专利名称：水下钻井平台的制作方法
技术领域：
机械设备制造
背景技术：
半潜式钻井平台的制造技术逐渐成熟，随着现代机械化的进步，半自动及全自动机械迅速发展，机械装备的人工智能化水平不断提高。为远程遥控作业，自动化作业提供了可靠地保证。排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆①提高了钻井的自动化水平和工作效率。
发明内容
相对于传统的半潜式钻井平台，水下钻井平台在以下方面进行了改进，以满足其水下做业的需要。相比于半潜式钻井平台，水下钻井平台，造价远远降低，自动化程度高，更好的抗风浪能力。由于水下的工作环境相对稳定，抛弃了以庞大的体型来维持性对的稳定的半潜式钻井平台。而是固定在海底的海床上，来获得一个相对稳定的工作环境。本发明由以下六点技术改进1.水下钻井平台立柱式排管排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆，是海洋钻井平台钻杆自动排放中最为繁忙的装置。海洋钻井平台作业自动化操作的关键是各类管件(包括钻杆、钻铤等，以下统称为钻杆)的自动排放，钻杆自动排放系统可以实现钻杆从甲板排放架到井口、到钻台排放架(立根盒)之间的往复自动化排放，排管机是钻杆自动排放系统的一个重要组成部分，主要用于钻井过程中在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆。传统的钻杆排放操作方式需要工作人员与钻杆直接接触，在起下钻过程中，司钻、井台钻工、井架工要手动密切配合，稍有不慎便可能造成事故。特别是在指梁与井口之间移送钻杆立根时，需要二层台上的井架工直接接拆移送立根，危险性较大。另外，在海上作业常遇风浪，工作环境恶劣，安全问题更为突出，钻井成本很高，因此加快钻井速度、缩短钻井周期就显得尤为重要。实现钻井过程中的钻杆自动化操作，避免人与钻杆的直接接触，可加快起下钻速度，对降低海上钻井作业成本，提高作业安全性将发挥重要作用。2.自动打眼反水泥固定立桩支腿平台自带4只支腿，待平台下潜至海床上，四支支腿自带的电机组驱动四只钻头开始向下钻孔，钻到一定深度后，停止转动，开始由预先连接的水泥管道下注水泥以固定平台，下注的水泥直至返到海床上为止，四只桩柱的位置设计可以有任意三只支柱都足可以稳定支撑整个平台。3.直流-交流电驱动钻机工作机用直流电机驱动，用柴油机带动发电机供电。供直流电者称为直-直流电驱动；供交流电经整流者称为交_直流电驱动。4.泥浆净化池泥浆净化池由海面搬到了水下，因此要有足够的强度来承受水的压力，需要增加其泥浆池的壁厚来实现。同时，泥浆的调配是在水面上进行，由一根管道和泥浆净化池相连，起到补充的作用。5.自动防喷器组防喷器是 用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生，具有结构简单，易操作，耐压高等特点，是油田常用的防止井喷的安全密封井口装置。石油钻井时，安装在井口套管头上，用来控制高压油、气、水的井喷装置。在井内油气压力很高时，防喷器能把井口封闭(关死)。从钻杆内压入重泥浆时，其闸板下有四通，可替换出受气侵的泥浆，增加井内液柱的压力，以压住高压油气的喷出。由于水下是无人操作的，要对传统的防喷器组做一个改进，增加一个液压传动装置，使其在需要安装时能够自动到位。6.水下钻井平台和补给船物质，能量，信息链接通道设备连接由于海面下的作业平台是完全依赖于海上的控制补给船的，所以，其连接设备极其重要，其中，是由不同的一系列的管道完成，并由不同的设备连接，最后由中间的绝缘物质隔开，使得其互不影响，称之为补给控制连接线。最末端和海下钻井设备相连， 上面和控制补给船相连。