中海油能源发展装备技术有限公司 天津 300452
摘要：目前，由于石油需求量正在逐渐增加，因此，各个国家开始不断开采海洋油气资源。从某种程度上来看，推动了海洋石油设备的发展。其中，固定式海洋平台在海洋油气田的开发过程中依旧占据着重要的位置，而且它同模块钻机组合在一起应用在多油气井的开发过程中具有显著的经济优势，由此可见，在近海油田的开发过程中，固定式海洋平台模块钻机的发展空间比较广阔。基于此，文中重点分析了固定式海洋平台钻机模块化设计和施工。
关键词：模块钻机；模拟退火算法；参数选择；吊装结构
引言
随着全球人口数量的不断增长以及政治格局多极化的形成，为了推动自身经济的快速发展，各个国家相继构建了能源规划，不仅开发出了新能源，而且在石油和煤炭等传统能源的开发方面也加大了力度。据研究表明，在世界能源的总消耗量中，石油的消耗量仍旧占据最高的比例。另外，固定式平台作为一种传统的钻井平台，具有结构简单、成本低和操作风险小的特点，如果将其同模块化钻机组合在一起能够符合一台钻机钻多口井的要求，进而减少了钻井的经济成本。因此，固定式平台模块钻机在中外海洋钻井石油企业得到了广泛应用，成为了开发海洋油田的重要高端装备。
1.海上石油平台模块钻机结构特点比较
1.1 分析吊装和运输性能
就LF13-2、XJ23-1、LD5-2以及PY30-1等大型模块钻机而言，其钻机装置结构包括的分块数量不多，各个装置统一设置在三个到四个大型模块上面，并在海上进行整体吊装，从而能够节省海上起吊安装时间。然而，此种模块钻机并不具有较高的移运性能，不适用于陆上运输。再加上海上起吊安装具有较高的难度，因此，更加依赖大型浮吊。
就SZ36-1和NB35-2 等模块钻机而言，其钻机结构包括的分块数量较多，每个模块都不重，具有良好的运输性能，并且海上起吊安装难度也较低。
就崖城 PFA、PL19-3 以及HZ19-2/19-3模块钻机等小撬块钻机而言，其钻机结构包括较多的分块数量，单个模块的体积不大、重量轻，便于运输，海上起吊安装的难度不大，仅仅需要利用小型浮吊或者是平台吊机吊装就可以，但是在海上起吊安装时此种模块钻机需要较长的时间。
1.2 分析海上连接性能
模块数量直接决定着模块钻机的海上连接性能，比方说LF13-2、XJ23-1、LD5-2以及PY30-1 等大模块钻机，其钻机结构包括较少的分块数量，连接难度不大，工作量较少。
就SZ36-1和NB35-2 等模块钻机而言，其钻机结构包括较多的分块数量，模块之间的连接难度和工作量都非常大，模块钻机高，工作量合理。就崖城PFA、PL19-3以及HZ19-2/19-3等小撬块钻机而言，其钻机结构包括较多的分块数量，各个模块之间存在较多的连接接口，连接时都需要使用销轴、螺丝、连接电缆以及软管等，连接难度和工作量都较大。
1.3 分析应用条件
就LF13-2、XJ23-1、LD5-2以及PY30-1 等大模块钻机而言，同时还包括SZ36-1和NB35-2 等小模块钻机，往往受到建筑场地与制造设备资源的限制。对于像崖城 PFA、PL19-3 以及HZ19-2/19-3等小撬块钻机来说，其具有的明显优点就是较小的模块体积和较轻的重量，便于建造、安装与拆卸，不受限于任何场地与制造设备资源，而且还不需要大型的起吊安装设施，可以利用平台吊机或者是小型浮吊来安装，尤其适合应用在场地面积与制造设备资源受限和大型浮吊资源匮乏以及价格昂贵的情况[1]。
2.基于模拟退火算法的钻机模块划分
2.1 模块化设计概述
2.1.1 模块划分原则
通常情况下，模块划分所遵循的原则应该按照实际的研究目标与考虑问题的侧重点来进行确定，所以，未形成一致的划分原则。由此可见，应该针对具体情况，同产品特点相结合，进行综合考虑并且根据适当的原则对产品进行划分，进而可以获取到合理精准的划分结果。当前常用的准则主要包括功能单元分解化和独立化准则；部件、组件以及基础件模块化准则。
2.1.2 模块的聚类方法
对于当前模块聚类的研究来说，模块的聚类方法主要包括定性与定量两种方法，定性主要指采取非数值的计算方法来划分模块的聚类，具有较强的主观性；然而，定量却正好相反，主要指采取现代数值计算方法，有时还会应用计算软件进行计算的一种客观的模块聚类方法。
2.2 海上石油平台钻机模块划分原则
海上石油平台钻机属于一种繁杂的机电液一体化系统，不仅包括大量的设施，而且设施之间具有复杂的物料流、信息流以及能量流的传递关系。尽管能够站在不同的角度对钻机进行模块划分，但是可能造成划分方案的不同，从而极易影响到模块钻机的制造、海上起吊安装的安全性以及费用等。基于此，在对各个影响因素加以综合考虑的前提下，模块划分原则是否合理正确直接影响着钻机的后续操作运行[2]。
由于建造海洋钻机的目的就是为了同海洋钻井的需求相符合，因此，在对钻机进行模块划分时，钻井工艺流程发挥着十分重要的作用，在对钻井工艺流程加以考虑的前提下，能够确模块钻机具有完善的功能，基于此，再对钻机模块的移运性与独立性进行考虑，以此来达到同海上施工要求相符合的目的。
3.基于模拟退火算法的模块划分实例
3.1 7000m海上石油平台钻机基本参数
中石油在海洋石油模块钻机的设备配置与技术要求方面明确提出了7000m海上石油钻机的参数要求，具体内容见下表：
3.2 钻机系统中研究设施的选取
通过文中所述可以看出，对模块进行划分的第一个步骤是明确结构单元，对于钻机系统来说就是设施，选取相应的设施来划分模块。
基于7000m海洋钻机的调查与研究，所需的钻机设施体现如下：
从表中能够了解到模块一基本为井架和其上连接的设施，用来起升钻杆，属于钻机的重点起升设施，由此可见，此模块中设施之间的功能存在着一定的关联性。另外，从空间布局来看，位置关系也比较密切，因此，组合成一个模块具有合理性。模块二中包括的设施基本为钻台上同井口施工相关的设施，主要用来排放、运输与操作钻杆。并且此模块内的设施均在井口周围来共同配合开展井口施工，凸显出了功能与空间之间存在着较强的关联性，因此，此模块也具有合理性。除此之外，通过对其它模块进行分析，得出的结果也都具有合理性。
结束语
综上所述，文中从固定式平台模块钻机应用于开采海洋石油中所具有的优势出发，针对同固定式平台模块钻机有关的问题进行了设计与分析，并取得了一定的研究成果。然而，由于海洋钻机系统十分复杂，需要对模块划分造成影响的因素进行正确选取，因此，对于属性分析来说，应该准确地选择适当的属性，以此来确保模块划分结果更具合理性。
参考文献：
[1]田野，宋扬.试论海洋钻井平台技术现状与发展[J].科技与企业，2014，（11)：336
[2]高建新，张霖，张金磊.崖城 13-1PFA 小撬块组合式模块钻机结构设计[J].石油矿场械，2014，43（1)：29-33
论文作者:米军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：钻机论文; 模块论文; 海上论文; 海洋论文; 设施论文; 平台论文; 石油论文; 《基层建设》2018年第2期论文;