關(guān)于海洋工程裝備關(guān)鍵技術(shù)的研究

謝芳

（浙江省海洋科學(xué)院　浙江杭州　310000）

引言

從20世紀(jì)70年代開始，能源的發(fā)展戰(zhàn)略越來越受到全球各國的高度關(guān)注，在不斷研發(fā)替代能源的同時(shí)，使用更加先進(jìn)的科技探尋并開發(fā)新型油田成為實(shí)現(xiàn)該戰(zhàn)略目標(biāo)的重中之重。當(dāng)前，陸地和近海的油氣資源已越來越少，甚至已經(jīng)到了快要用盡的地步，而此時(shí)全球的能源需求量仍處于直線上升的趨勢，致使全球的各個(gè)國家都逐步加入到了對其自身深海油田的油氣資源加以開發(fā)的行列當(dāng)中。這就使得對海洋工程裝備的關(guān)鍵技術(shù)加以探討和研究顯得尤為重要了。

1　鉆井平臺技術(shù)

半潛式海洋鉆井平臺在運(yùn)動、抗風(fēng)浪、甲板面積、裝載容量以及作業(yè)效率的方面都占據(jù)著明顯的優(yōu)勢。在對深海能源進(jìn)行開采的過程中，其優(yōu)勢相比其他平臺更加的突出。半潛式鉆井平臺具有非常強(qiáng)的技術(shù)性能。其主要的關(guān)鍵點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：①具有較高性能的鉆井作業(yè)系統(tǒng)。合理運(yùn)用多井口式的作業(yè)系統(tǒng)、鉆桿式的處理系統(tǒng)以及動力式錨道等，使其工作的效率得到提升。②升沉補(bǔ)償系統(tǒng)。在進(jìn)行深海鉆井作業(yè)時(shí)，為使鉆頭能夠一直處在與井底接觸的狀態(tài)，一定要盡可能的對因受風(fēng)浪影響而形成的升沉差異加以補(bǔ)償，過去使用的方法就是利用人工的方式推拉鉆桿，而現(xiàn)階段則是利用天車、游車與絞車的方式對其進(jìn)行補(bǔ)償。③具有定位功能的系統(tǒng)。半潛式鉆井平臺基本都是漂浮于海面上，極易被風(fēng)浪以及水流推動而發(fā)生搖晃，所以一定要使用有效的定位方式確定其雖在的具體位置。對半淺式平臺實(shí)施定位的方式大致分為兩種，即錨泊定位與動力定位。其中，動力定位多數(shù)是在水深達(dá)到了1500m以上情況下使用。④水下設(shè)備。其大致分為水下封井器系統(tǒng)、水下井口系統(tǒng)、隔水管系統(tǒng)以及對水下設(shè)備進(jìn)行控制的系統(tǒng)等。⑤平臺設(shè)備集成控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要是為了使航行、定位、鉆井和完井作業(yè)能夠處于一個(gè)具有數(shù)字化與智能化特點(diǎn)的控制平臺當(dāng)中。

自升式鉆井平臺的移動性非常強(qiáng)，因其具有較好的定位功能與較高的作業(yè)穩(wěn)定性，所以對于大陸架海域在油氣勘探與開發(fā)方面有著關(guān)鍵性的意義。想要使我國的大型自升式鉆井平臺具有一定的建造能力，就一定要對設(shè)計(jì)與建造過程中使用的關(guān)鍵技術(shù)加以有效的改進(jìn)，包括為提高平臺的作業(yè)性能而實(shí)施的總體設(shè)計(jì)技術(shù)，具體有主尺度的論證、總體性能的分析、總布置的相關(guān)技術(shù)、穩(wěn)性的分析；樁腿的結(jié)構(gòu)、主體的結(jié)構(gòu)、懸臂梁的結(jié)構(gòu)等相關(guān)設(shè)計(jì)的分析技術(shù)；動力式系統(tǒng)、鉆井式系統(tǒng)、升降式系統(tǒng)、變頻式控制系統(tǒng)以及中央式控制系統(tǒng)等主體系統(tǒng)的設(shè)備配置與系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)技術(shù)；大型桁的架樁腿、主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、懸臂梁結(jié)構(gòu)等的建造技術(shù)和精度控制技術(shù)；完全具備建造任何形式自升式鉆井平臺的能力；高強(qiáng)度、超厚度板的焊接技術(shù)等。

