海洋石油钻采装备与结构 第八章 钻井船

第八章钻井船

第一节钻井船简介

1 .钻井船的概念

钻井船（drilling ship）是深海石油开采工艺过程中最为重要的工具之一。通常所提到的钻井船是指用于在水上钻井并可以移动的船。这种船在钻井时漂浮在水上，适于深水作业；采用锚泊系统或动力定位系统，使船锚碇于海底井口上方进行钻井；大多数将井架设在船的中央，以减少船体摇荡对钻井工作的影响；多具有自航能力。而无自航能力的钻井船又称为“钻井驳”。

2. 钻井船的分类

钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动船或驳船上布置钻井设

备。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。其大致分类如下：

1）按其推进能力分:有自航式和非自航式；

2）按船型分:有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井；

3）按定位分:有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。

3. 钻井船的优缺点

早期形式为钻井驳船，多用旧船改装，只适用于浅海风浪较小的海

域。现代钻井船多为专门设计，全部钻井和生活设施都在船上，能自航

并有向大型化发展的趋势。其主要优缺点如下：

1）优点：移动灵活、适应水深大、自持能力强、载重储藏量大等。

2）缺点：建造成本较大，建造周期长；

受风浪影响大、稳定性差、开工率较低等。

从以上缺点中我们可以看出浮船式钻井装置船身浮于海面，易受波

浪影响，可以采取的技术措施有：

①设减摇水舱以减轻船的摇摆，但效果不明显；

②采用中间锚泊系统。船中间有一个可转动的大圆筒,筒上安钻机、井架

等，筒下用锚链与海底连接，船可围绕圆筒旋转，使之常处于迎风迎

浪的位置以减少船的摇摆和位移；

③安装一套水下器具，包括柔性接头、伸缩钻杆和升沉补偿装置等，以

适应钻井船的摇摆、位移和升沉；

④安装动力定位系统，可使船的性能显著提高，在波高7m、流速1.5kn （节）、风速25m/s的海况条件下可以保持固定位置。动力定位系统由声纳发生器、接收器、电子计算机及纵向、横向螺旋桨组成。水下井的声纳发生器发出信号，船底的接收器能测出船的偏移方位和数值并输入计算机，计算机自动控制相应的螺旋桨运转发出推力使钻井船复位，不需抛锚。

第二节 DISCOVERER 534钻井船

一、简 介

Discover534是一艘自航的动力定位钻井船，使用18—3/4〃 10，000psiBOP 组和21〃的隔水管，在中等海况下作业水深可达7，000英尺（2134m ）。

表8—1 Discover534简介

住宿直升机坪月池尺寸定位方式最大钻井深度最大钻井作业水深作业条件风暴条件长 X 宽 X 高自航速度

作业吃水/排水量作业补芯海拔14米

钻井可变负荷总可变负荷

Discoverer 534主要参数

534英尺(163米) X 87英尺(27米) X 32英尺(10) 7节（3.6m/s ）－－历史平均航速3000-4000mt （取决于定位要求、海况等）7.54 米 / 22885mt 9,236 st / 8,381 mt 浪高: 90英尺；风力: 100节

动力定位（2套DGPS系统和1套声纳定位系统）26,000英尺 / 7,925米

7,000英尺 / 2,134米（最小作业水深：244米）浪高: 25英尺; 风力: 50节 136人（LW3-1-1井作业期间为147人）

S-61; 90英尺 x 92英尺; 2000加仑加油系统直径7米，高9.75米

表8—2 Discover534主要参数

表8—4 Discover534材料存储能力

1、吊车：4台（柴油机驱动）推进器：6 X 2500马力

1 x Seatrex 72, 6

2 tons @ 20 ft

2 x BE MK-60, 47 tons @ 25 ft

1 x BE MK-35, 35 tons @ 20 ft

救生艇能力：4 X 70人/艘

2、D534动力定位系统

D534是采用动力定位的钻井船。它的动力定位系统（DP “CLASS 1”）

包括：

2套DGPS定位系统

1套声纳定位系统（LUSBL）

6个推进器（Bird-Johnson 2500马力/个）

DP控制系统（计算机、软件）

各种测量传感器（风速、风向、流速、流向等）

操作程序和应急程序：

D534船在自身GPS定位系统的指引下到达井位，ROV开始在井位的四周安放声纳信号标，共安放5个，均布在井位四周，每个信标距离井位约1400英尺。

在随后的钻井作业时间里，钻井船就以5个信标为参照物（有3个信标能正常工作即可，其余2个主要考虑备用），利用自身的定位系统进行定位。

（1）动力定位系统的优点

•移位和定位期间不需要拖船

•就位迅速

•能快速移离井位

•能避免抛锚作业的风险

动力定位系统的缺点

•失去动力和动力不足的风险

•推进器失效的风险

•耗油量大大增加

•漂移的风险增加

（2）声纳定位系统的优点：

•精确度高 (1-2%水深，最大适用水深为2500m)

•信号无线传输 (不需要电缆)

•基本不受天气条件的影响 ( GPS系统就受天气条件的影响)

•独立，不需要依靠其它系统提供的信号

声纳定位系统的缺点：

•易受噪声的影响，如环境噪声, 推进器噪声, 测试MWD,等

•折射和阴影区 bending and shadow zones

•信号传输时间 Recovery time

•易受其它声纳系统的干扰，如多条船在同一地方工作的情况

（3）DGPS定位（ Differential Global Positioning System ）

目前GPS系统提供的定位精度是优于10米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术，即DGPS,其原理是将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。

DGPS 是一种非常精确的定位，象其它定位方法一样，DGPS也会收到一些因素的影响：

•电离层的干扰，太阳黑子的活动

•闪光的影响，导致GPS信号变弱，在西非和巴西比较强

•遮挡，如平台吊机的移动等

由于各种定位方式都具有一定的局限性，所以在DP钻井船上的具体应用中，都会采用2种或多种定位方式，还要具有备用系统和应急程序。