海洋钻井平台塔型井架安装方式探讨

海洋钻井平台塔型井架安装方式探讨

刘新宝

【摘要】Due to complex offshore environments and drilling operation conditions,an offshore drilling derrick is required to posses features of high strength,high stability,wider bottom space and better driller’s sight. In the most common case, offshore drilling operators prefer to tower type derricks. But the installation of the derrick to the drilling platform is difficult to perform due to the limits of resources,environment conditions,installation duration and costs. The factors affected the derrick installation is analyzed in this paper,and the installation method of lift installation of lower section and upper sec-tion assembling on site is presented,which was successfully applied to the HYSY281 platform and thus provid good refer-ence for the future derrick installation on drilling platform.%由于海洋钻井的复杂环境和作业条件，要求海洋钻井井架结构具有强度高、稳定性高、底部开档大及良好的司钻视野等特点，大多选用塔型整体结构井架。因资源、环境条件、工期及施工费用等因素，塔型井架在钻井平台上的安装是一个复杂的课题。针对可能的塔型井架安装方案，通过分析各种影响因素，提出井架分段吊装的方式，并成功应用于海洋石油281平台，为后续钻井平台塔型井架安装提供了作业借鉴。

【期刊名称】《天津科技》

【年(卷),期】2015(000)001

【总页数】4页(P33-35,38)

【关键词】海洋钻井平台;塔型井架;分段吊装

【作者】刘新宝

【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

【正文语种】中文

【中图分类】TE951

0 引言

钻井井架是钻机提升设备的重要组成部分之一，要承受各个方向的载荷。因此钻井井架必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。根据海洋钻井平台井架的整体结构，可以分为塔型井架和自升式井架。

塔型井架(Derrick)是横截面为正方形或矩形的四棱截锥形空间桁架结构的塔型井架，是通常由许多单个构件用螺栓连接组成的可拆结构，并在井场组装或拆散运输。井架本体是封闭整体结构，稳定性好，承载能力大，其尺寸不受运输条件限制，内部空间大，起下钻操作方便、安全。但单件拆装工作量大，高空作业不安全。

自升式井架(Boot Strap Mast)在井场整体或分段水平组装，利用自身配备的动力

整体或分段起升安装，分段或整体运输。包括前开口井架、A形井架、桅形井架等。井架本体截面尺寸比塔型井架小，整体质量轻，便于安装。但相对于塔式整体结构井架，自升式井架的整体刚度和稳定性差，并且自升式井架的立根盒位于井架空间的外侧，影响司钻观察坡道上的作业。

由于海洋环境的特殊性和海洋钻井工艺的复杂性，要求井架强度高、抗风载能力强、司钻视野开阔和底部开档宽大，因此大多采用塔型井架。但如何解决塔型井架安装工作量大，对作业资源、工期、费用需求大等问题成为业界关注的一项研究课题。

1 影响钻井平台塔型井架安装的因素

塔型井架作为海洋平台的重要设备，能否按时安装就位，对整体施工进度影响较大。对于陆地钻井场，井架供货商通常将出厂前验收合格的井架拆卸后，按照工艺要求进行构件编号并装箱运输至井场进行散件组装。但对于海洋钻井平台，由于海洋环境的复杂性以及海洋钻井平台结构空间的局限性，对塔型井架的安装有许多要求和限制。因此，需要考虑影响海洋钻井平台塔型井架的安装因素，并进行综合分析，以确定合适的安装方式。

影响因素主要为：人员及设施的作业安全性；允许作业的环境与总体施工计划的吻合性；施工资源是否满足作业要求，包括吊车、码头等；施工方案(包括风险分析等)的可行性；总体施工计划要求；安装施工作业的成本等。

对于海洋钻井平台井架安装施工作业，施工资源、周期、投入人力是影响施工成本的关键因素，需综合考虑上述因素，确定安全、可操作性强和整体经济性高的井架安装方式。

2 海洋钻井平台塔型井架安装方式

2.1 平台上散件组装

与陆地井场对塔型井架的安装方式类似，在陆地进行预装后，再将各螺栓连接的构件拆开，按照复原安装工艺要求，对所有构件进行编号并装箱。安装井架时，可通过平台吊机将井架构件吊至钻台面进行组装。在组装过程中，根据现场施工条件和机具先组装成片，然后通过钻台上的气动绞车配合特制的撑杆进行分片安装。

此种安装方式不需要动用海上大型吊装船舶等资源，但是需要投入较多的施工及配合人员，安装周期长，且需要钻井平台在井架组装初期即回码头进行配合作业，同时需要平台吊机连续配合作业。

该安装方式属于海上高危作业，存在很大的安全风险。

2.2 整体吊装

在陆地进行井架结构及附属设备(灯具、天车系统)的组装，并设置吊点，利用具备吊装能力的吊装资源进行井架的整体吊装。

此种安装方式可提前在陆地将井架组装完成，不占用钻井平台回码头等候时间，可缩短钻井平台的施工时间。整体吊装方式需要对井架结构进行吊装强度计算分析、专用吊点设计、吊装辅助结构设计、井架吊装过程的防碰设计和钻台面设施的防碰设计。同时由于井架与底座之间为螺栓连接，需要设计井架吊装过程的导向结构。此安装方式对吊装资源的能力要求比较高，既要满足吊装吨位的要求，又要满足有效高度及覆盖范围的要求。

2.3 分段吊装

为了减少和降低海上环境条件造成船舶待机的时间和风险，考虑吊装船舶资源的限制，应根据井架结构进行合理分段。一般分为两段，在二层台上方的位置进行分段，每段均需设置吊装吊点，利用具备吊装能力的资源进行井架的分段吊装。

此种安装方式可提前在陆地场地将井架组装完成，不占用钻井平台回码头等候时间，可缩短钻井平台的施工时间。此方式需要对井架结构进行吊装强度计算分析、专用吊点设计(较整体吊装对吊点的强度要求低)、吊装辅助结构设计、井架吊装过程的防碰设计和钻台面设施的防碰设计。同时由于井架与底座之间、井架上下段直接为螺栓连接，需要设计井架吊装过程的导向结构。

该安装方式对吊装资源的能力要求比较高(两次吊装的资源能力可不同)，既要满足吊装吨位的要求，又要满足有效高度及覆盖范围的要求。

3 海洋钻井平台塔型井架安装实例

以海洋石油281平台塔型井架(见图1)的安装为例，进行钻井平台塔型井架的选择与设计。

图1 海洋石油281平台塔型井架Fig.1 Tower type derrick of the HYSY281 platform