國產化“恒溫拖鏈”在海洋鉆井平臺的應用

沈江，張超，安紅衛，葉月軍

（杭州吉寶傳動設備有限公司，浙江 杭州 311251）

現在我國深海石油開采了已擁有第六代深水半潛式鉆井平臺船型基本設計的知識產權，通過基礎數據研究、系統集成研究、概念研究、聯合設計及詳細設計，使國內形成了深水半潛式平臺自主設計的能力，與目前國外深水半潛式平臺的技術水平不存在差距。之前沒有國內企業生產我國海洋平臺的保溫可移動式全封閉電纜橋架，而橋架總成又是平臺移動的關鍵設備，價值一般占整個鉆井機的6%～7%，約為180萬到300萬人民幣之間，在此之前幾乎全部靠進口，因此開發生產海洋平臺電纜橋架都是非常必要的。目前我國持有深海石油平臺訂單中30%左右為出口訂單，實行國產化可以大大提高國內深海石油平臺行業在世界范圍的競爭力。由于陸地及近海石油開發較早，目前發展存在局域性，而深海石油開采具有非常大的市場前景，目前全世界只有幾家大公司擁有這項核心技術，它的市場空間和容量極大，并具有了良好的發展前景。

平臺用電纜橋架在20世紀90年代初引入我國，與此同時隨著我國工業的迅猛發展， 電纜橋架海洋裝備制造業，及自動化行業等多種行業被廣泛選用，而且越來越不可替代，特別是進入21世際以來，電纜橋架的實用性更是越來越重要。對于一般行業所選用的電纜橋架，國內的許多生產廠家基本都可以生產，但是創新性自主開發研制的產品目前國內行業還處在空白狀態。

正是在這個大背景下我公司根據中海油油田建設公司總體要求，自主開發研制了海洋平臺電纜橋架，并申請了一項實用新型專利技術。

1 “恒溫拖鏈”產生的背景

常規海洋鉆井平臺拖鏈是一種完全開放式的拖鏈，所有的管線全部暴露空氣中。在常規情況下可以有效保護拖鏈內部管線的正常運行。常規的海洋平臺拖鏈因為在極高溫度下使用，拖鏈內部線纜老化速度非常快，而且在運行中經常會有鐵水濺出到拖鏈上損壞拖鏈內部的管線。而全封閉型拖鏈是采用上下封閉蓋板將拖鏈內部的管線與外部基本隔開，以保證外部飛濺鐵水不會對拖鏈內部管線損壞。但由于金屬的導熱性強，所以拖鏈內部的溫度基本在70攝氏度以上，拖鏈內部的管線在長時間的高溫作用下，表面的橡膠層老化的非常快，如果發現不及時會造成鋼包車停車。

為了改變這一現象，必須將原有封閉拖鏈做成隔熱性能好的產品，當時我們就針對這一現象改進了拖鏈的結構，在原有拖鏈的基礎上增加了隔層，在隔層中添加了保溫棉，使得拖鏈的隔熱效果大有改善，又在拖鏈的固定端增加了一臺恒溫送氣裝置，使得拖鏈在100攝氏度的環境溫度下可以長時間保持內部溫度在40攝氏度以下。

2 恒溫拖鏈產品的具體介紹

恒溫拖鏈全名為海洋工程保溫可移動式全封閉電纜橋架。海洋工程保溫可移動式全封閉電纜橋架是一種全新的產品，克服了現在所遇到的所有難題，例如自由移動、任意組裝、更改設計后增加管線后再更改橋架位置、恒溫保溫等等，在電纜橋架這一領域領先于國外同類型公司的產品。

2.1 產品材料的選擇

所有制作拖鏈用的金屬材料全部選用了316L不銹鋼制作，拖鏈的保溫層用防火保溫棉填充。恒溫箱材料也全部選用316L，所有固定管道也選用316L不銹鋼管，拖鏈內部管道選用高壓橡膠軟管。

2.2 恒溫拖鏈兩端的組成

海洋鉆井平臺恒溫拖鏈的固定端和活動端都要采用管夾密封的形式，使得進線口與出線口都得到有效的封閉。管夾的開孔要根據確認的布線圖進行設計。

2.3 恒溫拖鏈的升溫裝置

海洋鉆井平臺恒溫拖鏈采用熱風加熱原理，使得相對封閉的拖鏈內部溫度達到規定值，熱風的來源是自然風通過鼓風機加壓后，通過升溫箱內經過加熱的水中的盤管，使得自然風的溫度升到規定值后進入設置在拖鏈內部的管道。管道壁上按照規律打有一定數量的通風孔，升溫后的熱風通過這些通風孔進入拖鏈內部，使得拖鏈內部溫度升高。

