“海洋石油982”号定位作业的策略选择

2020-06-15李捷

船舶标准化工程师 2020年3期

李捷

（交通运输部上海打捞局，上海 20090）

0 引言

HYSY982是中海油服（COSL）面向中国南海水域升级改造后的COSL系列第五座深水半潜式钻井平台。HYSY982的成功交付，标志着中海油服的深水钻井平台梯队建设更加完善，进一步提高了我国海洋石油开发的国际市场竞争力。然而近几年由于国际油价的持续低迷，海上油井开发项目受其影响日趋减少，海上钻井平台作业竞争日趋残酷激烈，为了确保生存，从浅水到深水的各项作业开发均已成为钻井作业公司的必争之地。如何充分发挥HYSY982的作业特点，合理运用HYSY982配备的DP3动力定位系统和接泊式锚泊系统组成的双套定位系统，能够实现平台从70 m到1 500 m不同水深的海上勘探作业，来获取海上油井勘探作业合同是十分重要的。本文通过对平台动力定位和接泊式锚泊系统的介绍，分析平台在不同水深下的定位模式选择所需考量的各类因素，讨论不同水深下平台定位模式的策略选择，从而实现不同作业水深定位作业模式的最优组合，为平台海上钻井作业提供指导，为租家提供经济高效的作业方案选择。

1 HYSY982平台概况

1.1 平台主要参数

HYSY982属于第六代深水半潜式钻井平台，船舶主要参数见表1。

表1 HYSY982主要参数

图1 HYSY982钻井平台示意图

1.2 平台锚泊系统

与其他半潜式钻井平台比较，HYSY982配备的是一套八点接泊式绞缆定位系统，为非完整型深水锚泊定位系统，其锚泊系统参数参表2。

2 背景介绍

目前我国南海海洋石油开采主要集中在60 m ～1 500 m水深范围内，大于1 500 m乃至3 000 m以上水深仍然处于钻探开采的实验阶段。而自升式钻井平台由于其桩腿高度设计限定等因素主要集中在75 m～100 m以下水深作业范围内，100 m～1 000 m水深的作业勘探任务主要由我国南海的几座非自航半潜式钻井平台承担，但由于目前的南海二号、南海五号、南海八号、南海九号均为上世纪八十年代的老旧钻井平台，其设备老化，定位作业模式单一落后，显然已不能满足南海复杂气象海况等类似水域对高效钻井和安全作业的更深要求[1]。以HYSY982为代表的COSL系列第六代半潜式钻井平台正是两者作业模式的有机结合，实现60 m～1 500 m水深钻井作业的全覆盖。由于HYSY982钻井平台采用动力和锚泊双定位作业模式选择的设计，如何合理地选择一种经济高效和安全便捷的作业模式显得尤为重要。一套优化的作业模式选择不仅能为平台操作者提供合理的作业指导，而且还能为租家提供质高价廉的作业方案选择，提高海上钻井资源利用率，保障海上安全生产[2]。

表2 HYSY982锚泊系数参数

3 HYSY982几种定位作业模式及其特点

HYSY982可根据不同作业水深和作业要求等情况采用锚泊定位、动力定位辅助锚泊作业和动力定位作业3种主要作业模式。如果平台要采用锚泊定位作业模式，则需要起抛锚作业拖轮提前将8套预抛锚定位系统提前布置到油田作业井口周围，然后等待平台到达井口附近后，由辅佐拖轮完成后续的平台锚缆和预抛锚系统的连接工作[3]。

3.1 锚泊定位作业

具有动力定位系统的HYSY982与非自航式的半潜式钻井平台不同，为减轻平台自身重量，有效增加平台的甲板可变载荷，HYSY982采用的是一套八点接泊式非完整系锚泊系统。平台可根据作业水深设计要求，设计配备不同的锚泊系统，定位作业时，先完成外部锚系的预抛锚操作，然后再接入平台，最终完成锚泊定位。平台锚泊作业模式又可分2种，分别为保留锚标的锚泊作业和拆除锚标的锚泊作业（图2）。

图2 HYSY982预抛锚锚系图

1）保留锚标的预抛锚作业

当平台作业水深较浅时，HYSY982锚系的布置可先通过起抛锚船先期完成井口附近海域锚泊系统的布置，然后平台根据作业需要到达锚泊系统中心即井口上方附近，完成接泊定位操作。如图3所示，起抛锚拖轮在完成单根锚缆浮筒端与平台绞缆系统的连接工作过程中，锚标浮筒仍然保留在单根锚系中，平台起锚时拖轮可通过锚标浮筒逆向操作完成平台锚缆的解脱和预抛锚系统的回收。整个锚泊系统接入平台后，通过平台锚机绞泊调整完成定位要求后关闭自身动力定位系统。