其线路可分为，1.润滑油补给线，电线；为各个轴承间补充润滑油2.泥浆补给线，管道；控制泥浆的成分，3.能量补给线，电线；550V交流电源，给海下设备提供能量，4.水泥补给线，电线；为固井，完井时，提供水泥，固定井身，5传感器连接线，电线；连接各种传感器，控制设备正常高速运行，控制钻进速度，7. CCTV系统核心设备是cctv网络多媒体视频服务器，摄像头的视频信号直接通过网络多媒体视频服务器。为了给司钻房提供可靠的数据，每一个监控点可以根据实际需用要选择不同的摄像机，摄像头的型号可根据具体监控点的位置和功能选择。系统支持录像资料的存储。由于海面地钻井设备，造价高昂，一直成为中国及世界海洋石油开发的束缚因素。 如海洋石油981号，造价近60亿中国南海的石油储量近230亿吨，渤海油田，东海的春晓油田。及北部湾油田，及中国海外勘探队在公海海域发现的油气储量，如南极、北极附近的油田和太平洋中部的油气更是惊人具有巨大的经济效益，和社会效益。也是维护国家利益的有效物质保证。水下钻井平台是由海上控制补给设备组成和海底作业相结合的立体作业设备，总造价控制在3800万元人民币左右，而且海上的作业船只可以重复利用。海下作业设备可同传统的海上作业平台一样，可以实现一个平台多个井身，节约资源，充分利用设备。形成批量化生产后，生产成本会进一步降低。水下钻井平台的使用范围将大幅提高，根据需要可以分为三个级别，1.较浅的海域500米以下，的海域，2.中度深的海域，500-2000米3.超深海域，2000米以上深度，由于采用的是全自动和半自动控制，所以其最大深度可以达到3000米深的海域。
完井工程，待钻井完成后，由于没有固定的钻井平台，所以其开采，及以后的生产过程都需要在海平面以上的生产船上进行，进行原油的净化，和运输。以为一个海下钻井平台可以打多眼井。所以，一艘生产船也可以同时生产数口井。完井工程是由；钻井平台上连接的一个高级的管道，以后一切的洗井，压裂等工艺，都可以通过该管道完成。水下钻井平台的主要尺度型长36m型宽27m型深9m桩褪长15m
设计工作水深3000m上层工作平台型长30m型宽 24m钻机井架42m最大钩载4500kn排水量2767t平台自重3484t工作环境-20-40°C水温环境-2-3°C平台造价约3800万元设备连接由于海面下的做业平台是完全依赖于海上的控制补给船的，所以，其连接设备极其重要。有润滑油补给线、泥浆补给线、能量补给线、水泥补给线、传感器连接线。 他们是由不同的一系列的管道完成，并由不同的设备连接，最后由中间的绝缘物质隔开，使得其互不影响，称之为补给控制连接线。最末端和海下钻井设备相连，上面和控制补给船相连。其线路可分为，1.润滑油补给线，电线；为各个轴承间补充润滑油2.泥浆补给线，管道；控制泥浆的成分，3.能量补给线，电线；550V交流电源，给海下设备提供能量，4.水泥补给线，电线；为固井，完井时，提供水泥，固定井身，5传感器连接线，电线；连接各种传感器，控制设备正常高速运行，控制钻进速度，轮机方面，在补给船上。包括柴油发电机组，及辅助系统。动力系统采用3台发电机组，并车运行模式，每台容量5400kw，11000v,60hz,720r/min 0. 8pf补给船上，采用1台IOOt辅钩20t，50m长臂，360°旋转式吊车补给控制船上包括，水泥系统，仪表与司钻房。井控设备，测井设备。钻井系统的核心是钻井塔，拥有所有的钻井功能，包括1.钢结构井架2.绞车3.天车4.游车
5.顶驱装置，6.泥浆直管7.水泥直管8.液压管路
