自升式钻井平台拖航中的稳性问题

简析自升式钻井平台拖航中的稳性问题

AQUARIUSLW

摘要：自升式钻井平台，又称为桩脚式钻井平台，是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。而平台拖航作业是存在较大风险的，自升式平台由于重心高、受风面积，在拖航过程中遭遇恶劣天气，必须保证平台的漂浮稳性能抵御外界环境载荷导致的倾覆力矩，在实际操作我们通常采用调整可变载荷、排除桩靴水和降桩的方法改善平台的稳性。本文主要以CPOE10平台为模型，探讨实际操作对改善平台稳性的影响。

关键词：自升式平台稳性计算重心

1、引言

我国陆地油气资源勘探开发程度现已很高,油气资源正迅速

减少。向海洋进军,开发新的油气资源已成必然趋势。我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域,油气资源十分丰富。在渤海、南黄海、东海、南海已有发现并进入早期开采。自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于其定位能力强和作业稳定性好,在大陆架海域的油气勘探开发中居重要地位, 自升式平台投入使用的数量在不断增长。但是自升式平台受风面积大、重心高且操作较之其它类型平台复杂, 它的拖航稳性一直为操作和检验部门所重视。本文以CPOE10平台为模型，分析并计算了调整和排除可变载荷、桩靴灌水、桩腿下放等操作状态下的拖航稳性，为平台以后远距离拖航安全作业提供依据。

2、调整可变载荷，使得拖航平台稳性最优

平台稳性分析：

A、根据稳性计算表将计算出的排水量与操船手册给出的额定负载线排水量（9459T）进行比较，不得超载，如果计算出的排水量超过了负载线排水量，那么就必须从平台上进行减载。

B、平台的平稳性及对吃水差

a. 计算出的艏艉吃水差：保持适当的艉倾（即LCG> LCB），减小拖航阻力，拖带点一般都布置在船艏，拖力对平台产生的力矩使平台艏部下沉，所以保持适当的艉倾（约30cm）。

b. 计算出的左右舷吃水差：平台的横倾增大了一侧的受风面积，从而增大了倾覆力矩，平台倾覆主要是由于横倾造成的，所以要对平台进行调平以减小横倾，提高平台稳性。

C、确定平台垂心KG

KG=VCG+△（自由液面修正值）＜AKG=FS C×Density of Fluid in tank（见表一）

（表一）

在稳性汇总表中计算的KG不要超过最大可允许的KG。只有当计算出的KG在可允许的KG曲线范围内时，才允许平台漂浮。

平台计算出的KG能够调整可变载荷来减少KG高度，如物体也可移到较低位置，将液体移到不同的舱中减少自由液面，一旦有舱室处于半满状态时，就要进行自由液面修正。当平台处于纵摇或横摇时，由于舱内液体的移动会产生自由液面修正，会减少平台的稳性。如果舱内没有液体或舱内液体为满舱时，舱内液体的重量就不会发生移动，因此该舱的自由液面力矩为零。应尽可能使更多舱室保持空舱或满舱，以最小化自由液面的影响。应检查舱底水舱、空舱和预压载舱。

这些舱中的液体必须被清空，或将这些液体计入到负载中。

建议：平台拖航前将压载舱的水全部排掉，减少自由液面对垂向重心的影响。

注意：当平台处于漂浮状态时，许多可变载荷（燃油、水、食物等）一直被消耗。由于吃水减少和半满舱室而增加自由液面，导致平台稳性改变。因此，漂浮时，进行调整KG是很有必要的，同时还应该提前做出这些调整的计划。

3、桩靴灌水对稳性的影响

由于桩靴位于平台下部，将桩靴中灌水．可以使平台重心降低，改善平台的稳性。但是这一操作给平台带来两个变化：降低重心；增大吃水（即：减小了干舷）。前者对稳性是明显有利的．而后者的影响则相对复杂。

4、下放桩腿对稳性的影响

CPOE10平台桩腿为桁架式桩腿，桩腿受风面积较大，总载荷保持不变，排水量基本保持不变，随着桩腿的下放, 平台重心降低，平台横稳心和纵稳心高度都随之降低（见下图），受风面积也随之减小, 风载荷作用中心距水面距离降低，使恢复力臂增大，另一方面倾覆力臂在减小，增加了平台的稳性。下降桩腿对减小平台在波浪中的运动和桩腿上的惯性力也是有益的。所以在恶劣天气拖航过程中只要航道允许, 可以将平台桩腿下降后进行拖航，保证平台拖航作业安全。