深水半潜式钻井平台钻井设备配置方案的探讨

孙世忠

摘要：在深水半潜式钻井平台中，钻井设备配置有着非常重要的作用，其设备配置方案的好坏直接关系到钻井平台的工作效率，因此，如何进行钻井设备配置方案问题一定要加以重视。基于此，文中笔者从井架作业系统入手，在对双联井架主辅井口作业系统和一个半井架作业系统进行简要分析的基础上进而简单叙述了BOP与采油树处理设备和隔水管移运设备与张紧系统，最后对钻柱运动补偿装置中主动补偿绞车与天车型钻柱运动补偿两种装置类型进行简要分析，以期能够为设计出一种优秀的钻井设备配置方案提供一定的参考意义和基础。

关键词：半潜式；配置方案；钻井平台

一、前言

钻井设备的配置是深水半潜式钻井平台非常重要的一部分，钻井设备的配制会直接影响平台的工作效率，必须高度重视。由于石油行业的快速发展，钻井设备技术也得到了快速的发展。在深水半潜式钻井平台中钻井设备的配置是为其确定某些主要参数提供依据。这篇文章没有对常规的通用钻井设备进行讨论，仅仅讨论了一些重要的钻井设备对深水半潜式钻井平台的规模、性能及整体布局所产生的影响。

二、钻井井架运行系统

（1）双联井架运行系统

在半潜式钻井平台使用的前期，所采用的井架运行系统都是单井运行系统，其运行系统中只有一台钻机在运行。单井运行系统在钻井作业中有着非常重要的作用，其不仅仅可以用于组装、拆卸钻杆和下放，同时，在进行回收水下器具时也同样适用，这也使得单井口作业系统在钻井作业中占有非常大的比例。目前，从事石油行业的专业人员提出了使两个运行系统同时运行的想法。这个想法在很大的程度上增加了钻井的工作能力，不过耗费也比较高。West Venture半潜式钻井平台竣工于2000年，其钻井井架运行系统采用的就是双联井架运行系统。

双联井架钻井运行系统在不同的运行条件下，双联井架运行系统都能减少大部分的工作时间。双联井架运行系统的提出打破了常规的钻井运行系统的模式，使深海半潜式钻井平台钻井运行的理念得到了突破性的发展。

在进行单井作业时，双联井架主辅井口钻井作业系统不仅仅可以用于组装、拆卸钻杆和下放，同时，在进行回收水下器具时也同样适用。在水下工作的时候，多井口可以同时运行，并且还不会影响钻井中其他装置的安装

（2）一个半井架工作系统

一个半井架工作系统即处于双井架系统和单井架系统之间的一种井架工作系统。相对于单井架工作系统而言，一个半井架工作系统的运行能力较强，一个半井架工作系统的重量轻、结构稳定、体积小且耗能低。在钻井工作中，一个半井架工作系统就会利用井架内的接立根系统将套管及钻具立根放到指定的梁上。在工作结束的回收工作中，还能利用隔水管的滑移系统将隔水管柱从井口移开。一个半井架工作系统中，BOP和采油树系统是分开放置的，为了让它们在不同的位置也能同时进行工作。

双联井架装置是现今深海半潜式钻井平台的一个非常明显的标志。但是其专利已经被Transocean公司所申请所有了，如果现在再使用双联井架装置就需要付出一些专利费用。因此，一个半井架作业系统是深水半潜式平台钻井设备配置中的一个非常好的选择。

三、BOP与采油树处理设备

半潜式钻井平台两个重要的钻井设备就是BOP和采油树，将它们从平台上安装到深水下并且在使用完之后再回收到平台上是一件非常繁琐的过程。深水半潜式钻井平台中至关重要的一部分就是BOP与采油树处理设备包，它的存在会影响到整个深水半潜式钻井平台的主要规模和整体布局。

在BOP和采油树处理设备安装之前，要考虑到它的组成、拆解、运输、维修等需要的要求。对此，所采用的安装方式主要有两种：一是从中央月池的同侧进行下放，此安装过程中只需要起重机和移动撬等设备，这种安装方式只能一个一个的安装，BOP和采油树不能同时进行。采用同侧下放的方式中，钻井平台中有一个特色设备即BOP升降机，BOP升降装置可以通过BOP滑移装置进行升降和移动，使其能在月池中进行移动并送到主井口的下面。二是从中央月池的两侧进行下放，其下放过程中需要起重机、移动撬和台车等设备，并且BOP和采油树可以同时进行下放。