如附图所示，水下钻井平台主要由两大部分，水面补给船和水下钻井平台。他们之间是通过一个管道电线组连接的。还有补给船上的吊塔为钻井平台提供钻杆和钻头。由于海面下的作业平台是完全依赖于海上的控制补给船的，所以，其连接设备极其重要，其中， 是由不同的一系列的管道完成，并由不同的设备连接，最后由中间的绝缘物质隔开，使得其互不影响，称之为补给控制连接线。最末端和海下钻 井设备相连，上面和控制补给船相连。其线路可分为，1.润滑油补给线，电线；为各个轴承间补充润滑油2.泥浆补给线，管道；控制泥浆的成分，3.能量补给线，电线；550V交流电源，给海下设备提供能量，4.水泥补给线，电线；为固井，完井时，提供水泥，固定井身，5传感器连接线，电线；连接各种传感器，控制设备正常高速运行，控制钻进速度。补给船上有钻井所需的各种物质和能量。有控制水下钻井平台的司钻房，有物资存放区、员工生活区，发电机设备区、泥浆补给池、水泥系统区等。水下钻井平台有钻井所需的机械设备，平台是由四个水泥桩柱支撑的。水下钻井平台分为上下两层。水下钻井平台下层有载水舱、钻井水舱、泥浆舱、泵舱、泥浆净化池、防喷器、防喷器行吊、两套电动机组、液压电动机、液压传动装置等。水下钻井平台上层布置着几乎全部钻井机械设备。水下钻井平台上层甲板的中心设计为钻井月池长18m宽6m。月池上安装钻塔。围绕钻塔的工作区统称为钻井区，包括钻杆、套管、RISER管盒存放区。立柱式排管机工作区。
具体实施例方式钻井动力上部来自两台液压顶驱装置，下部动力来自主甲板安装的旋转平台。平台既可以顺时针旋转，也可以逆时针旋转，旋转平台由两台液压泵驱动，每台扭矩30kn/m 转速 0-20r/min钻井系统工作流程系统首先采用36in钻头，当钻井深度在150f-400f左右，系统钻头退出，系统放下30in套管，套管到位后，启动水泥系统将套管固定，系统改用26in钻头，当钻头深度在500f-1500f左右，系统退出钻头，移动防井喷装置，并与RISER管相连，系统放20in套管，套管到位，启动水泥系统，将套管固定，系统方下并安装BOP (防喷器)随后安装RISER管紧缩装置，系统采用17in钻头。待钻到预定深度停止钻井，下放安装采油树， 和相应管路，开始采油作业。安装和拆卸钻杆，采用新型的立柱式自动排管机。是钻杆隔离海水系统管路操作系统主要是垂直管路，水平管路，和RISER管路，
管路操作系统主要有三种1钻井管2.套管 3. RISER管(上接平台，下通过BOP与套管连接，套管和RISER管供组成封闭区域使钻杆隔离了海水，)钻井平台管路系统的操作完全采用自动作业系统，用机械代替人的双手，用程序控制机械的动作。实现作业区无人化。1.垂直排管系统，钻杆的拆接。2.鼠洞，液压动力卡瓦3.防磁接系统4. CCTV 系统5.钻井视图系统等，6.泥浆循环系统，冷却润滑钻头，清理岩屑。水泥系统，有两台驱动柴油机，搅拌柜，管路伐件和仪表组成，仪表与司钻房、监控，和操作台。所有的钻井泥浆、RISER管和所有的探测信息等都能通过仪表和液晶显示屏监控。所有的操作都可以用自动和手动两种模式操作。井控设备包括BOP的一整套防喷设备。测井设备有两套燃烧塔，塔的长度为84ft带燃烧头。内管和相关控制器。燃烧塔通过铰链，和平台甲板联系在一起，分别置在艉部参考文献①崔学政，刘文庆，肖文生，张富强，董磊海洋钻井平台立柱式排管机设计(中国石油大学(华东)机电工程学院，山东东营257061)②姚春东石油钻采机械石油工业出版社。③李润培，王志俊海洋平台强度分析[M]上海交通大学出版社。
权利要求
1.水下钻井平台是属于机械设备制造领域。其特征是由水下钻井平台和水上补给船共同组成。相比于半潜式钻井平台，水下钻井平台的工作深度相同，但造价远远降低，自动化程度高，由于水下的工作环境相对稳定，具有更好的抗风浪能力。半潜式钻井平台是以庞大的体型来维持性对的稳定钻井环境的。而是固定在海底的海床上，来获得一个相对稳定的工作环境。
