Dp3超深水钻井设备配电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及IPC分类H02J供电或配电的电路装置或系统技术，尤其是DP3超深水 钻井设备配电系统。
【背景技术】
[0002] 在未来全球油气开发中，油气增量主要来自深水特别是超深水海域。专业机构预 测，2014-2030年，全球超深水油气产量年复合增长率将高达20%。近五年来，新建平台有 85%是超深水钻井平台。海洋石油深海探索促进海洋工程技术得到飞速的发展与提高，人 们对钻井设备的钻探深度和对钻井设备的供电，操作，安全及可靠性提出更高的要求和期 望。
[0003] 已有最先进的钻井平台是第七代超深水钻井平台，其钻井设备采用双塔钻井，最 大工作水深为12000英尺合3658米，钻井深度为50000英尺合15250米，采用NOV即挪威 国民油井公司液压双钻塔设计，双顶驱载荷达1250吨。海洋石油981及其在建姊妹船海洋 石油982,其钻井设备采用单塔钻井，最大工作水深为3000米，钻井深度为12000米，采用 MH(ARKER)钻井包设备。
[0004] 目前，世界各国普遍采用的钻井方法是旋转钻井法。即利用钻头旋转破碎岩石，形 成井身，利用钻杆将钻头送到井底，利用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱；利用转盘或顶 部驱动装置带动钻头、钻杆旋转；利用钻井泵输送高压钻井液，带出井底岩肩。现代钻井是 一套大型的综合型机组，整套钻机是由动力与传动系统、工作系统、控制系统、辅助系统等 若干系统和相应的设备所组成。该系统主要由以下子系统组成：
[0005] 1)旋转系统：由转盘、水龙头、钻杆及钻头组成；
[0006] 2)循环系统：由钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化设备和钻，井液调配装置或固 控设备等；
[0007] 3)起升系统：由钻井绞车、辅助刹车、游动系统（钢丝绳、天车、滑车）、大钩和井架 组成；
[0008] 4)动力驱动系统；
[0009] 5)传动系统；
[0010] 6)控制系统和检测显示仪表；
[0011] 7)钻机底座；
[0012] 8)辅助设备。
[0013] 在如此重要而众多的系统设备需要精确配置配电系统以支持正常工作。
[0014] DP3是dynamic positioning，即动态定位。因为这种工程船一般是远离岸的作业 船，所以为了一旦要拖去厂里维修，成本是非常高的。为了减少这种可能，就出现了 DP2和 DP3, DP2是基本所有的系统都有两套，包括管系，但是驾驶室只有一套。但是DP3更进一步， 不仅所有系统都是双套的，就连驾驶室都是双套的，两套驾驶室都在bridge deck，分别在 两端，中间用A60分隔，任何一套系统或者设备，甚至是engine room，control room烧掉， 照样还能正常在海上作业，而不仅仅是生存。
[0015] MO船级标记以及ABS美国船级社对于DP动力定位的附加标志对比：
[0016]
【主权项】
1. DP3超深水钻井设备配电系统，其特征在于，电力系统是IIKV的中压系统，整船的 电力系统是由3组或4组中压发电机组成，每组还包括2个中压发电机7370KW分别安装在 A60分割的=个或4个机舱内，=条主电力系统必须A60分割，从相对应的中压配电系统到 变压器再到440V低压配电板都是完全互相A60分割的。
2. 如权利要求1所述的DP3超深水钻井设备配电系统，其特征在于，单体船采用DP3闭 环钻井船6推进器系统分布和DP分隔，由11KV中压系统到腊部T1、T2和T3, W及艇部T4、 T5和T6也都是A60分割；3个中压配电板split对应的分别是T2&T5, T1&T4, T3&T6, T4、 T5 W及T6艇部推进器作为航行用，并且保证航速大于11节。
