高平台的坐底稳定性。
坐底式钻井平台的优点是能提供稳定的钻井场地，移动性能好，而且改装后可作为采油平台、储油平台、生活与动力平台等。
缺点是上层平台高度固定，不能调节，工作水深有限；拖航时阻力大；当海底冲刷严重时，钻井易移位，需要采取防滑移、防冲刷及防淘空等措施。
钻井平台功能及结构介绍
提供给员工休息和住宿的场所，通常配备床铺、桌椅和储物柜等设施。
餐厅
为员工提供餐饮服务的场所，一般配备桌椅、餐具和食品加工设备等。
04
钻井平台的操作流程
钻探操作流程
钻探操作流程
钻井平台的主要功能是进行钻探作 业，包括钻孔设计、钻机安装、钻 进、取芯、钻孔冲洗等步骤。
钻孔设计
根据地质勘探要求和工程需要，设 计钻孔的深度、角度、位置等参数 。
深海化
随着石油和天然气资源的不断开发，未来钻井平 台将向深海领域发展。这需要加强平台的设计和 建造技术，提高平台的稳定性和耐久性，以应对 深海环境的挑战。
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VS
钻井平台的基本结构
钻井平台通常由井架、钻机、泥浆循环系 统、动力系统、储油系统等组成。井架是 平台的支撑结构，钻机是进行钻孔作业的 核心设备，泥浆循环系统用于清洗钻孔并 携带钻屑，动力系统为平台提供电力和推 进力，储油系统用于储存原油和燃料。
展望未来钻井平台的发展趋势
智能化
随着科技的发展，未来钻井平台将更加智能化。 通过引入自动化控制系统和智能化设备，可以提 高钻井效率、降低人工成本，并提高作业安全性 。
餐饮服务
提供健康的餐饮服务，确保平 台上人员的营养需求得到满足。
Hale Waihona Puke 安全措施采取必要的安全措施，如消防 设施、紧急逃生路线等，确保 平台上人员的人身安全。
05
钻井平台的维护与保养
定期检查和维护
01
02
03
定期检查
钻井平台应定期进行全面 检查，包括结构、机械、 电气和液压系统等，确保 各部件正常工作。
03
钻井平台的主要结构
钻井设备结构
钻井设备介绍
线）
48.Ram BOP （闸板防喷器） 49.Rathole （大鼠洞） 50.Rotary Hose （钻井水龙带） 51.Rotary Table （转盘） 52.Slips （卡瓦） 53.Spinning chain （旋转上扣链） 54.Stairways （楼梯） 55.Standpipe （立管） 56.Surface Casing （表套） 57.Substructure （底座） 58.Swivel （水龙头） 59.Tongs （大钳） 60.Walkways （过道） 61.Weight Indicator （指重表）
Casing—套管
Conductor 、Surface Casing、 Intermediate Casing、Production Casing、Liner Certify the grade、wall thickness、 joints， Measure the length，Drift the casing，clean the thread
DRILLING EQUIPMENT 石油钻井设备
现代钻井设备介绍与分类
8月, 2014
General
1、合同主体……………………………….…………5 2、附录A 工程技术规范……………………………60 3、附录B 承包商钻机和相关设备的详细规格……64 4、附录C 承包商人员………………………………232 5、附录D 承包商和甲方职责………………………242 6、附录E 钻井作业井场建设技术规范……………251 7、标书附件…………………………………………268 8、附件G 钻机&设备检测和评定…………………302
缆）
3.Drilling Line（钻井大绳） 4.Monkeyboard （井二架层平台台）） 5.Traveling Block （游车） 6.Top Drive（顶驱） 7.Mast（井架） 8.Drill Pipe（钻杆） 9.Doghouse（司偏钻房休）息房） 10.Blowout Preventer（防喷器） 11.Water Tank （水箱罐） 12.Electric Cable Tray （电缆托盘）） 13.Engine Generator Sets（发电机组） 14.Fuel Tank （储油罐） 15.Electrical Control House （电气控制房） 16.Mud Pumps （泥浆泵） 17.Bulk Mud Component Tanks （泥浆
