海上石油固定平台模块钻机第1部分：设计

海上石油固定平台模块钻机第1部分：设计

国家标准 GB/T29549.1一2013 海上石油固定平台模块钻机 第1部分:设计 Speeifieationsforoffshoremodulardrilingrigsonfixedplatforms Part1:Desigm 2013-06-09发布 2014-01-01实施 中华人民共利国国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T29549.1一2013 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 功能要求与基本参数 功能要求 基本参数 模块划分与布置 模块划分 模块布置 模块设计 总则 6.l DEs 6.2 6.3DSM 6.4PTank 12 固井模块,测井模块、录井模块 12 结构设计 13 6.7辅助系统 17 界面 7.总体布置 7.2安全界面 18 7.3公用系统界面 18 电气界面 18 7.5仪表通讯界面 19 7.6井控系统 19 19 结构界面 20 附录A资料性附录模块钻机典型布置示意图 28 参考文献
GB/T29549.1一2013 前 言 GB/T29549《海上石油固定平台模块钻机》分为三个部分 -第1部分:设计; 第2部分:建造; 第3部分:海上安装,调试与验收 本部分为GB/T29549的第1部分 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本部分由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(sAc/Tc96)提出并归口 本部分起草单位;中海油研究总院、石油工业标准化研究所、宝鸡石油机械有限责任公司、南阳二机 石油装备《集团)有限公司有化集团江汉石油管理局第四机械厂 本部分主要起草人;姜伟、何保生、周建良、王平双、郭华,朱江、耿亚梢、刘书杰、周超,张玉、牵苏、 范亚民、王维旭、何军国、鲁献 m
GB/T29549.1一2013 海上石油固定平台模块钻机 第1部分设计 范围 GB/T29549的本部分规定了海上石油固定平台模块钻机(以下简称模块钻机)的功能要求与基本 参数、模块划分与布置、模块设计和界面等要求 本部分适用于模块钻机设计 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB3836.1爆炸性气体环境用电气设备第1部分;通用要求 石油钻采设备及专用管材词汇 GB/T8423 GB/T25428石油天然气工业钻井和采油设备钻井和修井井架,底座 GB50370气体灭火系统设计规范 sY/T10030海上固定平台规划、,设计和建造的推荐作法工作应力设计法 sY/T10041石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐方法 术语,定义和缩略语 1 3. 术语和定义 GB/T8423界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 模块钻机modulardrillingrig 采用模块结构的组装式海上钻机,通常放置于海上石油固定平台上,由钻井设备系统模块、钻井支 持系统模块,散装罐模块、固井模块、测井模块和录井模块等组成 3.1.2 钻井设备系统模块drtlimgeuipmlst 放置在海上石油固定平台甲板上,由井架、底座、绞车,天车、游车,大钩、顶驱、转盘、水龙头、防喷 器,司钻房和钻台设备等组成,实现钻井作业时提升和旋转功能的设备和结构 3.1.3 钻井支持系统模块driingsupportmodule 放置在海上石油固定平台甲板上.主要由柴油发电机组、燃油罐、空气压缩机及储气罐电气传动控 制系统、钻井液池、钻井泵及辅助设备、管子堆场、管线及电缆桥架等组成,为钻机提供作业支持的设备 和结构 3.1.4 散装罐模块powdertankmodule 由膨润土罐、重晶石罐、水泥罐、称重设备、控制台和管汇系统组成,为配制钻井液、水泥浆提供散装
