国产化“恒温拖链”在海洋钻井平台的应用

沈江，张超，安红卫，叶月军

（杭州吉宝传动设备有限公司，浙江 杭州 311251）

现在我国深海石油开采了已拥有第六代深水半潜式钻井平台船型基本设计的知识产权，通过基础数据研究、系统集成研究、概念研究、联合设计及详细设计，使国内形成了深水半潜式平台自主设计的能力，与目前国外深水半潜式平台的技术水平不存在差距。之前没有国内企业生产我国海洋平台的保温可移动式全封闭电缆桥架，而桥架总成又是平台移动的关键设备，价值一般占整个钻井机的6%～7%，约为180万到300万人民币之间，在此之前几乎全部靠进口，因此开发生产海洋平台电缆桥架都是非常必要的。目前我国持有深海石油平台订单中30%左右为出口订单，实行国产化可以大大提高国内深海石油平台行业在世界范围的竞争力。由于陆地及近海石油开发较早，目前发展存在局域性，而深海石油开采具有非常大的市场前景，目前全世界只有几家大公司拥有这项核心技术，它的市场空间和容量极大，并具有了良好的发展前景。

平台用电缆桥架在20世纪90年代初引入我国，与此同时随着我国工业的迅猛发展， 电缆桥架海洋装备制造业，及自动化行业等多种行业被广泛选用，而且越来越不可替代，特别是进入21世际以来，电缆桥架的实用性更是越来越重要。对于一般行业所选用的电缆桥架，国内的许多生产厂家基本都可以生产，但是创新性自主开发研制的产品目前国内行业还处在空白状态。

正是在这个大背景下我公司根据中海油油田建设公司总体要求，自主开发研制了海洋平台电缆桥架，并申请了一项实用新型专利技术。

1 “恒温拖链”产生的背景

常规海洋钻井平台拖链是一种完全开放式的拖链，所有的管线全部暴露空气中。在常规情况下可以有效保护拖链内部管线的正常运行。常规的海洋平台拖链因为在极高温度下使用，拖链内部线缆老化速度非常快，而且在运行中经常会有铁水溅出到拖链上损坏拖链内部的管线。而全封闭型拖链是采用上下封闭盖板将拖链内部的管线与外部基本隔开，以保证外部飞溅铁水不会对拖链内部管线损坏。但由于金属的导热性强，所以拖链内部的温度基本在70摄氏度以上，拖链内部的管线在长时间的高温作用下，表面的橡胶层老化的非常快，如果发现不及时会造成钢包车停车。

为了改变这一现象，必须将原有封闭拖链做成隔热性能好的产品，当时我们就针对这一现象改进了拖链的结构，在原有拖链的基础上增加了隔层，在隔层中添加了保温棉，使得拖链的隔热效果大有改善，又在拖链的固定端增加了一台恒温送气装置，使得拖链在100摄氏度的环境温度下可以长时间保持内部温度在40摄氏度以下。

2 恒温拖链产品的具体介绍

恒温拖链全名为海洋工程保温可移动式全封闭电缆桥架。海洋工程保温可移动式全封闭电缆桥架是一种全新的产品，克服了现在所遇到的所有难题，例如自由移动、任意组装、更改设计后增加管线后再更改桥架位置、恒温保温等等，在电缆桥架这一领域领先于国外同类型公司的产品。

2.1 产品材料的选择

所有制作拖链用的金属材料全部选用了316L不锈钢制作，拖链的保温层用防火保温棉填充。恒温箱材料也全部选用316L，所有固定管道也选用316L不锈钢管，拖链内部管道选用高压橡胶软管。

2.2 恒温拖链两端的组成

海洋钻井平台恒温拖链的固定端和活动端都要采用管夹密封的形式，使得进线口与出线口都得到有效的封闭。管夹的开孔要根据确认的布线图进行设计。

2.3 恒温拖链的升温装置

海洋钻井平台恒温拖链采用热风加热原理，使得相对封闭的拖链内部温度达到规定值，热风的来源是自然风通过鼓风机加压后，通过升温箱内经过加热的水中的盘管，使得自然风的温度升到规定值后进入设置在拖链内部的管道。管道壁上按照规律打有一定数量的通风孔，升温后的热风通过这些通风孔进入拖链内部，使得拖链内部温度升高。