钻井平台简介
钻井平台简介常文恭钻井平台（DWP）是座落在井口平台（WHP）顶甲板上，完成油井钻井和修井的设备。
钻井平台由钻井设备模块（DES）,钻井支持模块（DSM）和散料储藏设备（BSF）组成。
钻井设备模块由井架（Mast），钻台（Drill floor）和基座（Substructure）构成。
井架是一个约50米高的钢结构，重100-200吨。
顶部装有天车（Crown block assembly）,约7000米钢丝绳，挂游车大钩（Travelling block）,挂顶驱（Top drive）顶驱是钻井核心设备，全自动液压驱动，价格昂贵。
钻台是一个约16米*18米重达5-6百吨的可以在基座上滑动确定井位的钢结构模块，主要设备均安装在其上。
如：主绞车（Drawworks）用于提升大钩和顶驱。
转盘（Rotary table）旋转联接钻管。
高压管汇（High pressure manifolds）联接高压泥浆进出，固井高压水泥进出，防井喷系统联接。
防井喷控制系统（BOP control system）.泥浆回收系统（Mud treatment systems）有振动筛（Shale shaker）,除泥沙，除钻屑，除害气柜及设备。
基座是一个可以在甲板轨道上滑动，支持钻台和井架的钢结构。
DES模块上，各种类型的机动，液动，气动和各个电气控制柜，用不同电缆，不同管线，组成一座自动控制的钻井设备。
钻井支持模块（DSM）是为DES模块钻井提供电力，高压泥浆，设备仪表控制空气的机电设备模块。
主要设备：柴油发电机组，（4 x 1000KW）高压泥浆泵（HP Mud pumps）每台功率1200KW，约40吨。
空气压缩机及干燥器（Air compressors & air dryer）泥浆混合泵，输送泵，增压泵泥浆储存柜，混合柜，泥浆枪，搅拌器。
电气开关控制系统设备。
空调设备及系统消防系统。
顶甲板为钻杆存放区。
DSM模块也是一个机管电仪组成的自动化大设备。
《钻井平台简介》课件
钻井平台为海洋资源的可持续开发提供了技术支持，促进了海洋经济 的繁荣发展。
科研与教学
通过钻井平台的钻探数据，科学家可以深入了 解地球内部的结构和组成，为地震预测、矿产
资源评估等领域提供科学依据。
科研与教学方面的应用进一步拓展了钻井平台的用途 ，为人类探索地球和推动科技进步做出了贡献。
钻井平台在科研领域具有广泛的应用价值，为 地质学、地球物理学等学科提供了重要的研究 手段。
防爆设施
防止爆炸和火灾事故对人员和设备的 危害。
环保设施
处理钻井液和废弃物，减少对海洋环 境的污染。
03
CATALOGUE
钻井平台应用
油气勘探
钻井平台在油气勘探中发 挥着关键作用，通过钻探 获取地层中的石油和天然 气资源。
钻井平台具备深海钻探能 力，可深入海洋盆地进行 勘探作业。
ABCD
钻井平台能够快速部署， 为勘探项目提供高效、经 济的钻探解决方案。
钻井平台的应用提高了油 气勘探的效率和成功率， 为能源开发提供了重要支 持。
海洋资源开发
01
钻井平台不仅是油气勘探的重要工具，也是海洋资源开发的重要平台 。
02
钻井平台可以用于开采海洋矿物资源，如锰、铁、铜等，为国家的资 源需求提供保障。
03
钻井平台还可以用于海洋养殖业，通过深海养殖获得高品质的海产品 。
用于循环钻井液，清洗钻头和 冷却钻头。
钻头
用于破碎地层，形成钻孔。
井口装置
用于控制钻孔的开闭和安装井 下管柱。
支撑结构
桩基
支撑整个钻井平台的重量，将其固定在海床 上。
立柱
连接桩基和甲板，传递载荷。
甲板
提供工作和生活空间，承载各种设备和人员 。
钻井平台设备操作方法有
钻井平台设备操作方法有钻井平台设备是一种特殊的设备，它被用于在海洋上进行钻井作业。
这个设备通常包括许多重要的部件，如井口防喷罩、钻塔、顶驱、钻头、毛管等，这些部件都是非常重要的，如果操作不当，会导致事故的发生。
下面我将详细地介绍钻井平台设备的操作方法。
1. 井口防喷罩的安装和使用井口防喷罩用于控制井口的喷发压力，防止井口的泥浆喷出。