GB/T29549.1一2013 材料存储的罐体和管汇单元 3.1.5 固井模块 cementingmodule 由固井泵、混合装置和管汇系统组成,提供固井服务的装置单元 3.1.6 测井模块loggingmodule 由测井绞车,测井工作间、井口设备及电缆组成,提供测井服务的装置单元 3.1.7 录井模块mwthngmdue 由录井房、数据采集系统及显示终端组成,提供录井服务的装置单元 3.1.8 导轨guiderail 引导钻机底座移动并承受DES载荷的装置 由上导轨和下导轨组成,上导轨为钻机上底座的滑移 轨道,下导轨为钻机下底座的滑移轨道 3.1.9 滑移系统skiddingsystem 由导轨、滑靴、滑移动力源、驱动装置和控制装置组成,用于实现模块钻机纵向和横向移动覆盖井槽 区的相关设备 3.1.10 底座substructure 用来承受钻台载荷、大钩荷载、转盘荷载和立根荷载,能纵向和横向移动以到达各井口进行作业的 钢结构 通常分为上底座和下底座两个部分 3.1.11 界面interface 模块钻机与其所在平台之间各系统的接口 包括总体布置,安全、公用系统、电气、仪表通讯,井控、 结构等 3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件 DES钻井设备系统模块 DSM钻井支持系统模块 P-Tank散装罐模块 HVAC供热,通风与空气调节(简称暖通 功能要求与基本参数 4.1功能要求 4.1.1模块钻机应能在海上石油固定平台上安全、高效地进行钻完井及修井作业. 模块钻机底座应能在平台上井口区进行纵向和横向移动,覆盖所有井槽 4.1 3 模块钻机应模块化设计,建造,利于在海上平台之间实现搬迁,连接和调试 4.1.4安全系统应配备消防系统,火气探测报警系统以及防污染系统等
GB/T29549.1一2013 4.2基本参数 模块钻机按最大钩载分为6个级别,各级别钻机的主要基本参数见表1 表1模块钻机基本参数 钻机级别 30/1800 40/2250 50/3150 70/4500 90/6750 120/9000 最大钩载/AN 1800 2250 3150 4500 6750 9000 l2？ mm钻杆 1500250020003200280045004000600050008000700010000 名义钻深范围 14mm钻1600300025004000350050004500~7000l60009000l7500~12000 400550 kW 735 1100 1470 2210 2940 绞车额定功率 hp 550一750 1000 1500 2000 3000 4000 10 12 14 14 钻井绳数 游动系统绳数 10 12 14 16 16 最多绳数 10 29,32 32,35 35,38 42,45 48,52 mm 钻井钢丝绳 公称直径 N 1%,1 N 1顶,2 !%, 1,13% 1%,lg Gin 推荐钻台高度/m 7.5 7.5,9,10.5 10.5,12 模块划分与布置 模块划分 5.1.1模块钻机通常划分为DES,DsM、PTank、固井模块、测井模块和录井模块,参见图A.1、图A.2 和图A.3 5.1.2DSM通常划分为动力模块和钻井液模块 动力模块主要包括发电机组、变压器,交流变频控制 装置、马达控制中心,蓄电池组等设备;钻井液模块主要包括钻井泵、钻井液池、钻井液净化设备、钻井液 混合配制设备等 5.2模块布置 5.2.1DES 5.2.1.1应在上下底座纵向和横向滑移,保证钻机覆盖所有井槽条件下,布置在平台井槽区域,宜采用 上,中,下三层布置 5.2.1.2下层宜布置下底座、钻机滑移设备等,参见图A.4 5.2.1.3中层宜布置钻井液固相控制设备等参见图A.5和图A.6 5.2.1.4上层宜布置井架、上底座,钻台,滑移系统等,参见图A.7 5.2.2DsM 5.2.2.1应布置在DES井架开口前方 宜与沿井架开口方向的井槽区中心线对称布置,采用上、中 下三层布置
