WO2013163877A1

WO2013163877A1 - 基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井平台底层分段划分方法

Info

Publication number: WO2013163877A1
Application number: PCT/CN2012/085924
Authority: WO
Inventors: 张永康; 王飞; 倪涛; 庄建军; 屠艳; 王匀; 许桢英; 张朝阳; 江本帅; 邱俊斌
Original assignee: 江苏大学
Priority date: 2012-05-02
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-11-07
Also published as: CN102673735B; CN102673735A

Abstract

公开了一种基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井平台底层分段划分方法。该方法包含如下步骤：从上向下将圆筒型深海钻井平台底层沿圆周方向对称均分为N个扇形柱，N为整数；沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为n个四边形柱，n为整数，划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积相同；上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井平台底层的一个分段。该分段划分方法使底层总的分段数量nN最小，降低分段吊运次数，提高了圆筒型深海钻井平台底层分段建造效率；分段都是直线焊缝，工人施工速度快，焊缝的变形容易控制，相比于弧形焊缝无需专用焊接设备，提高了工厂的经济效益。

Description

基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井平台底层分段划分方法所属领域

本发明涉及海洋工程装备领域，特指基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法。

技术背景

圆筒型深海钻井储油平台，典型是如南通中远船务有限公司生产的 SEVAN Driller, 它采用 "分层制造，逐层叠加" 的方法进行制造。该类型钻井平台底层在制造时，先预制各分段，再将各分段吊运到半潜驳上，然后将各分段焊接成一个整体，这样形成了钻井平台的底层。移去半潜驳，以底层为制造平台，完成整个钻井平台的建造。

该平台底层分段在划分时，由于其建造平台是半潜驳，需要综合考虑半潜驳宽度、制造工厂门式起重机单次最大起重量、圆柱形钻探石油空间和分段单位投影面积的质量等实际约束，查阅文献专利无类似分段划分方法，需定制专门分段划分方法才能满足在半潜驳上建造圆筒型深海钻井储油平台底层的实际需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过提供基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法，解决在半潜驳上建造圆筒型钻井储油平台底层的实际需求。

圆筒型深海钻井储油平台底层是空心圆柱体，内径为 ζ„，外径为 r ; 圆筒型深海钻井储油平台底层中间空心区域是圆柱形钻探石油空间，该圆柱形钻探石油空间半径为/;„，当圆筒型深海钻井储油平台建造完成后，钻探石油装置从上往下通过该区域，进入海底钻探石油。

圆筒型深海钻井储油平台底层划分时，先从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为 N个扇形柱， N为整数；后沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为 M个四边形柱， n为整数，划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积相同；上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段，可知圆筒型深海钻井储油平台底层分段总数为 N，并将上述投影面积记为分段的投影面积 ^，从上往下看圆筒型深海钻井储油平台底层时，可得出关系式《A¾ + ^„² = rr² _; 圆筒型深海钻井储油平台底层每个分段都是直线焊缝。

在这种划分方式下，从上往下看圆筒型深海钻井储油平台底层，在圆周方向它是由一个套着一个的空心多边形柱组成，从内往外数一共有 W个，将 W记为分段划分的圈数，从内往外将 w个空心多边形柱分别记为分段的第 1， 2， 3…… w圈；每个空心多边形柱内有 N个分段，将 N记为每圈内分段的个数。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法，包含以下步骤：

A、使用激光测距仪测量半潜驳宽度为 α，单位为 m ;

B、根据工厂门式起重机操作规程确定门式起重机的起重系数 fc，则门式起重机单次最大起重量为，其中 L是门式起重机的额定起重量，单位为 ;

C、确定分段单位投影面积的质量 p。按照圆筒型深海钻井储油平台所入船级社规范，确定圆筒型钻井储油平台底层分段的内部结构；按照船级社规范试制该内部结构的分段，该试制分段用来获得分段单位投影面积的质量，具体方法是：使用门式起重机将该试制分段放入水中，记录水面与试制分段底部的距离，结合试制分段的投影面积得出试制分段的排水体积，排水体积与水的密度相乘得出试制分段的质量，进一步结合试制分段的投影面积得出试制分段单位投影面积的质量 p , 单位为 t / m² ; 由于不同投影面积大小的分段拥有相同的内部结构，所以圆筒型钻井平台底层分段单位投影面积的质量等于 p，单位为 / m²，则每个分段的质量为 pS，其中 ^为每个分段的投影面积。