首先要安装井口防喷罩，然后将防喷罩放置在井口上，并通过控制系统进行控制。
当需要钻头进入井口时，必须先打开防喷罩，再通过深度控制系统将钻头慢慢的放入井口。
2. 钻塔的操作钻塔是钻井平台设备中最重要的部件之一，钻塔的作用是支撑钻杆，使钻杆能够转动，并控制钻头的位置和深度。
在钻井作业中，必须掌握钻塔的操作方法。
钻塔的操作主要包括上下移动、水平旋转、角度调整等。
在进行钻井作业中，钻塔的操作一定要非常的谨慎，必须定期检查钻塔的各个部件是否运行正常，如有异常现象及时修复或更换。
3. 顶驱的操作顶驱是钻井平台设备的重要组成部分，其作用是使钻头不停转动，提供足够的压力，以保证钻探的顺利进行。
顶驱的操作方法包括托盘旋转、提升、下降、顶压、碾压等操作。
在使用顶驱的时候，必须要注意安全，必须要定期进行检查和维护，如出现异常现象，及时修复或更换。
4. 钻头的操作钻头是钻井平台设备中最重要的部件之一，钻头的操作也是非常关键，如果不注意操作方法，容易出现危险。
在进行钻井作业时，必须注意钻头的选型，钻头的选型必须要根据不同的钻探进度和地质条件选择相应的钻头。
钻头的操作主要包括钻进、回转、取样、间钻等操作。
5. 毛管的操作毛管是用于在钻井过程中将岩芯从钻杆中取出的设备，毛管的操作必须要掌握，这样才能有效的将岩芯取出，并进行分析和测量。
毛管的操作主要包括安装、调整、取芯等操作。
在实际操作过程中，用户必须按照操作规程进行操作，并严格遵守操作规程中的安全要求，铭记“安全第一，预防为主”的操作原则。
除了掌握设备的操作方法外，还应定期检查和维护设备，确保设备的工作状态处于最佳状态。
钻井平台设备 图解 1
bull nose：用来封住casing string的钢板（焊在下端部），球面形或半椭球形，像个牛鼻子。
有的直接用个带螺纹的塞子塞住的。
好像是用来做泥浆循环实验。
cathead：在drill floor上的cat head用来辅助吊sand line的，如下图红色的cat head，顶部的轮子下面有个液压泵，旁边的轮子可以像合页一样转动，用来调整拉拽的角度。
还应该有根钢丝，一端绕过旁边的轮子和顶部的轮子，固定在另一端（和旁边轮子对过的一边），使用的时候顶部的轮子在液压泵的推动下向上移动，钢丝的来拽距离是上面轮子移动距离的两倍。
这种形式的cathead目前广泛应用在平台和钻井船上。
cat walk：在船上的catwalk大家都知道的吧，在平台上也有类似的结构。
在钻井系统中指的是和vee-door下面的pipe ramp链接的窄长平台，用来运送钻井所需的工具、管子等这个图是陆地上catwalk。
图中是工人在上面选管子准备运到drill floor上。
dog house：dog house 又叫boiler house这个只有在陆地钻井时看的到，就是一个在拖车上的小房间，或是在卡车上分割出来的小房间。
里面摆放杂物或休息的地方，实在像个狗窝。
在陆地钻井的时候可以把设备、工具都装车上方便移动，就连derrick都可以装车上（横着放），运到指定地点后再竖起了。
在平台上和船上是没有的。
finger board：在derrick上用来扶持接好的drill pipe和coller的。
因形状像人的手指而得名。
这是陆地上的derrick。
在平台和钻井船上，finger board是在derrick的里面的。
见下图这些大手指上还有些小手指，管子运过来的时候会自动打开，（图中正在打开，管子放好后会关闭）有了这套系统，就不需要monkey board了。
这套系统既节省的大量时间，又不需要很多劳动力，据说可以提高25％的效率，而造价只占整个rig的1％。
中国海洋石油总公司钻井平台装备
3.渤五、渤七自升式钻井平台
ห้องสมุดไป่ตู้
3.渤五、渤七自升式钻井平台
3.渤五、渤七自升式钻井平台
3．平台拖航，升降参数
（1）平台升降： 平台升降能力：52 120千牛（5 314.76吨）。 平台支承能力：63 496千牛（6 474.76吨）（渤七）。 64 476千牛（6 574.76吨）（渤五）。 平台升降速度：14米／小时。
140冲／分。 （8）柴油机：D399型，5台，输出功率为975千瓦／台（1 325马力／台）。
2.渤海六号自升式钻井平台