圖1

2.4 海洋鉆井平臺恒溫拖鏈的基本參數

恒溫拖鏈適應環境溫度在華氏70攝氏度到零下50攝氏度；產品的使用壽命為25年；最大無支撐架空長度為13米；運行速度60米/分鐘；最大載荷300公斤/每米；防火等級為A級。

2.5 產品的工藝優點

該產品是一種新型電纜橋架，具有質輕高強(重量僅為鐵制橋架的1/2)、耐腐蝕、耐老化、保溫隔熱、可以防靜電防爆炸。由于工作環境十分特殊，因為對產品本身要求十分嚴格，這一產品有著在使用過程中無毒無污染、耐熱且阻燃、使用壽命長，且不變形、不裂紋、不吸潮、不返鹵、體積穩定性好等特點，價格適中等一系列優點。產品的加工是采用數控沖壓的加工方式加工結合激光切割加工，使電纜橋架在加工過程的確保所有加工尺寸達到圖紙要求，再通過特殊的折彎工藝確保電纜橋架的強度達到設計要求，通過特殊的調制滲碳處理使得該產品在極其嚴苛條件下都可以使用。例如，過去國外某品牌的同類型橋架最大可以架空10米，我們研發的產品最大架空長度可以達到18米；國外某品牌的同類型橋架架空長度超過10米時將不能使用，但是我們可以采用循環支撐系統使得電纜橋架的水平架空長度達到300米。可由上下兩部分嵌合而成，可以互換，單獨使用，可作阻燃托盤。可根據用戶要求制作水平彎通、水平三通、水平四通等連接件。寬度、高度根據用戶要求或配合橋架規格而定。通過特殊的材質及先進科學的加工工藝，使得這種電纜橋架能在現場不需要任何工具的情況下根據實際情況夠自由的組合，并且能過在安裝完成后自由移動，還能夠實現調節橋架內部溫度，適合在深海、低溫、高溫、高濕度、高酸堿度的惡劣環境工作，達到相關的使用技術要求，這是以前市場的其他任何產品都沒法比擬和替代的。

2.6 恒溫拖鏈后期維護

恒溫拖鏈主要由以上各個零件組成，每個零件都可以單獨拆除，在后期如果有部分拖鏈損壞，無需特殊工具拆除，非常方便。

3 產品的現實意義

海工裝備產品個性化很強。以深水鉆井平臺為例，每一個用戶都會根據作業區域的水深、風向、風力、油層等提出具體要求。

南海是我國最深、最大的海，整個南海盆地群油氣儲量占我國油氣總資源量的1/3。其中，70%蘊藏在水深超過300米的深海區域和1500米的超深水區域。

然而，南海的自然條件之惡劣，地處亞熱帶和熱帶地區，雨量豐沛，波浪較大，臺風頻繁，幾乎全年都有臺風。平均超過1000米的水深，也給油氣開采帶來了不小的挑戰。

“水深增加，要求隔水管更長、鉆井液容積更大，以及設備的壓力等級更高，隔水管與防噴器的重量等均大幅增加，所以必須具有足夠的甲板負荷和甲板空間。”深水區域水溫低，但井底卻有可能是高溫，也給鉆井帶來系列難題。

針對南海的獨特環境，我廠在該項目技術上進行了大膽的改革和創新，攻克技術上的難關，應用多種優化方法，設計團隊采用南海百年一遇的風浪參數作為設計條件，又用二百年一遇風浪參數對平臺上所有橋架的總強度和穩性進行校核，該環境參數相當于17級臺風風速，提高了平臺抵御環境災害能力。

同時，該平臺配置了世界上性能可靠的冷鏈循環系統使得該平臺在深海作業時能夠保持橋架內所有線纜的恒溫，以確保鉆機在深海特殊環境下的正常工作。

為適應平臺在南海遠離陸地、補給困難的要求，該電纜橋架最大可變載荷達到了500噸，為應對各種突發狀況預留了足夠的空間，對我國改變石油鉆井平臺用電纜橋架依賴進口，并加速、加快我國海上石油事業向縱深發展將具有重要的現實意義和長遠的戰略意義。