图解自升式钻井平台升降系统
基于AQWA的自升式钻井平台水动力响应分析
摘 要：由于海洋环境变化的多样性，自升式钻井平台在风、浪、流联合作用下的动力学响应是十分复杂的。 参照某自升式钻井平台具体参数，结合该平台在位运行时的具体过程，综合考虑风、浪、流等环境荷载作用和 系泊系统的布局形式，利用 ANSYS/AQWA 模块建立了平台的水动力分析模型，对平台的系泊特性进行了水动 力响应分析，得到了系泊缆索不同预张力工况下的平台主体六个自由度的动力学运动响应特性。结合仿真结果 对该平台系泊工况下的水动力特性进行了频域和时域的初步分析研究。计算分析所得结论对具体工程实践有一 定的指导意义。 关键词：自升式钻井平台；水动力响应；系泊系统；运动响应；AQWA
Abstract ： Due to the diversity of marine environment changes, the dynamic response of jack-up offshore platform under the combined action of wind, wave and current is very complex. With reference to the specific parameters of a certain jack-up offshore platform, combined with the platform operation process and the environmental loads of wind, wave and current as well as the layout form of mooring system, the finite element analysis model of the platform is established by ANSYS/AQWA, and the hydrodynamic response analysis of the platform is made. The six-degree-of-freedom dynamic motion response characteristics of the main body of the jack-up offshore platform under different pre-tension conditions of the mooring cables are obtained. Combined with the simulation results, the hydrodynamic characteristics of the platform under mooring conditions are preliminarily analyzed and studied in frequency domain and time-history domain. The conclusions drawn from the calculation and analysis have certain guiding significance for the specific engineering practice. Keywords：jack-up offshore platform; hydrodynamic response; mooring system; motion response; AQWA
海洋石油钻井设备精讲教学课件
泥浆组成与功能
泥浆组成
由钻屑、粘土、水和各种添加剂组成，具有悬浮钻屑、冷却钻头 、润滑钻具和平衡地层压力等功能。
泥浆类型
分为水基泥浆、油基泥浆和气体泥浆，根据不同地层和钻井条件选 择合适的泥浆类型。
泥浆性能要求
需要具备良好的流变性、稳定性、滤失性、润滑性和抗温性等性能 ，以确保钻井过程的顺利进行。
作业能力
最大作业水深达300米，钻井深度超过10000米。
作业海域
主要作业于全球海域。
技术特点
采用先进的动力系统和推进器，确保在各种海况 下稳定作业；配备先进的导航和定位系统，确保 精确定位；同时具备优良的储油和运输能力，可 实现采油、运输一体化作业。
谢谢
THANKS
工作原理
应用场景
适用于深海和超深海区域的钻井作业 。
通过调整平台下部的浮力，实现平台 的升降和平衡。
钻井船
特点
钻井船是一种移动式海上钻井设 备，可以在不同海域进行钻井作
业。
工作原理
通过船体自身的动力系统，实现船 体的移动和定位。
应用场景
适用于深海和超深海区域的钻井作 业。
动力定位系统
1 2 3
特点
该自升式钻井平台属于大型深水型， 具备钻井、生产、生活、动力等设施 。
作业海域
主要作业于南海、东海等深海区域。
作业能力
最大作业水深达300米，钻井深度超 过10000米。
技术特点
采用高强度钢材料，配备先进的升降 系统、稳定系统和动力系统，确保在 复杂海况下安全作业。
某半潜式钻井平台应用案例
平台类型
02 钻井平台
CHAPTER
自升式钻井平台
特点