图1

2.4 海洋钻井平台恒温拖链的基本参数

恒温拖链适应环境温度在华氏70摄氏度到零下50摄氏度；产品的使用寿命为25年；最大无支撑架空长度为13米；运行速度60米/分钟；最大载荷300公斤/每米；防火等级为A级。

2.5 产品的工艺优点

该产品是一种新型电缆桥架，具有质轻高强(重量仅为铁制桥架的1/2)、耐腐蚀、耐老化、保温隔热、可以防静电防爆炸。由于工作环境十分特殊，因为对产品本身要求十分严格，这一产品有着在使用过程中无毒无污染、耐热且阻燃、使用寿命长，且不变形、不裂纹、不吸潮、不返卤、体积稳定性好等特点，价格适中等一系列优点。产品的加工是采用数控冲压的加工方式加工结合激光切割加工，使电缆桥架在加工过程的确保所有加工尺寸达到图纸要求，再通过特殊的折弯工艺确保电缆桥架的强度达到设计要求，通过特殊的调制渗碳处理使得该产品在极其严苛条件下都可以使用。例如，过去国外某品牌的同类型桥架最大可以架空10米，我们研发的产品最大架空长度可以达到18米；国外某品牌的同类型桥架架空长度超过10米时将不能使用，但是我们可以采用循环支撑系统使得电缆桥架的水平架空长度达到300米。可由上下两部分嵌合而成，可以互换，单独使用，可作阻燃托盘。可根据用户要求制作水平弯通、水平三通、水平四通等连接件。宽度、高度根据用户要求或配合桥架规格而定。通过特殊的材质及先进科学的加工工艺，使得这种电缆桥架能在现场不需要任何工具的情况下根据实际情况够自由的组合，并且能过在安装完成后自由移动，还能够实现调节桥架内部温度，适合在深海、低温、高温、高湿度、高酸碱度的恶劣环境工作，达到相关的使用技术要求，这是以前市场的其他任何产品都没法比拟和替代的。

2.6 恒温拖链后期维护

恒温拖链主要由以上各个零件组成，每个零件都可以单独拆除，在后期如果有部分拖链损坏，无需特殊工具拆除，非常方便。

3 产品的现实意义

海工装备产品个性化很强。以深水钻井平台为例，每一个用户都会根据作业区域的水深、风向、风力、油层等提出具体要求。

南海是我国最深、最大的海，整个南海盆地群油气储量占我国油气总资源量的1/3。其中，70%蕴藏在水深超过300米的深海区域和1500米的超深水区域。

然而，南海的自然条件之恶劣，地处亚热带和热带地区，雨量丰沛，波浪较大，台风频繁，几乎全年都有台风。平均超过1000米的水深，也给油气开采带来了不小的挑战。

“水深增加，要求隔水管更长、钻井液容积更大，以及设备的压力等级更高，隔水管与防喷器的重量等均大幅增加，所以必须具有足够的甲板负荷和甲板空间。”深水区域水温低，但井底却有可能是高温，也给钻井带来系列难题。

针对南海的独特环境，我厂在该项目技术上进行了大胆的改革和创新，攻克技术上的难关，应用多种优化方法，设计团队采用南海百年一遇的风浪参数作为设计条件，又用二百年一遇风浪参数对平台上所有桥架的总强度和稳性进行校核，该环境参数相当于17级台风风速，提高了平台抵御环境灾害能力。

同时，该平台配置了世界上性能可靠的冷链循环系统使得该平台在深海作业时能够保持桥架内所有线缆的恒温，以确保钻机在深海特殊环境下的正常工作。

为适应平台在南海远离陆地、补给困难的要求，该电缆桥架最大可变载荷达到了500吨，为应对各种突发状况预留了足够的空间，对我国改变石油钻井平台用电缆桥架依赖进口，并加速、加快我国海上石油事业向纵深发展将具有重要的现实意义和长远的战略意义。