渤海六号是一九七九年由伯利恒一新加坡私人有限公司于新加坡建造 的一艘非自航移动自升式海上钻井装置，美国船级社（ABS）划为※A1级 自升式可移动钻井装置。 1．平台尺寸和性能 （1）平台形状：呈矩形驳船式结构。 （2）桩腿数量：三条桩腿。 （3）桩腿形状：圆柱形桩腿，外径为3.66米。 （4）平台型体尺寸：
1.渤海四号自升式钻井平台
渤海四号是一九七七年由日本日立船厂制造的一艘非自航移动自升式海上钻井装置。于
一九七七年由美国船级社（ABS）划为※A1类海上钻井装置。
1．平台尺寸和性能
（1）平台形状：呈三角形。
（2）桩腿数量：三条桩腿。
（3）桩腿形状：为三角形桁架结构，底部带有桩靴。
（4）平台型体尺寸：
六年改为悬臂式钻井平台，两条钻井平台，都由美国船级社（ABS）划为※A1类海上钻
井装置。
1.平台尺寸和性能
（1）平台形状：呈三角形。
（2）桩腿数量：三条桩腿。
（3）桩腿形状：三角形桁架式桩腿，底部带有桩靴。
（4）平台型体尺寸：
平台长度：64.72米。
桩腿总长：109.83米。
钻井平台船用泵讲义
第三章钻井平台船用泵第一节钻井平台船用泵的分类和总述泵是用来提高液体机械能的设备。
按照工作原理，泵主要分为：容积式泵——靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体，并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加（包括往复泵和回转泵）；叶轮式泵——靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体（如离心泵、轴流泵和漩涡泵）；喷射式泵——靠工作流体产生的高速射流引射流体，然后再通过动量交换而使被引射流体的能量增加。
按照使用用途，泵又可以分为：主海水泵、淡水泵、滑油泵、燃油供给泵、压载泵、舱底泵、消防水泵、泥浆泵以及总用泵等。
为了表明泵的性能，在泵的铭牌和说明书上通常都给出了以下性能参数：第二节往复泵的基本结构、工作原理和特点一．平台上常用往复泵介绍：钻井平台上常用的往复泵又可分为柱塞泵和活塞泵，主要包括：泥浆泵、固井泵、舱底泵、锅炉上水泵和一些柱塞式的液压油泵等。
二．往复泵的分类：按照作用方式不同通常往复泵可分为：单作用泵、双作用泵和三作用泵，如图3－1所示；钻井平台通常使用的是三缸单作用和单缸双作用或双缸四作用（曲柄夹角90°）泵。
单缸作用泵单缸双作用泵三缸三作用泵图3－1三．往复泵的基本结构：往复泵通常是由液力端和动力端组成液力端一般包括：活塞、活塞杆、泵缸、泵阀和空气室等；动力端包括：电动机、传动链条（皮带）曲柄连杆等机构组成。
1．泵阀：泵阀的类型：吸入阀和排出阀，靠作用在阀上下压差自动启闭，形式有盘阀、环阀、锥阀、球阀(ball valve)等（a ）盘阀（b ）环阀（c ）锥阀（d ）球阀1．阀座；2.阀；3.导向杆（套）；5.升程限制器图3－21）盘阀和环阀：适用于常温清水、低粘度油或其它粘度不大的介质。
易于加工而且耐磨，应用广泛。
环阀的阀隙过流周长较大，较适合于大流量的场合,但刚性较差，不宜在高压下使用。
2）锥阀：刚性好,阀阻力小,适于输送黏度μ较大的液体及压力p 较高的场合。
钻井平台介绍
二.钻井模块简介
钻井模块主要包括三大部分： 钻井系统 悬臂结构 滑移系统
钻井模块
游车
大钩 天车 井架 铁钻工
钻井绞车 固绳锚
钻井模块
司钻控制室
顶驱 转盘
滑移系统液压油缸 防喷器
钻井模块
ห้องสมุดไป่ตู้泥浆循环系统
泥浆净化系统
泥浆泵
泥浆泵
振动筛
除泥器
离心分离机
船体模块
三.船体模块简介
1、船体 全长:65.25 M 全宽:64.00 M 船高: 08.00 M 双层底高: 01.50 M 总重约:3700吨
2、生活区域 4层，左右对称式结构 每层高3.2米 居住100人 结构总重400吨
3、直升机平台 最大外径约26米 高约14米（距甲板） 直升机平台约100吨
船体模块
船体样图
同类项目现场施工照片
管系模块
四.管系模块简介
主甲板管系
盐水 基油 钻井水 饮用水 低压泥浆
舱底
燃油管
管系模块
机舱设备及管系
燃油管汇 灭火器
管系模块
钻井甲板下管系
电气模块
五.电气模块简介
电气模块
电控系统
主要为Drilling system的变频控制， 以及其他各个系统 的驱动控制。
电气模块
全船管理系统