D、按照钻探石油装置从上往下能够通过圆柱形钻探石油空间的原则，确定圆柱形钻探石油空间的半径

E、确定底层分段划分的圈数 M， M为整数。按照分段的第 1圈能否在半潜驳上建造的原则，先确定分段第 1圈的最大投影面积 Λ^，其中分段的第 1圈能否在半潜驳上建造的原则表现为如下关系： Λ¾ + τ ≤ Γ ，该式说明在半潜驳的甲板上能够对分段第]圈进行施工，当关系式中前者大于后者时，分段的第]圈在半潜驳的宽度方向超出了半潜驳的甲板，由于工人和施工设备工作时必须依靠半潜驳甲板，导致了分段第]圈超出半潜驳甲板部分无法施工。确定分段第 1圈最大投影面积后，由于分段每圈的投影面积相同，通过关系式《^ + ^„² = ^²可以得出分段划分的圈数 M， M为整数，式中/ "是圆筒型钻井储油平台底层的外径，船东在订单中会告知圆筒型钻井平台底层的外径，由于 Λ¾最是大值，得出的 Μ是最小值。

F、确定底层每圈内分段的个数 N， N为整数。按照步骤 E中获得的底层分段划分的圈数《，结合《^ + ^„² = ^²得出此时分段每圈的投影面积 Λ^ ; 按照分段单次吊运时最大化使用工厂门式起重机起重量原则，确定底层每圈内分段的个数 Ν , 具体表现为如下关系 ^≤tt，关系式中 ^从步骤 C可知为分段的质量，关系式中从步骤 B中可知为门式起重机最大起重量，从关系式中可以得出分段最大的投影面积 S，结合已经确定的分段每圈投影面积 Λ«，最终确定底层每圈内分段的个数 N， N为整数，由于 S最是大值，得出的 N是最小值。

G、按照关系式《^ + ^„² = ^²，结合步骤 E得出的《和步骤 F得出的 N，计算出分段的投影面积。

H、对圆筒型深海钻井储油平台底层分段进行划分。结合步骤 F得出的 N，从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为 N个扇形柱；结合步骤 E 得出的 M，沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为 M个四边形柱，划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积等于步骤 G得出的 S；上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段，可知分段都是直线焊缝，圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分结束。

本发明的有益效果是：

( 1 )本发明通过最小的底层分段划分圈数 M和最小的底层每圈内分段个数 N，使底层分段总的数量/ iN最小，进而降低分段总的吊运次数，提高了圆筒型深海钻井储油平台底层分段建造效率。

( 2 ) 本发明划分出的分段都是直线焊缝，工人施工速度快，焊缝的变形容易控制，相比于弧形焊缝无需专用焊接设备，提高了工厂的经济效益。

附图说明

图 1是圆筒型深海钻井储油平台底层示意图。

图 2是基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法示意图。具体实施方式

圆筒型深海钻井储油平台底层是空心圆柱形（见图 1 )，内径为 ^，外径为 r ; 圆筒型深海钻井储油平台底层中间空心区域是圆柱形钻探石油空间，该圆柱形钻探石油空间半径为 ^，当圆筒型深海钻进储油平台建造完成后，钻探石油装置从上往下通过该区域，进入海底钻探石油。

圆筒型深海钻井储油平台底层划分时（见图 2)，先从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为 N个扇形柱， N为整数；后沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为 w个四边形柱， n为整数，划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积相同；上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段，可知圆筒型深海钻井储油平台底层分段总数为 N，并将上述投影面积记为分段的投影面积 S，从上往下看圆筒型深海钻井储油平台底层时，可得出关系式《^ + ^„² = ^² _; 圆筒型深海钻井储油平台底层每个分段都是直线焊缝。

以南通中远船务有限公司建造的 Sevan Driller深海钻进储油平台底层为实施例，对本发明进行详细说明。基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法，包含以下步骤：

A、使用激光测距仪测量半潜驳宽度为 a = 59.8m；

B、根据工厂门式起重机操作规程确定门式起重机的起重系数 fc = 0.725，门式起重机的额定起重量 ^ = 100 ，则门式起重机单次最大起重量为；

C 确定分段单位投影面积的质量 7。按照圆筒型深海钻井储油平台所入船级社规范，确定圆筒型钻井储油平台底层分段的内部结构；按照船级社规范试制该内部结构的分段，该试制分段用来获得分段单位投影面积的质量，具体方法是：使用门式起重机将该试制分段放入水中，记录水面与试制分段底部的距离，结合试制分段的投影面积得出试制分段的排水体积，排水体积与水的密度相乘得出试制分段的质量，进一步结合试制分段的投影面积得出试制分段单位投影面积的质量 p = 0.66S6t/m²-, 由于不同投影面积大小的分段拥有相同的内部结构，所以圆筒型钻井平台底层分段单位投影面积的质量等于 = 0.6686 /m²，则每个分段的质量为 S，其中 S为每个分段的投影面积。

D、按照钻探石油装置从上往下能够通过圆柱形钻探石油空间的原则，确定圆柱形钻探石油空间的半径 = 12.5m;