图3 预抛锚作业图

保留锚标的预抛锚作业主要有以下特点：锚泊系统结构简洁，系统接泊与解脱方便快捷。起抛锚船要求低，只需单艘起抛锚拖轮便可完成单根锚缆浮筒端与平台绞缆系统的连接工作。台风季节响应快，定位作业费用低廉，但由于平台自身锚泊系统中锚缆最大出缆长度的限制，此种锚泊作业适用于70 m～300 m以内的浅水区油田井口群的勘探开发作业。

2）拆除锚标的预抛锚作业

根据深水域预抛锚系统设计要求，起抛锚船在先期完成井口附近海域锚泊系统的布置，HYSY982根据作业到达锚泊系统中心即井口上方附近后，需要2艘起抛锚拖轮共同协作才可完成单根锚缆浮筒端与平台绞缆系统的连接工作，待整个锚泊系统接入平台后，通过平台锚机绞泊调整完成定位要求后关闭自身定位系统。由于平台锚缆滚筒出缆长度的较短和深水域锚标浮筒的锚缆长度过大，从而导致平台与锚标浮筒因风流影响发生碰撞及影响拖轮靠泊作业的风险，需要将预抛锚定位浮筒解除，如图4所示。

图4 所示深水预抛锚锚系结构图

拆除锚标的预抛锚作业的主要特点：由于作业水深相对较深，锚泊系统结构设计复杂，起抛锚作业流程相对繁琐，对起抛锚船和操作人员要求高，系统启动布置耗时长，费用较高，但系统稳定可靠，适用于深水区油田生产井的长周期开发作业。

3.2 动力定位辅助锚泊作业

平台锚泊定位模式作业过程中，由于各种原因导致的单根或者几根锚缆定位失效，以及遇到海上乱流或者强对流天气扰动时，单凭平台锚缆系统无法满足钻井作业需要时，平台可启动船舶动力定位系统，辅助钻井平台完成后续的定位作业[4]。

动力定位辅助锚泊作业特点：作业应急双备份，应急响应快，安全节能，适合复杂井口区域的锚缆布置和类似南海水文气象，突显新一代钻井平台的作业优势。

3.3 平台定力定位作业

平台定位作业不需要锚缆系统，钻井平台到达井口上方后，完全依靠船舶自身具备的动力定位系统来控制船舶艏向和位置实现船舶定位作业要求。

平台定力定位作业的特点：平台动力定位作业不受水深和海底井口复杂情况的影响，平台就位和转场方便，费用高，适合深水区油气田的勘探和生产作业。

4 HYSY982定位作业模式决定因素

决定平台定位作业模式不仅要考虑海上油田作业区域的水文气象条件，还要考虑平台本身的作业能力限制，此外还应考虑辅助作业拖轮的能力限制和后期平台供应拖轮的作业影响等因素。

4.1 海上作业区域的水文气象

海上平台定位作业的主要目的是确保钻井平台在海上作业时具有稳定的艏向和船舶位置[5]。实现海上作业定位不仅要考虑实时的风、流、涌和浪多船舶的外力影响，而且还要考虑1年、5年和10年周期的环境因素对钻井作业状态进行动态分析；由于HYSY982主要为面向南海作业升级改造后的船型，所以，南海海区特有的水文气象环境将是船舶定位作业模式关键因素[6]。

4.2 HYSY982锚泊定位系统的能力及作业限制

根据当前HYSY982平台滚筒设计，平台目配备的钢缆直径为90 mm，长750 m。根据作业计算，在60 m～300 m以内浅水区，预抛锚系统的钢缆浮筒部署不会影响平台的系统定位接入工作和后期的船舶靠泊工作，但在水深300 m～1 500 m，如果要使用锚泊定位系统需要双拖轮联合完成预抛锚的接泊作业工作。

4.3 锚泊定位作业辅助拖轮的可操作性

实现预抛锚作业的随着深水钻井作业平台的升级建造，与之配套的辅助工作船也在设计和功能上逐步完善和进一步加强。大马力深水起抛锚作业船超大的甲板面和滚筒存储能力可一次性实现8套或者4套海上预抛锚系统的布置。但是随着船舶尺度的变大，平台相对较小的船型尺度和锚缆布局给船舶布锚作业和后续的供应作业带来了较大的限制，特别是南海冬季较强的季风区，平台因锚泊作业艏向的固定，给供给船舶靠泊的艏向选择带来了选择限制和风险增加[7]。