2　海洋鉆井船、工程作業(yè)船和輔助船技術(shù)

深水鉆井船鉆井的水深能夠超過3000m，甚至最深可以達(dá)到一萬米，大部分設(shè)備都在內(nèi)部將船體圍住，以此防止在較為寒冷的海洋地帶作業(yè)時(shí)內(nèi)部的溫度過低。與其有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容大致上有月池、鉆井甲板以及井架等較為特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析、鉆井船整體運(yùn)動回應(yīng)分析、錨泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析、動力式定位系統(tǒng)的相關(guān)研究、立管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析、鉆井船整體性能模型試驗(yàn)技術(shù)、高精度船體施工技術(shù)的研究以及大厚度高強(qiáng)度鋼材焊接工藝研究。

大型的起重鋪管船和其關(guān)鍵技術(shù)在我國的海洋工程設(shè)備行業(yè)當(dāng)中是必不可少的重要機(jī)械裝置，其基本指標(biāo)涵蓋了重量超過8000t的高噸位全旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)、重量超過500t的高噸位鋪管張緊器、大型的自動控制恒張力型錨機(jī)、重型全回轉(zhuǎn)式起重機(jī)和與調(diào)載系統(tǒng)有關(guān)的技術(shù)、J字型的鋪管系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)、動力式定位系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)、系泊系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)等關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備與關(guān)鍵技術(shù)。

3　海洋工程的關(guān)鍵系統(tǒng)和配套設(shè)備技術(shù)

大功率較大的中壓式柴油發(fā)電機(jī)組對海洋工程船有著極高的重要性，其技術(shù)基本上分為以下幾個(gè)內(nèi)容：提升調(diào)速的精度，加強(qiáng)加載的性能；熱備份的設(shè)計(jì)；發(fā)電機(jī)中軸承的潤滑度；柴油機(jī)變?yōu)楦叩蜏氐睦鋮s；發(fā)電機(jī)組的監(jiān)測裝置及功率的管理。動力式定位系統(tǒng)具有環(huán)繞封閉性的特點(diǎn)，其主要的功能就在于在無需借助錨泊系統(tǒng)的相關(guān)作用情況下，可以對船舶當(dāng)前的具體位置和目標(biāo)位置間存在的偏差加以實(shí)時(shí)的監(jiān)測，再以風(fēng)浪和水流等外界的擾動力對其產(chǎn)生的影響為依據(jù)計(jì)算出能夠讓船舶回到目標(biāo)位置上應(yīng)需要的推力大小，同時(shí)將船舶當(dāng)中各種推力器的產(chǎn)生的推力加以有效的分配，使每一個(gè)推力器都能夠有對應(yīng)的推力，以此達(dá)到讓船盡量處于海平面之上要求的對應(yīng)位置的目的。其起到的主要作用就是定位的成本費(fèi)用不會因水深的增加而跟著加大，且操作上也具有一定的便捷性，所以說，對動力式定位系統(tǒng)加以深入的研究也是具有極高重要性的一項(xiàng)工作。

4　結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段的陸地和近海油氣資源已越來越少，甚至即將被用盡，這就使得海上油氣資源的開采工作越來越受到國家和人們的高度重視。很多海洋油氣資源的相關(guān)鉆采設(shè)備，例如石油鉆機(jī)及其關(guān)鍵設(shè)備以及井控式設(shè)備等都在逐步的加以改進(jìn)，以此進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)超大深井、超大功率、超高壓力、超高效率以及全自動化的海洋工程裝備發(fā)展目標(biāo)。