E、确定底层分段划分的圈数 M， M为整数。按照分段的第 1圈能否在半潜驳上建造的原则，先确定分段第 1圈的最大投影面积 Λ^，其中分段的第 1圈能否在半潜驳上建造的原则表现为如下关系： A« + r/ ≤ r ，该式说明在半潜驳的甲板上能够对分段第]圈进行施工，当关系式中前者大于后者时，分段的第]圈在半潜驳的宽度方向超出了半潜驳的甲板，由于工人和施工设备工作时必须依靠半潜驳甲板，导致了分段第]圈超出半潜驳甲板部分无法施工。确定分段第 1圈最大投影面积^后，由于分段每圈的投影面积相同，通过关系式《^ + ^„²= ^²可以得出分段划分的圈数 = 3，式中 r = 42.5m，由于 Λ¾最是大值，得出的是最小值。

F、确定底层每圈内分段的个数 N， N为整数。按照步骤 E中获得的底层分段划分的圈数《，结合《^+ ^„²= ^²得出此时分段每圈的投影面积 Λ^; 按照分段单次吊运时最大化使用工厂门式起重机起重量原则，确定底层每圈内分段的个数 Ν , 具体表现为如下关系 ^≤tt，关系式中 ^从步骤 C可知为分段的质量，关系式中从步骤 B中可知为门式起重机最大起重量，从关系式中可以得出分段最大的投影面积 S，结合已经确定的分段每圈投影面积 Λ«，最终确定底层每圈内分段的个数 N = 16，由于 S最是大值，得出的 N是最小值。

G、按照关系式《^+ ^„² = ^²，结合步骤 E得出的《和步骤 F得出的 N，计算出分段的投影面积 S = 107.94m²。

H、对圆筒型深海钻井储油平台底层分段进行划分。结合步骤 F得出的 N = 16，从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为 16个扇形柱；结合步骤 E得出的 M = 3，沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为 3个四边形柱，划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积等于步骤 G 得出的 5 = 107.94m²；上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段，圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分结束。

Claims

权利要求书

1、一种半潜驳建造圆筒型深海钻井平台底层的分段划分方法，其特征在于，包含如下步骤:

A、使用激光测距仪测量半潜驳宽度为 α，单位为 m ;

B、根据工厂门式起重机操作规程确定门式起重机的起重系数 fc，则门式起重机单次最大起重量为 tt，其中 L是门式起重机的额定起重量，单位为 ;

C、确定分段单位投影面积的质量按照圆筒型深海钻井储油平台所入船级社规范，确定圆筒型钻井储油平台底层分段的内部结构；按照船级社规范试制该内部结构的分段，该试制分段用来获得分段单位投影面积的质量，具体方法是：使用门式起重机将该试制分段放入水中，记录水面与试制分段底部的距离，结合试制分段的投影面积得出试制分段的排水体积，排水体积与水的密度相乘得出试制分段的质量，进一步结合试制分段的投影面积得出试制分段单位投影面积的质量 p , 单位为 t / m² ; 由于不同投影面积大小的分段拥有相同的内部结构，所以圆筒型钻井平台底层分段单位投影面积的质量等于 p，单位为 / m²，则每个分段的质量为 pS，其中 S为每个分段的投影面积；

E、确定底层分段划分的圈数/ ί， w为整数；按照分段的第 1圈能否在半潜驳上建造的原则，先确定分段第 1圈的最大投影面积 Λ^，其中分段的第 1圈能否在半潜驳上建造的原则表现为如下关系： + n;„²≤ r ，该式说明在半潜驳的甲板上能够对分段第]圈进行施工；确定分段第 1圈最大投影面积^后，由于分段每圈的投影面积相同，通过关系式/ ^^ + ^„² = ^²可以得出分段划分的圈数 /7， n为整数，式中/ "是圆筒型钻井储油平台底层的外径，船东在订单中会告知圆筒型钻井平台底层的外径，由于最是大值，得出的 w是最小值；

F、确定底层每圈内分段的个数 N， JV为整数；按照步骤 E中获得的底层分段划分的圈数《，结合《^ + ^„² = ^²得出此时分段每圈的投影面积 Λ^ ; 按照分段单次吊运时最大化使用工厂门式起重机起重量原则，确定底层每圈内分段的个数 N，具体表现为如下关系 ^≤ ，关系式中 ^从步骤 C可知为分段的质量，关系式中从步骤 B 中可知为门式起重机最大起重量，从关系式中可以得出分段最大的投影面积 S，结合已经确定的分段每圈投影面积 Λ«，最终确定底层每圈内分段的个数 N， JV为整数，由于 S最是大值，得出的 N是最小值；

G、按照关系式《^ + ^„² = ^²，结合步骤 E得出的《和步骤 F得出的 N，计算出分段的投影面积

H、对圆筒型深海钻井储油平台底层分段进行划分；结合步骤 F得出的 N，从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为 N个扇形柱；结合步骤 E 得出的 w，沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为 w个四边形柱，划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积等于步骤 G得出的上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段，可知分段都是直线焊缝，圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分结束。