自升式钻井平台的神经系统--电气
2020/4/22
6
钻井绞车
2020/4/22
高压泥浆泵
转盘 顶驱
7
该平台的升降是采用齿轮齿条方式，其中三条桩腿，每条桩 腿由18个变频驱动电机通过减速齿轮箱带动。平台升降电力系 统同样采取了虚拟24脉的公共直流母排变频驱动方式。
平台电站（5-6台主机）在自升式钻井平台电力系统中的最 大短路电流是在重压钻井工况下，其中一台主发电机发生故障 脱离电网前，将原承担负载转移到备用主发电机过程中发生。 根据电力系统短路电流计算结果，发生最大短路电流的 AC690V主配电板汇流排一级，其值约在55kA左右的水平。
钻井空气罐
主机启动电机
柴油发电机
钻井空压机
平台供电系统
600V主MCC
480V 1#/2# 主MCC
480V主MCC
2500KVA 600/480V 变压器
4
海上自升式钻井平台的电气系统主要包括电站和电力系 统,照明视觉和音频信号系统,内通和报警系统,外部无线电通 信系统,DCS系统等。
平台供电系统主要有三大供电系统组成 平台总用电系统；平台升降及滑移系统；钻井电力系统
浅析自升式钻井平台电力系统设计
浅析自升式钻井平台电力系统设计电能是所有海洋船舶、平台不可或缺的能源之一，电力系统作为电能传输的媒介，需具有高度的供电安全可靠性、电能的优质性和运行的经济性，来保证船舶的正常工作运行，文章就电力系统的功能及操作介绍了自升式钻井平台电力系统的设计要点。
标签：钻井平台；电力系统；配电柜；控制自升式钻井平台又称桩腿式钻井平台，由主船体、桩腿和升降机构组成，一般无自航能力，是目前世界上应用最为广泛的钻井平台，其电力系统与常规船舶的电力系统相类似，主要由发电机、配电柜、输电线路、电力用户组成，由于自升式钻井平台特殊的构造和作业形式，决定其电力系统在配制，功能和操作上与一般船舶有所不同。
1 发电机系统自升式钻井平台电力系统通常设5台主发电机（每台发电机电功率约1700千瓦），及1台应急发电机（电功率约1000千瓦）。
5台主发电机为钻井平台提供主电力电源，通过600V低压配电柜重载询问功能，发电机组控制柜可控制一台或多台发电机并联运行以满足钻井平台在不同工况（如平台拖航，平台升降，常规钻井，重载钻井等）下的电力需求。
应急发电机为钻井平台提供应急电力电源，在主发电机组因故障或其他原因停止运行后，应急发电机需在规定的时间内自动启动运行，并接入电网，为平台应急照明系统及其他重要设备提供应急电源。
2 600V低压配电柜600V低压配电柜主要由发电机组控制柜，发电机同步屏，PLC通讯柜及其他用电负载（如空压机，有源滤波器，吊车等）馈电柜组成。
一般地，600V低压电力部分设有一台主配电柜和一台应急配电柜，正常供电状态下，600V主配电柜由主发电机组供电，并通过与600V应急配电柜间的馈电开关‘EF’实现由主盘柜向应急盘柜供电，馈电开关‘EF’与应急发电机电源开关‘EA’之间设有互锁功能，当‘EF’开关闭合时，‘EA’开关应处于断开状态，且由于互锁功能，无法进行闭合操作，避免主发电机组和应急发电机组同时接入电网而造成系统运行不稳定，发生故障。
自升式海洋平台抬升控制系统
自升式海洋平台抬升控制系统摘要:讨论了自升式钻井平台的发展历史，抬升控制系统的主要特点及要求，进一步阐述了设计理念与主要技术，给出平台抬升控制系统的产品特点及未来的展望。
0 前言随着世界经济进入资源环境瓶颈期，在全球石油需求持续增速背景下，及陆地油气资源开采出现瓶颈的大环境下，势必拉动海洋石油勘采的资本支出。
全球正进入到全面开发利用海洋的时代，各国对海洋资源的开发和争夺异常激烈，海工装备市场将迎来前所未有的商机。
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起开采。
我国“船舶工业中长期发展规划”要求大力开展技术创新，提高自主研发能力。
根据我国能源发展的形式和要求，为我国海洋油气勘探开发提供新型，经济，实用的海洋工程装备是我国造船界面临的新的机遇和挑战，也是责无旁贷的光荣任务。
1、抬升控制系统随着对油气资源开发利用的深化，油气勘探开发从陆地转入海洋。
海上钻井平台的稳定性和安全性更显重要。
当作业水深在250至300 英尺范围内，自升式钻井平台被普遍采用。
自升式钻井平台即带有能够自由升降的桩腿，作业时桩腿下伸到海底，站立在海床上，利用桩腿托起船壳，并使船壳底部离开海面一定的距离（气隙）。
拖航时桩腿收回，船壳处于漂浮状态。
图1 自升式钻井平台自升式钻井平台有两种型式，独立桩腿式和沉垫式。
平台稳定站立后，大多数悬臂梁可以将钻台外伸到固定平台。
在风大浪急的海面不能进行拖航。
1）支撑型式：桩靴式；沉垫式。
2）升降装置：液压缸升降(插桩式)；齿条/齿轮箱。
3）桩腿结构型式：筒型；绗架。
4）桩腿数量：3腿；4腿；6腿。
5）槽口：有槽口；无槽口。
6）生活楼的布置：横向布置；周边布置。
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。
自升式钻井平台可分为三大部分；船体，桩脚和升降机构。