GB/T29549.1一2013 5.2.2.2发电机组、燃油罐、钻井泵、钻井液池宜布置在下层,参见图A.4 5.2.2.3变配电设备、发电机组控制设备,空气压缩机宜布置在中层,参见图A.5 5.2.2.4管子堆场应布置在上层,宽度应不小于15m,参见图A.6. 5.2.3P-Tank,固井模块,测井模块,录井模块 P-Tank、固井模块和录井模块宜布置在平台主甲板,参见图A.1 测井模块宜布置在钻井支持模 块上层,参见图A.7 模块设计 6.1总则 6.1.1在所有与钻完井作业相关的区域,模块钻机的各单元应在符合质量、健康、安全、环保(QHSE) 要求的条件下满足钻完井作业要求 6.1.2防喷器控制装置动力源、紧急关断(ESD)等系统或设备,应考虑二级(或三级)保护 二级(或三 级)保护应设计为独立,功能相同,原理相异的系统 6.1.3设计中应考虑易燃,易爆、辐射源等危险品的存储和隔离;应采用自然和强制通风等手段,避免 可燃气体聚集导致火灾和爆炸 模块钻机应划分危险区域,设置逃生路线、紧急集合点、两个以上逃生出口;应配置救生,逃生 6.1. 设施 布置中应考虑设置防火隔壁和防火甲板,或必要时在危险区内设置安全处所 6.1.5 模块钻机应配置呼吸器、防护服等钻完井作业人员个人防护设备 模块钻机电气设备的选型应符合 6 GB3836.1的规定 6.1.8 应在涉及职业健康,安全、消防、救生,逃生设施等位置处设置明显标识 6.1.9模块钻机安全消防系统、公用系统、电气仪表系统、井控系统应与钻机所在平台留有接口界面， 且应符合第7章的规定 模块钻机构件材料应采取表面处理、涂装等防腐措施,所有钢隔栅、梯子踏步、楼梯和其他需进 行表面锌处理的构件应在焊接之前进行热浸锌处理 模块钻机各设备应根据钻机作业海域环境条件采 取相应的防腐措施 6 .1.11模块钻机设计阶段宜划分为;前期设计、基本设计、,详细设计、施工设计 基本设计阶段各专业 应提交的典型资料包括但不限于表2内容 表2基本设计阶段各专业提交的典型资料清单 图纸 料单 专业名称 规格书 报告 计算书 设备清单 数据表 总体 机械 暖通 电气 仪表 通信 结构
GB/T29549.1一2013 表2(续 规格书 图纸 料单 专业名称 报告 计算书 设备清单 数据表 艇装 工艺 配管 安全 防腐 表示应提交文件 6.2DES 6.2.1设备布置 6.2.1.1 井架 井架大门的结构形式及尺寸应满足钻完井操作空间的要求 6.2.1.2底座 上底座主要布置上底座滑移系统、防喷器悬吊系统、钻台及钻台设备等;下底座主要布置上 6.2.1.2.1 底座导轨、下底座滑移系统、振动筛、除气器、除砂器,除泥器,离心机等设备 6.2.1.2.2导轨的布置应能满足底座稳定及钻完井作业的要求 下底座两条导轨应覆盖整个井口区， 一条布置在工作区甲板结构梁正上方 宽度应根据井槽排列确定 下底座导轨应至少有 6.2.1.2.3滑移系统动力装置的布置应便于操作、维护和保养;控制台的位置应使操作人员具备良好 的视野 6.2.1.2.4储气罐和气源处理装置的布置应能方便加液、放水、压力观测和维修保养 6.2.1.2.5所有液气路元件的布置应满足安全要求和方便操作,同时满足管线接头的顺利接人和 更换 6.2.1.3滑移系统 下底座导轨固定于平台的顶层甲板上,上底座导轨置于下底座上 上下底座导轨应垂直布置 6.2.1.4钻台 以转盘为中心,面向井架大门,前方区域为前,后方区域为后,左侧区域为左,右侧区域 6.2.1.4.1 为右 6.2.1.4.2钻台上宜布置钻井绞车、转盘、司钻房、防喷器司钻控制盘,液动节流阀控制盘、节流/压井 管汇、立管管汇.,固井管汇、手动及液压猫头.鼠洞,液压大钳、气动绞车,值班房等设施 6.2.1.4.3钻井绞车滚筒轴向对称中心面宜与转盘中心对正,井架大门中心,坡道中线应在同一个垂 直面内 6.2.1.4.4司钻房宜安装在钻台右后侧、钻井绞车右前方,在司钻房内应能看到或监视到转盘中心、绞 车、游动系统设备、井架大门、井架二层台,钻具立根盒等