作为全船的管理控制核 心，需要和全船所有系 统有稳定的通讯联系以 及单体的重要设备有I/O 信号口连接。实时监控， 保证全船安全工作。
升降模块
一、升降模块简介 该模块主要包括以下三部分: 1. 升降机构(Jacking System) 2. 固定框架(Fixed Frame) 3. 桩腿及桩靴(Leg & Spudcan)
中石化胜利油田海洋钻井公司海上平台设备简介
主要装备
防喷设备： 泥浆净化设备 ：
防喷器控制系统：FKQ6406A 防喷器控制系统：FKQ6406A 振动筛：2 GJZS振动筛：2台GJZS-1 1250rpm 工作压力：21MPa； 工作压力：21MPa； 除砂器：1 除砂器：1台ZCSQ250*2 电机功率：18.5KW 电机功率：18.5KW 1460rpm 漏斗直径250mm， 漏斗直径250mm，
设计标准 ：
最大作业水深： 6.8 m 最大钻井深度：7000m 风速： 12 m/sm
最大可变载荷 ：
钻井状态：1280 T 拖航状态：769 T
载荷 ：
大钩负荷： 450 T 转盘负荷：450 T
起居生活区 ：
可供94人居住
WE MUST DO BETTER
主要装备
动力设备：
柴油机组 ：4台CAT3516 1000 rpm 发电机组 ：4台SR4B 1100kw 1485KVA
WE MUST DO BETTER
主要装备
防喷设备： 泥浆净化设备 ：
防喷器组： 振动筛：2 COBRA振动筛：2台COBRA-S 1套SFZ1310A单闸板防喷器 SFZ1310A单闸板防喷器 L×W×H=96“×68”×72“ H=96“×68”× 工作压力70 工作压力70 Mpa HP: 2.5KW 1800rpm 1套SFZ1310双闸板防喷器 SFZ1310双闸板防喷器 除砂器：1 除砂器：1台ZCNQ 工作压力70 工作压力70 Mpa 1套FW1305万能防喷器 FW1305万能防喷器 0.2-0.4Mpa 120M3/H 0.2工作压力35 工作压力35 Mpa 除泥器：1 除泥器：1台ZCNQ 8斗 防喷器储能器控制器： 1套FKQ6406 充氮压力7Mpa 正负0.7 充氮压力7Mpa 正负0.7
钻井平台吊车吊车
吊车的液压马达
? 本平台的液压马达为斜轴式轴向柱塞马达 ? 马达的基本结构图如下所示：
柱塞
吊车的液压马达
拆下液压马达
安装液压马达
吊车的液压马达
? 轴向柱塞式液压马达的工作原理：圆盘和配油盘固定不动，柱塞 可在缸体的孔内移动。柱塞中心线和缸体中心线相交一个倾角。 高压油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，高压腔的柱塞被顶 出，压在圆盘上。圆盘对柱塞的反作用力F分解为轴向分力Fx和垂 直分力Fy。Fx与作用在柱塞上的液压力平衡，Fy则产生使缸体发 生旋转的转矩，带动轴转动。液压马达产生的转矩应为所有处于 高压腔的柱塞产生的转矩之和。
吊车的刹车机构
? 吊车的刹车机构：大钩、扒杆滚筒在没有操作时处于刹车状态，只 有当滚筒操作时，刹车才会在液压油的作用下打开，使滚筒动作， 刹车为常闭式刹车。而旋转刹车只要电机，其刹车由专门油路使其 处于常开位置。另扒杆滚筒还设有自锁棘爪以保证扒杆滚筒在刹车 损坏的情况下，也不会自溜。
刹车片
拆下刹车片
吊车的刹车机构
刹车箱中心轴
安装刹车 箱
吊车的变速机构
? 变速箱结构：变速箱为行星齿轮变速机构。行星齿轮变速箱为内齿 圈固定的行星变速器，减速箱为两级减速。第一组行星齿轮系与刹 车箱相连，第二组行星齿轮系带动外面的齿轮运动，从而实现吊车 的驱动。
吊车的变速机构
行星齿轮系
吊车的变速机构
第二级行星齿轮
吊车的液压系统
油马达停止运转。
? 变幅机构的工作原理与起升机构基本相同，而旋转机构的工作原理 较之起升机构更为简单。在控制油路中，变幅机构和旋转机构公用 一个操作手柄（12），操作手柄的前后左右动作分别表示变幅机构 的上下运动（L1）和（L2）以及旋转机构的顺时针或逆时针（S1） 和（S2）。其中在变幅机构的控制油路中设有吊臂降落低位极限限 制两位四通电磁阀（SV5），当吊臂降落至极限位置时，该阀断电， 变幅油马达停转。变幅机构的上扬幅度受限位阀（13）限定，当达 到最大上扬幅度时，该阀使得控制油路（L2）回油箱，从而使变幅 油马达停转。除此之外，变幅机构的运转原理几乎与起升机构相同 。正常情况下，旋转机构采用两个二通阀（13）实现限位，分别限 制顺时针和逆时针的旋转幅度，同时，还设置有手动限位控制阀（ 10），用以随时控制旋转机构的停转。