R-550D自升式钻井平台升降系统的调试
建造与修理71GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2021年第1期（总第176期） 作者简介：段谟簿 （1986-），男，工程师。
主要从事船舶平台调试、电装工作。
练博强 （1985-），男，工程师。
主要从事船舶、平台工法研究工作。
收稿日期：2019-10-15R-550D 自升式钻井平台升降系统的调试段谟簿，练博强，蓝巨滔（中船黄埔文冲船舶有限公司，广州510715）摘 要：R-550D 自升式钻井平台中采用电动齿轮式升降系统，该系统由多个升降模块构成，均匀分布在各桩腿两侧。
自升式平台在下水后，依靠其升降系统进行站桩作业，以方便码头舾装的进行。
因此，升降装置需在下水后进行联调试验，以确保其尽快达到可使用状态。
关键词：升降系统；组成；调试中图分类号：U674.38 文献标识码：AJacking System Commissioning Difficulties and Solutions of R-550DJack-up Drilling PlatformDUAN Mobu, LIAN Boqiang, LAN Jutao( CSSC Huangpu WenChong Shipbuilding Co., Ltd., Guangzhou 510715 )Abstract: The R-550D jack-up drilling platform adopts electric gear jacking system, which is composed of several jacking units and evenly distributed on both sides of each pile leg. After launching the jack up platform needs to rely on its jacking system for pile operation, so as to facilitate the outfitting at wharf. Therefore, the jacking device should be jointly commissioned after launching to ensure that it could be used as soon as possible. This paper discusses the commissioning difficulties and solutions of the jacking system of the R-550D jack-up drilling platform.Key words: Jacking System; Composition; Commissioning1 概述自升式钻井平台的升降系统，一般安装在自升式平台的桩腿和平台主体的交界位置，经由升降装置驱动平台主体作升、降运行，以满足海上平台相对高度作业需要。
自升式海上钻井平台升降系统技术特点分析 (1)
随着海洋开发战略的不断发展，对于海洋工程 装备的需求将日益旺盛，从自升式海上平台升降系 统的发展趋势来看，应着手研究开发电驱动式升降 系统。
参考文献 [1] 《自升式海洋平台齿轮齿条升降系统的研究》 作者：孙永泰
《石油机械》 2004-10-10. 收稿日期：2011-03-09
以每种新的传动形式的升降机构都需要进行破坏试
见表1电动齿轮齿条升降系统厂家名称法国blm荷兰msc美国letourneau驱动方式电动机驱动电动机驱动电动机驱动自升式海上平台升降系统汇总升降单元型号额定提升力c50180tc105270t150t300t170t200t450t270t320t360t齿条型式升降单元布置方案预压拔桩提桩等等每种工况过程中升降机构的受力状况以及升降速度的变化都需要进行分析否则对于升降系统的结构形式和传动方式选择都无法进行
725KIP 800KIP
(320t) (360t)
单边齿条 布置：18
机构的设计制造经验，对于其受力分析、动力学研
究、振动噪声控制、弹性啮合原理以及载荷分配等
（2） 国内方面
方面还需要进一步的研究；
近几年，国内从事海洋工程的各大公司和科研
（3） 高强度超大模数齿轮的设计与制造 与齿条啮合的小齿轮为超大模数齿轮，模数一
驱动 升降单元型号 齿条
升降单元
受力状况以及升降速度的变化都需要进行分析，否 名称
则对于升降系统的结构形式和传动方式选择都无法 法国
BLM
进行；
方式
电动机 驱动
（额定提升力） 型式
布置方案
C50 (180t) C105 (270t)
齿条数/桩腿：2 双边齿条
C50 布置：36 或单边齿条
自升式钻井平台升降系统的安装难点探析
自升式钻井平台升降系统的安装难点探析
刘孝锋;张永兵;左震
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2016(0)S1