3. 如权利要求1所述的DP3超深水钻井设备配电系统，其特征在于，双体船采用DP3闭 环8推进器系统分布和DP分隔，由11KV中压系统到腊部T1、T2和T7、T8, W及艇部T3、T4 和T5、T6也都是A60分割；4个中压配电板split分别安装在船首左妪FWD PS、船腊右妪 FWD SB、船艇左妪AFT PS和船艇右妪AFT SB，各分别连接二部推进器，对应的分别是T7&T8、 T1&T2、T6&T5和T3&T4,船首左妪FWD PS中压配电板split与船艇右妪AFT SB中压配电板 split连接，船腊右妪FWD SB中压配电板split与船艇左妪AFTPS中压配电板split连接， 并且保证航速大于11节。
4. 如权利要求1所述的DP3超深水钻井设备配电系统，其特征在于，中压配电板split 采用600V钻井变频配电板，每部变频配电板通过两台双冗余移相变压器给其供电；两台钻 井配电板间通过联络开关横向供电，钻井辅助设备配电采用两台独立的440V钻井辅助配 电板通过=台变压器进行分区供电；中压配电板split的主电源由四个钻井变压器的次级 绕组提供给钻井交换机，供电系统1和供电系统2的两台钻井变压器初级侧由11千伏中 压配电盘提供；钻井变压器有两组次级绕组，每组提供=相电源，该两个绕组相位有30度 移和被称为12脉冲供给，每四个钻井变压器输出相位7. 5度错开，当两个钻井变压器用于 提供1交换机；每个钻井交换机是由两个12脉冲变流器的支持，将在24脉冲运行提供模 式时，HV联网关闭，HV系统与单母线运行；每个钻井变压器次级绕组通过一个S相二极管 整流器组件连接到一个2500A额定空气断路器（ACB);在ACB中的二极管整流组件成对操 作，即在ACB中的他们会在指令下成对被关闭，W减少总谐波失真订皿）；在6脉冲模式操 作时，该系统不可只有一个单一的ACB操作关闭；如果直流链路从一个变压器/转换器装 置的可用功率限定于可用于该相应钻孔变压器最大供电，直流链路的每个交换机则通过一 个或两个其变压器/转换器布置来提供；每个变压器均有一个桥间的反应器，从每个变压 器输出的直流绕组/整流器是通过桥间反应器绕组连接到公共直流连接，每个桥间输出反 应器从交换机DC隔离链接通过6300A两极关闭负载隔离；每个钻井系统有一个6300A DC 隔离，使整个系统运作时，可用性电源是有限的；如果两个隔离器都关闭直流链接被连接在 一起，并在完整VFD系统可W从任意两个钻井变压器供电，正常操作是两个隔离器处于打 开位置；每6脉冲整流器组件的二极管由一个有烙丝指示开关高速半导体保险丝保护与烙 断，如果保险丝烙断指示器检测到相关联的传入的一对ACB的将被跳闽，该传入ACB行程将 跳闽，钻井变压器供应ACB的每6脉冲整流器组件将通过离屯、冷却风扇进行冷却，冷却风扇 马达将由小型断路器和热过载保护，在每个二极管散热器总成转换器前=个二极管配有温 度监测装置，该些设备都连接到化C W使高温通过的设备负载减少；每个变频钻井交换机 都配440V辅助电源；两个外部440伏辅助电源被连接到切换电路中的每个交换机，440伏 辅助电源动态伺服配置，直到该变频钻井系统的部分电源发生故障时440V辅助电源转入 正常工作状态；该切换电路将自动从变频钻井系统的前部和后部进行动态440伏辅助电源 的系统供电；440V辅助电源电相互联锁，W确保其中任意一个正常的输出功率在任一时刻 进入辅助工作状态；440伏辅助电源将电力提供给工作/备用冷却累，二极管转换器通过降 压控制变压器风扇和120V变频器的风扇冷却；每个变频钻井交换机有两个单独的220伏 