2.水下钻井平台是通过平台自带4只支腿，待平台下潜至海床上，四支支腿自带的电机组驱动四只钻头开始向下钻孔，钻到一定深度后，停止转动，开始由预先连接的水泥管道下注水泥以固定平台，下注的水泥直至返到海床上为止，四只桩柱的位置设计可以有任意三只支柱都足可以稳定支撑整个平台。
3.泥浆净化池由海面搬到了水下，因此要有足够的强度来承受水的压力，需要增加其泥浆池的壁厚来实现。同时，泥浆的调配是在水面上进行，由一根管道和泥浆净化池相连， 起到补充的作用。
4.防喷器是用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生，具有结构简单，易操作，耐压高等特点，是油田常用的防止井喷的安全密封井口装置。由于水下是无人操作的，要对传统的防喷器组做一个改进，增加一个液压传动装置，使其在需要安装时能够自动到位。
5.补给船上有钻井所需的各种物质和能量。有控制水下钻井平台的司钻房，有物资存放区、员工生活区，发电机设备区、泥浆补给池、水泥系统区等。
6.水下钻井平台上层布置着几乎全部钻井机械设备。水下钻井平台上层甲板的中心设计为钻井月池长18m宽6m。月池上安装钻塔。围绕钻塔的工作区统称为钻井区，包括钻杆、套管、RISER管盒存放区。立柱式排管机工作区。
7.设备连接由于海面下的做业平台是完全依赖于海上的控制补给船的，所以，其连接设备极其重要。有润滑油补给线、泥浆补给线、能量补给线、水泥补给线、传感器连接线。 他们是由不同的一系列的管道完成，并由不同的设备连接，最后由中间的绝缘物质隔开，使得其互不影响，称之为补给控制连接线。最末端和海下钻井设备相连，上面和控制补给船相连。
8.CCTV系统核心设备是cctv网络多媒体视频服务器，摄像头的视频信号直接通过网络多媒体视频服务器。为了给司钻房的控制提供可靠的依据，每一个监控点可以根据实际需用要选择不同的摄像机，摄像头的型号可根据具体监控点的位置和功能选择。系统支持录像资料的存储。
9.排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆，是海洋钻井平台钻杆自动排放中最为繁忙的装置。海洋钻井平台作业自动化操作的关键是各类管件(包括钻杆、钻铤等，以下统称为钻杆)的自动排放，钻杆自动排放系统可以实现钻杆从甲板排放架到井口、到钻台排放架(立根盒)之间的往复自动化排放，排管机是钻杆自动排放系统的一个重要组成部分，主要用于钻井过程中在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆。实现钻井过程中的钻杆自动化操作，避免人与钻杆的直接接触，可加快起下钻速度，对降低海上钻井作业成本，提高作业安全性将发挥重要作用。
全文摘要
本发明是一座水下钻井平台，由水面上的补给船和水下钻井平台共同组成，海下钻井平台由四根长度为15m左右的水泥桩固定在海床上，四个桩柱的电动调节器可以调节平台至水平。海上补给船和水下钻井平台是通过一套多功能管道和电线组相连，起到物质和能量的补给和信号传输的作用。水下钻井平台完成钻井、固井、到完井全过程，由水面上的补给船和司钻房提供补给和监测控制。其特点是相对于半潜式钻井平台其造价大大降低，可适用于标准化批量生产，体积减小、自动化程度较高，钻井效率快，钻井深度500-3000m，受海面风浪的影响小，应用范围广，补给船可以循环多次使用等特点。
文档编号E21B33/064GK102234999SQ20111021296
公开日2011年11月9日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者赵帮稳 申请人:赵帮稳