国外先进超深井钻井设备介绍
国外先进超深井钻井设备介绍（上）一、国外第五、第六代钻井平台(船)配备超深井钻井设备的主要技术特点(1)钻井设备的动力源为长寿命、少维修、低排放(电脑控制的电喷技术)的大功率柴油发电机机组；(2)钻井设备(含钻机绞车、转盘、TDS和泥浆泵等)采用大功率(钻机绞车驱动功率一般≥3,000hp~7,200hp；单台泥浆泵驱动功率一般≥2,200hp；TDS功率一般≥1,000hp)、数控变频驱动技术；而静液驱动由于驱动马达尺寸小、重量轻、旋转惯性力小、恒功率调速范围大、便于安全控制负荷等一系列优点，也是采用和发展的重点。
(3)钻井设备(含钻机绞车、转盘、TDS和泥浆泵等)采用双套装备，便于采用梯度钻井工艺技术以明显节约钻井施工时间。
(4)浮动式钻井的水下钻井设备配备了五高性能：①高抗弯能力的联结器和套管头：为适应超深水钻井，.防喷器组下联结器和套管头均采用了高抗弯能力的设计，如维高(Vetco )公司18-3/4 in ExF H4型联结器的抗弯载荷：3.1百万ft-lbs；卡姆伦(Cameron)生产的卡爪式联接器在10,000psi工作压力和2,000千磅拉力下的弯矩(ft-lb)为10.3百万ft-lbs。
②高强度和耐压浮力块的隔水管：为适应超深水钻井，相应研制了高强度和耐压浮力块的隔水管。
③高张紧力的隔水管张紧器；如Shaffer的双缸型隔水管张紧器张紧力达250千磅(补偿行程66ft)。
④高可靠度的BOP组第4代数字编码控制系统。
⑤高可靠度ROV。
配合海底BOP控制，发展了适应海底用ROV控制(配合海底蓄能器)的控制系统等。
(5)浮动式钻井的水面钻柱运动补偿器系统采用游车型或天车型大补偿能力…600,000lbs(2,670kN) ~ 1,000,000 lbs(4,450 kN ) ‟和长补偿行程…20ft(6.1m)~ 25 ft(7.62m) ‟。
(6)浮动式钻井的立管采用专用立式(或卧式)储存的起重、运送和排放系统。
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钻井设备- Swivel & Top driver前面我们已经知道了，钢丝绳穿过定滑轮组和动滑轮组，动滑轮组因此可以上下自由的运动。
但是问题出来了，上下垂直方面可以很方便的运动，但是我们钻井，还需要旋转的力，也就是钻杆是旋转的，我们的滑轮组不可能跟着一起转，否则之间的钢丝绳估计会绞得像麻花。
这是swivel的其中的一个作用，同时我们也知道，钻井需要钻井液，试着想一想，钻杆在哪里高速的旋转着，我们如何把钻井液-泥浆送到钻杆的中空的空间去呢？这是swivel的另外一个重要作用- 泥浆进入钻杆的最初的通道。
如下图，泥浆经高压软管—鹅颈管goose neck—进入swivel。
要起到以上两个作用，swivel的结构就基本上知道一二了。
如下面的彩图，在swivel的本体中，下部的杆swivel stem通过滑动轴承-锥形和本体形成相对运动，本体同时承受侧向力和向下的拉力。
同时杆的顶部和本体上部形成密封空间，泥浆经鹅颈管进入此密封空间，在经空心的杆进入钻杆。
空心杆下部为API螺纹接头，可以和钻杆拧接。
好了，我们现在可以把swivel改造一下---给它加上能够使swivel stem旋转的动力。
如何改造，很简单，加电机和齿轮。
怎么加？我们可以想象一下，既然要使swivel stem旋转，那么我们在swivel stem上加一个大的齿轮，如同汽车的轮子一样，中间杆是swivel stem，轮子是齿轮。
在齿轮的一侧再加一个由电机带动的齿轮，它们啮合在一起。
这样一来，swivel stem就可以在电机的带动下旋转起来。
同样地，为了平横侧向力，以及增加旋转的扭矩，在齿轮的另一侧也加一个电机带着的齿轮。
下图是齿轮箱：然后加上必要的润滑设施和结构部分，以及导向机构。
它有了一个新的名字Top driver，也叫power swivel。
很显然，Top driver与swivel的区别，swivel是它的一部分。