四、隔水管移运设备与张紧系统

不同的隔水管放置方式就会需要配置不同的隔水管移运设备。通常情况下，卧式隔水管的放置方案有隔水管水平输送机和隔水管用起重机两种，而隔水管水平输送机主要是将隔水管输送至井架处；隔水管用起重机的起重能力一般在35到40吨之间。另外，立式隔水管的放置方案除要求需配备隔水管用起重机外还需要一些其他的辅助器材，如隔水管起重机。

由于隔水管的摆放方式和长度的不同，所使用的起重机也会各不相同。当隔水管是卧式摆放时，隔水管起重機也要采用卧式的，通过将隔水管移动到水平输送机上，进而运输到井架大门。当隔水管用立式排放时，利用隔水管托架将隔水管送到井架之中，然后再使用隔水管拖车和隔水管起重机等装置将其放在指定的梁上。

在深水半潜式钻井平台中有着两种隔水管张紧系统：一种有导向绳和一种没有导向绳。由于导向绳的存在，隔水管张紧系统中就会有滑轮组，滑轮组可以使张紧系统的张紧升沉补偿行程变为液压缸活塞行程的许多倍，伴随着的，补偿液压缸的参数也会变大；而没有导向绳的隔水管张紧系统恰恰与其相反，由于没有滑轮组的存在，其补偿行程和液压缸的活塞行程大致相同，补偿液压缸的参数也会变小。

五、钻柱运动补偿装置

目前，主要有以下三种类型钻柱运动补偿装置：天车型钻柱运动补偿、游车型钻柱运动补偿、主动补偿绞车，下面主要对天车型钻柱补偿以及主动补偿绞车两种装置进行仔细叙述。

1、天车型钻柱补偿装置

天车型钻柱补偿装置是能够直接安装在井架的天车台上的，它是一种单独的模块化结构。因为天车型钻柱补偿装置大部分的结构都处于井架和天车台上，所以，要使用强度较大，结构稳定的特殊井架。因而，在建设的前期，就应考虑到这种装置和井架天车台的协调性。天车型钻柱补偿装置的质量都超过了100吨，它的重量非常大。现阶段，在许多深水半潜式钻井平台中，天车型钻柱补偿装置都已经得到了应用。

2、主动补偿绞车

主动补偿绞车所有功能不仅拥有老绞车具有的性能，还有主动补偿装置由于钻柱升沉运动的功能，它是浮式钻井装置的重大改革和创新。

伴随着化工行业的快速发展，美国国民油井华高公司研发出了通过绞车的控制来实现钻柱的补偿的方法，打破了以前的钻柱运动补偿的束缚。这种方法所使用的机械和控制技术都是最先进的，不仅减少了钻柱补偿器的使用，而且还可以将刹车过程中所产生的能量回收利用，减少了能量的损失，并且提高了钻井的工作效率，使其使用范围在传统绞车的基础上变的更大。

在钻井行业中，美国国民油井华高公司所设计研发的主动补偿绞车重新定义了补偿精度和范围的工作标准，使钻井平台工作时的操作范围变的更大了，以便于这种装置能很好地完成下列任务：传统钻井绞车操作；绞车全负载主动升沉补偿；钻井和起下钻；自动送钻；主动补偿放置BOP和隔水管。

AHD钻井绞车是钻井绞车的一个新的发展，已经成功地在钻井绞车中得到应用。它不仅可以提高系统的运行能力，还有对钻柱补偿的功能。AHD钻井绞车在深水半潜式钻井平台中是一种特殊的存在，虽然还没有得到全面的应用，但它依然是深水半潜式钻井平台中钻机设备优先选择的钻井绞车装置。

六、结语

上文中简单叙述了几种不同的钻井设备配置方案对深水半潜式钻井平台的主要规模、性能及整体的布局规划的一些影响和意义。在建设一个新的深水半潜式钻井平台的时候，平台的主要规模及整体规划都应在建设之前进行研究落实，以便于深水半潜式钻井平台的建设能够安全快速的实施。

参考文献：

[1]陈军：《深水半潜式钻井平台总体布局规划研究》，《中国机械工程》，2009年19期

[2]刘海霞：《深海半潜式钻井平台的总布置》，《中国海洋平台》，2007年03期