电源，一个来自220V UPS，另一个来自应急配电板，均在位于每个变频结束的控制部分终止 钻井系统；钻井驱动系统提供UPS的供电电源，支持控制旋钮和仪表通电和工作；当主电源 连接成功时，VFD需要大约10秒来完成通电，驱动器将准备就绪；当辅助电源连接成功时， 变频器冷却系统将开始发挥作用；如果在整个操作温度范围内辅助电源连接不成功时可 由V抑进行穿越；当主电源故障，直流接触器将保持关闭，直到DC链接电压衰减到小于850 伏；当DC连接电压低于850伏的直流母线接触器将被打开，直到预充电完成信号复位，预充 电完成信号复位后40秒左右并达到540伏；当DC连接电压变得正常并上电时，预充电完整 的信号允许VFD复位。
5. 如权利要求4所述的DP3超深水钻井设备配电系统，其特征在于，每个系统都有UPS 和应急两个220伏电源，连接到内部转换电路中的每个交换机，该些220伏WS电源将从变 频钻井系统的两个前部和后部之一辅助提供，如果该种供应无法转换，电路将从系统前端 剩余的辅助220伏的电源后自动提供，220V的电源电与彼此联锁W确保在任何一个时间只 有一个辅助电源提供功率到该控制系统的组件，该220伏特的电源将提供控制电源到相关 的电子控制设备中的交换机；此外，220V电源将对于需要一个24V直流电源的所有系统通 过两个二极管提供控制电源的双冗余24伏电源；所有的控制和监测系统将根据主电源和 辅助电源交替工作情况，一旦主电源恢复，确保系统尽快恢复操作；每个系统有一个提供所 有电机的220伏加热器电源，W支持制动电阻和开关柜防结露加热器。
6. 如权利要求1所述的DP3超深水钻井设备配电系统，其特征在于，系统一配电盘有 9个电机变频驱动器，系统二配电盘有8个电机变频驱动器；每个电机变频装置有平行安装 并连接到DC链路两个增量逆变器模块；逆变器模块将输入的直流电力的可变频率的S相 交流输出供应；从每个增量逆变器模块的输出供给连接到共享反应器中，共享的输出反应 器被连接在一起，W创建一个被提供给所述电动机的=相供电。
7. 如权利要求1所述的DP3超深水钻井设备配电系统，其特征在于，钻井系统1和2分 别有3个制动斩波器VFD，每个制动斩波器VFD有一个单一的1000A液体冷却增量变频器模 块连接到直流母线，该来自增量逆变器模块的每个输出相被连接到独立的制动电阻器。每 个制动电阻器连接在增量逆变器模块的一个输出端和相应的直流链路的正极或负极间构 成回路；在W 1000A增量逆变器模块该种方式应用中，允许应用相同的电子功率模块于电 动和制动，斩波V抑被配置为电力出口到制动电阻器上面时，直流母线电压升高1070伏，审U 动斩波器按比例增加输出W配合电源电压升高。
【专利摘要】DP3超深水钻井设备配电系统,电力系统是11KV的中压系统，整船的电力系统是由3组或4组中压发电机组成，每组还包括2个中压发电机7370KW分别安装在A60分割的三个或4个机舱内，三条主电力系统必须A60分割，从相对应的中压配电系统到变压器再到440V低压配电板都是完全互相A60分割的。通过优化全船电力系统,强化区域供电原则,调整配电系统方案,优化DP3主电缆路径；通过优化钻井配电系统的布置并对重新优化的方案进行电力系统的负荷及平衡计算,使整个配电系统更趋于合理,减小施工难度,节省电缆与人工的成本，具有可操作性强，应用范围广，解决了船体配电系统设计和布局的难题的优点。
【IPC分类】B63J3-00, G05B19-418
【公开号】CN104635699
【申请号】CN201510020991
【发明人】郭金, 邱锦, 曾国咏, 陈萍, 丁海, 李孝喜
【申请人】上海中远船务工程有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月15日