事实上，Top driver 要比上面写的复杂的多。
除了swivel以外，它还包含以下几个部分：1.pipe hander – -用于处理钻杆。
2.riser hander ---用于处理隔水套管riser3.Extractable dolly ---用于Top-driver的导向，它使得top driver可以在derrick上的导轨上自由上下滑动。
4.Torque wrench ---可以提供360度的旋转力。
钻井设备- Traveling BlockTraveling Block在前面已经提到，是动滑轮组。
在钢丝绳的拉动下，它可以上上下下的traveling，如下图中的红色部分实际的照片，看起来好大。
来自NOV；定滑轮组和动滑轮组之间的绕线非常重要，要综合一下几个方面：1.钻井绞车draw works 的绞盘上的钢丝绳与定滑轮组的偏角，以及定滑轮和动滑轮之间的偏角，以减小钢丝绳的磨损。
2.定滑轮组和动滑轮组之间的平衡。
3.方便更换钢丝绳。
4.Deadline 和deadline anchor的位置。
钻井设备- Crown blockCrown block的中文意思就是安装在钻井架derrick顶部的滑轮组。
我们都知道，钻杆都是靠钢丝绳通过滑轮组，吊在钻井架里面的。
很显然，一根钢丝绳的抗拉能力不足以吊起几千米长的钻杆。
简单的方法就是利用滑轮组来减少单根钢丝绳的受力。
力学原理参见初中物理课程。
下图就是一个典型的Crown block，右边的滑轮组单独拿出来显示。
根据钻井的深度，定滑轮组中有6-8个滑轮，如果是8个定滑轮，那么加上动滑轮组traveling block中8个动滑轮。
钢丝绳经过这么一绕，就有相当于把力分配到了16根钢丝绳上，大大减少了单根所受到的力。
但是，深海钻井架上的crown block结构绝没有那么简单，它还包含了一套钻杆补偿装置，或者说crown block是补偿装置的一部分。
如下图所示，图片来自于Aker 公司产品目录。
这个补偿装置可以减少钻头上受力波动，因为浮式钻井平台的特点。
它的结构由以下几个部分组成：定滑轮组 crown block，两个摇臂 rocker arm，两个气缸cylinder,以及液压控制系统。
Cylinder的活塞杆与中间的定滑轮相连接，另一端固定在井架上。
钢丝绳通过摇臂进入定滑轮组以及动滑轮组，绕线完毕后，经另外一个摇臂出来。
顺便提一下，钢丝绳由一个叫钻井绞车draw works 的设备拉着，这一侧的钢丝绳叫fast line 另一端通过滑轮组绕线后，固定在一个叫deadline anchor，这一侧的钢丝绳叫dead line。
国内钻井有些翻译成“快绳和死绳”，似乎有点望文生义的感觉，怪怪的。
这样一来，通过控制绞车的转动就可以控制traveling block的升降了，自己思考一下。
控制系统包括液压单元HPU，高压气瓶 APV，控制板 Control panel ，蓄能器 Accumulators，隔离阀 isolation valve，作用如同前面文章中提到的shut off skid。
再深入一点，值得一提的是，海底设备经常需要钻杆，隔水套管来进行安装。
为了确保施工的精度。
试想一下，当我们把BOP或者采油树 X-Masstree安装在几千米长的隔水套管或钻杆下面的，准备安装在井口的时候，如何保证BOP或采油树不上上下下的起伏运动呢？钻井设备- Derrick从今天开始，我想从自己对钻井设备的认知，参考一些相关的书籍，介绍一下钻井设备。
这部分内容对于绝大多数初学的朋友来讲，都是相对比较陌生的。
就是我们常说的钻井包 Drilling package。
国内新造的钻井平台中，我个人估计有80%以上都是国外公司给的设计，这其中有我们熟悉的两大巨头，NOV 和 AKER 。
钻井设备这一块，在整个海洋平台的费用上占几乎一半的价格，利润非常可观。
我想通过我的介绍，能给朋友们一点有益的启示。
至于深入的研究，设计，我们国家还有一段的路要走，我希望自己的民族企业能够争一口气，我们会在这一领域越来越强。
在这个专题的最后，我想再讲一下钻井设备如何布置，怎么才比较合理。
钻井设备，它含括了井架、钻具、提升装置、旋转装置、钻杆&套管&隔水管操纵装置、泥浆处理装置、控制监测装置、油井测试装置、固井完井装置、井口装置、补偿装置、安全装置、……等。