【摘要】自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于定位能力强和作业稳定性好,在大陆架的勘探开发中居主力军地位。
自升式平台的支撑升降系统为整个平台的建造难点,对整个平台的建造成本、建造周期等有着决定性的制约。
因此,本文总结了升降系统安装过程中遇到的难点和问题,归纳并提出相应的解决方法。
【总页数】4页(P50-53)
【关键词】自升式平台;升降系统;安装难点;解决方案
【作者】刘孝锋;张永兵;左震
【作者单位】中国机械工业机械工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE951
【相关文献】
1.一种自升式钻井平台升降基础合拢安装方案 [J], 魏鹏;周莹;张辉;杜渊;景方刚
2.简述自升式钻井平台升降装置控制系统设计 [J], 史辉
3.自升式钻井平台升降控制系统设计分析 [J], 白民权
4.R-550D自升式钻井平台升降系统的调试 [J], 段谟簿;练博强;蓝巨滔
5.自升式钻井平台升降系统安装精度控制 [J], 徐晓平;付鹏;羊字军;聂聪;刘立范;姜立群
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图解自升式钻井平台升降系统
海洋石油平台分类：
采油模块
自升式钻井平台
半潜式钻井式平台
储油船（FPSO）
集储油和动力供给平台
目前,我从事的工作是以自升式钻井平台建造工程，以平台电气系统设备调试为主要工作，
下面介绍自升式钻井平台的概况及重要系统：升降系统。
我曾经参与制造的自升式钻井平台有：JU2000E系列：1~6号；中油海L780-1、L780-2；中
海油937(CJ46)；中油海胜利十号。
自升式钻井平台组成：
主船体：主甲板面主要承载起重设备；钻井作业配套设备；通风设备；锚机设备；救生筏及
悬臂梁液压滑移设备等；
机舱机械甲板主要承载主发电、供电系统；暖通空调设备；海水、淡水设备；
泥浆、钻井辅助设备；消防系统等；
生活区：应急发电、应急供电系统；钻井办公、休息区；餐饮服务间；无线电通讯室；升降
控制台；中央DCS系统控制室；救生艇；飞行甲板区；
钻井作业区（悬臂梁及钻台）：井架设备；钻台设备；防喷器设备；高压泥浆管线设备悬臂
梁设备等；
升降系统组成：
一升降控制台：CENTRAL CONTROL CONSOLE
二升降MCC：JACKING MCC
三桩腿单元：LEG UNIT
升降马达：JACKING MOTOR
桩腿单元:
桩腿单元是升降系统的重要组成部分，大部分钻井平台有三条桩腿，
它起到将船体支撑在水面上，以便于进行水上钻井作业，同时，根据不同地域水深情况调整
适合平台作业的水深高度，使悬臂梁移出达到钻井工位进行钻井工作。
平台的桩腿位于平台主船体的承重端点位置上，一般有三个桩腿，呈花架结构；
它的升降移动是靠齿轮齿条传动，齿条间距：319.186mm；升降移动速度：0.45m/min；
由升降电机带动齿轮变速箱输出动力给转动小齿轮，小齿轮与焊接在装腿上的齿条咬合达到
传动效果，每个桩腿有三个玄管，每个玄管基础支架上有4~6个升降电机，使升降输出动力
可靠；
升降电机的组成与排列
下图背面排列有三组六个电机。电机内部接线有：主电源，电机加热器，热敏电阻，刹车绕
组，刹车行程开关。
每个传动齿轮轴一端安装有负荷传感器，将齿轮承受重量以模拟量信号传送给MCC上的PLC
模块，再将计算结果以通讯方式传给升降控制台，显示在触摸屏上。
每个桩腿升降基础上面安装有一个计米器，其转动齿片与桩腿齿条咬合，同轴连接一个转动
小齿片，当大齿片带动小齿片转动时，会给高度检测装置上的传感器一个脉冲信号，通过变
送器送到升降PLC计算脉冲，将计算结果经过通讯线传送到升降控制台的上位机，在控制台
每组显示屏上显示每条桩腿的上升、下降高度，以便于操作者监控掌握平台高度和操作。
升降控制台
控制结构：
整个平台升降的操作主要集中在升降控制台，在升降控制台上通过操作升或降按钮，将升平
台或降平台指令由通讯数据线传达到三个升降马达控制柜（MCC），控制升降马达完成升降
动作。
新式升降控制台
升降控制台上安装有三组触摸式设置屏，分别显示三条桩腿工作状态。（这是）
升降台触摸屏状态显示
一条桩腿一组显示屏，屏上显示每个升降齿轮承受的重量，平台总重量，升降电机工作电流，
有功功率、逆功功率，桩腿高度等
控制台上有两个物理水平仪和一个电子水平仪，以保障平台控制在安全倾斜范围之内（一般
设置为：1.5度报警，2.5度停车）。
控制台柜内黑色三角元件为电子水平仪，摆放位置与桩腿布置相同，以体现真实水平状态。
电子水平仪触摸显示屏显示平台水平状态
电子水平仪触摸显示屏与船体方向显示一致，以便于判断平
台倾斜放向（若平台倾斜超出设定范围会产生报警）
一般设置为：1.5度报警，2.5度停车。紧急状态下，可以打开倾斜状态忽略开关进行紧急操
作！（在面板上由钥匙控制）
***操作注意事项*** 升降时三条桩腿分别启动，启动间隔在2秒~5秒之间，不得超出或小
于时间范围，否则会导致平台倾斜，桩腿与桩腿基础产生摩擦