GB/T29549.1一2013 6.2.1.4.5司钻房内应安装钻井设备操控设施、钻井监控系统及钻井仪表等 6.2.1.4.6相对司钻位置,指重表与转盘应在同一个方向 6.2.1.4.7司钻房内的监控系统,开关及显示应便于司钻观察与操作 6.2.1.4.8节流/压井管汇、立管管汇宜布置在钻台易于司钻观察和操作的位置 6.2.1.4.9液压猫头宜安装在转盘与钻井绞车之间 6.2.1.4.10小鼠洞宜布置在钻台上井架大门中线和转盘中心的平面上,位于转盘正前方,靠近转盘 6. .2.1.4.11大鼠洞宜靠近立管布置 6.2.1.4.12应布置不少于两台辅助工作绞车 6.2.1.5钻井液净化设备 钻井液返回管出口处应布置振动箭,除气器、除砂器,除泥器、,离心机等设备宜布置在DPs 6.2.1.5.1 中层,参见图A.5. 6.2.1.5.2钻井液回流管应向下倾斜,管子中心线与水平面夹角应不小于5" 6.2.1.6防喷器及控制系统 6.2.1.6.1防喷器的布置应保证能够顺利移离井口区,以满足检测维修时的需要 6.2.1.6.2防喷器控制系统应布置在安全区的敞开位置,如果不满足此条件,则应增加防火墙宜靠近 生活区逃生通道，且便于人员操作 6 .2.1.6.3液动节流阀控制盘和防喷器司钻控制盘应布置在司钻附近,防喷器远程控制盘至少有一个 应布置在安全区便于操作的位置 6.2.1.6.4钻井液液气分离器应布置在靠近节流管汇一侧的钻台边缘处 6.2.2主要参数确定 6.2.2.1最大钩载 钻井完成作业中的最大管柱重量计算见式(1) F管=(LXG十L ×G×)×[1一2×Y微/Y#×3)] 式中 最大钻柱重量与最大套管柱重量中的较大值,单位为千牛(kN); F管熊 -定向井中管柱垂直投影长度,单位为米(m); ！ L -定向井中管柱水平投影总长度,单位为米m); -管柱在空气中的单位长度的重量,单位为千牛每米(kN/m) G 摩擦因数,套管内宜取0.250.30,裸眼宜取0.30; 钻井液密度,单位为克每立方厘米(g/em'). Y枝 管柱材质密度,单位为克每立方厘米(g/cm). Y住 钻机的最大钩载Q我应满足式(2)条件 Q我>1.2×F管样十500 6.2.2.2钻台高度 钻台高度取值应满足净空高度要求,并符合表1规定 6.2.2.2.1 6.2.2.2.2钻台净空高度计算示意图见图1
GB/T29549.1一2013 钻台面 钻台面 振动饰 钻井液池 平台上层甲板 图1钻台高度计算示意图 6.2.2.2.3钻台净空高度应满足井口装置和防喷器组安装的需要,按式(3)计算 H=H十H 式中: H -钻台净空高度,单位为米(m); -井口装置和防喷器组的总高度.单位为米(m) H H 喇叭管(或分流器)高度,单位为米(m) 其中,喇叭管顶部到钻井液返回管中心线的高度不小于0.8m. 6.2.2.2.4按固控系统正常工作的需要,钻台净空高度应按式(4)计算 H=h十B十H/2 式中: 振动筛钻井液人口相对上层甲板的高度,单位为来(m); 钻井液返回管坡度所要求的高度,B=L×tana,单位为米(m); 钻井液返回管的长度,单位为米(m); 钻井液返回管向下倾斜与水平线夹角 其中,钻井液返回管的长度通常取5m~8m. 6.2.2.2.5钻台净空高度应大于按式(3)和式(4)计算结果中的较大者 顶部驱动装置最大扭矩和功率 6.2.2.3 6.2.2.3.1顶部驱动装置的额定荷载应与钻机最大提升能力相匹配 6.2.2.3.2表3给出了不同钻机级别所用顶部驱动装置的最大扭矩和功率推荐值 表3顶部驱动装置的最大扭矩及功率 钻机级别 最大间歇输出扭矩/(kNm 最大连续输出功率/Aw 最大连续输出扭矩/(kN m 40/2250及以下 >19 >24 >350 50/3150 29 >32 >500 70/4500 >40 >45 >580 90/6750 >57 >65 >800 120/9000 81 ell4 800 井控设备压力级别 防喷器组(环形防喷器除外)压力等级应不低于裸眼井段中最高地层压力 6.2.2.4.1