我们可以一个一个地介绍，但是首先说明一点，这些认知均源于本人对设备的理解，不能保证全部正确。
如果有不足的地方，希望能得到批评指正。
首先，井架结构Derrick，井架承担了钻井过程中所有钻杆的提升重量，同时它又给钻井提升装置，Crown block（天车）， Traveling block(游动滑车) ；旋转装置 Top driver ，以及立管装置 stand finger board，belly board，提供了安装位置。
所以derrick的强度和疲劳计算非常重要，软件SACS 是个不错的工具，有兴趣的朋友不妨试试。
Derrick，经过多年的发展，出现了很多类型。
如下图所示的dual ram rig，来自于MH,它有如下特点：重心和重量比较低，效率和安全程度相对高，也有传统的单井架，双井架结构双井架结构相对于单井架结构来讲，它具有两套配置，可以提高钻井的效率。
井架的尺寸，由于海洋和陆地的钻井情况不同，井架的尺寸也不一样。
平台上的井架高度不会超过200英尺，多在150英尺左右，高度取决于Traveling block 和hook 所占的安装位置以及一个stand 所需要的高度。
注： stand 又叫 thribble，就是三根相互连接的钻杆，大约长90尺。
较大的derrick的基部尺寸大约在50’ X 40’，取决于平台钻台设计尺寸。
Helicopter refueling system 直升机加油系统我们都知道远离陆地的海上钻井平台身处茫茫大海中，它们不会像船舶一样可以经常靠泊港口，进行人员的轮岗调休。
平台上面的工作人员都是要用直升机作为交通工具。
他们幸苦几个月，然后就可以休息几个月。
我们现在讲的直升机加油系统就是给直升机补给燃油（航空煤油）的系统，这个系统可分为以下几个部分：1. 燃油存储罐， Aviation fuel oil transportable tank，用于存储航煤。
2. 燃油输送泵，电动或气动泵。
把油从罐子里面抽出来，排入配给单元。
3. 燃油配给单元，如同加油站里面的加油装置一样，含油计量，过滤，软管，加油枪等。
通过加油枪加注到直升机油箱中。
4. 控制面板。
控制，监测加油系统。
如下图所示：顺便提一下，直升机加油单元属于危险区域，需要水喷淋保护。
.切屑处理系统cutting handling system，也叫废物处理系统。
之前提到的在钻井过程中，由泥浆带上来的切屑回到了地表。
经过了泥浆的处理系统，这部分cutting被分离出来。
那么这些cuttings该如何处理呢？这就是这个系统。
一般地，有三种方式：1. 直接排到海中，dump to sea directly2. 回注到海底的岩土中，也是我们常说的cutting re-injection3. 暂时存放起来，由服务船舶拖回到岸上处理。
我们一个一个来说，首先，直接排海，海洋似乎真的就是一个大的垃圾场。
我见过很多船舶直接把各种各样的垃圾，包括油桶，含油棉纱，油漆桶，生活废品在公海被统统掉了（中国的海洋环境保护刻不容缓）。
这个方法最简单，最经济。
如果说想要对海洋环境的进行最大限度的保护。
当水基泥浆作为钻井液的时候，我们可以采用这个方法，毕竟在深海环境中，成堆成堆的垃圾没有足够的地方放。
但是不要以为水基泥浆作为钻井液钻出来的东西对海洋环境没有污染，很可能这些东西无法降解。
如何排放，我们知道在泥浆处理区域，具体地来讲，shaker的筛面排出区，有一个钢结构的槽，也叫dump trough，控制翻板来控制是否直接排海。
如果是，通过大口径的通道dump line落入海中。
再次，cutting re-injection，听起来是一个不错的方法，切屑从哪里来，再回哪里去。
通过往切屑里面加入海水，形成slurry，在经过泵打入海底。
对于海洋钻井来说，这个方法实施起来要相对困难很多。
首先，必须要一根长长的管子能作为通道。
第二，浆的浓度控制。
第三，cutting 产生的速度，也就是相对应的回注速度控制，必要的话，需要一个缓冲舱。
基于以上原因，事实上在新造的海洋钻井平台中，这个方法貌似不常见。
最后，回岸处理。
前面提到控制翻板开控制是否排海，如果否，翻板会使得cutting 滚落到一个螺旋传输器auger上，cutting会顺着auger到达处理甲板上的处理区域。