GB/T29549.1一2013 6.2.2.4.2节流和压井管汇的压力等级应与防喷器组压力等级一致 6.2. 3 设计要求 6.2.3.1井架 井架设计应满足GB/T25428的要求 6.2.3.2钻台设备 6.2.3.2.1钻台设备应满足海上的腐蚀环境及工作寿命的要求 6.2.3.2.2设备相互关联的系统,其最大允许工作荷载应按照系统中最薄弱部件进行计算 6.2.3.2.3转盘的开口直径,功率应满足钻井作业要求 吊钳应配置安全绳 6.2.3.2.4 6.2.3.2.5动力吊钳的压力系统应配置安全阀,安全阀的设定压力不应高于系统的最大工作压力 钻井液气体分离系统应按钻井可能产生的最大预期流量来设计,除气器放空的气体宜从井 架放空管排出 钻井液净化设备 模块钻机应配备振动筛、除气器、除砂器、除泥器和离心机等钻井液净化设备 6.2.3.3.2振动筛、除气器、除砂器、除泥器的处理能力通常应为钻井时最大排量的100%125%,离 心机处理能力通常应为钻井时最大排量的5%~10% 6.2.3.3.3如作业过程中使用油基钻井液,模块钻机还应根据国家法律规定配置相应的岩屑处理 设备 6.2.3. 井控设备 9 6.2.3.4.1井控设备由防喷器组及其升高短节、节流压井管汇和防喷器组控制装置,液气分离器组成 .2.3.4.2井控设备应满足海上环境、井筒介质及压力等级的要求 6. .2.3.4.3防喷器组由环形防喷器、双闸板防喷器、单闸板防喷器和四通组成 o 防喷器组应有一套带有剪切功能的全封闸板 2. 6 .3. 2. .3.4.5 防喷器组控制装置应能在30s内关闭任何一个闸板防喷器 对于公称直径小于 6 476.25mm(18Xin)的环形防喷器,关闭时间不应超过30s 公称直径等于或大于476.25mmm 18in)的环形防喷器,关闭时间不应超过45s 控制装置的泵组宜使用两种以上独立驱动动力源 防喷器远程控制台应不少于2个,分别布置在钻台、作业者办公室等处 个蓄能单元不工作所造成的蓄能器组总容积的减少值,不应超过原总容积的25% 6.3DSM 设备布置 6.3.1.1 钻井液模块 6.3.1.1.1钻井泵宜布置在钻井液池附近 钻井泵安装应满足正常操作、维修保养和逃生的要求,在顶部预留合适吨位的维修用吊梁 吊耳)及吊运工具 6.3.1.1.3钻井泵、钻井液管汇及电机、灌注泵等辅助设备应留有维修空间,钻井液池之间应配备相应 隔离阀
GB/T29549.1一2013 6.3.1.1.4混合漏斗应布置于便于上料和操作的位置,且应能加料至每个钻井液池 6.3.1.1.5吊机应能覆盖卸货区,卸货区的大小应能满足钻完井作业要求 6.3.1.1.6计量罐宜布置在DES的中层甲板,计量泵宜靠近计量罐布置 6.3.1.2动力模块 6.3.1.2.1 发电机组宜布置在动力模块的下层 6.3.1.2.2发电机组的布置应留有设备安装、维修和通风散热空间,在顶部预留合适吨位的维修用吊 梁(吊耳)及吊运工具 6.3.1.2.3发电机组动力橇的布置应满足发电机组的防爆及防震要求,其排烟口位置和方向应满足常 风向等安全操作要求 6.3.1.2.4配电及电气控制系统宜布置在动力模块的中层,且便于动力电缆和控制电缆的敷设,连接 6.3.2主要参数确定 6.3.2.1钻井泵组功率 6.3.2.1.1各井段钻井泵所需总功率按式(5)计算 QX 力 5 P一 .必文文万干 式中: 钻井泵总功率,单位为千瓦(kw); 各井段的排量,单位为升每秒(L/s); 各井段与排量相对应的泵压,单位为兆帕(MPa); 钻井泵的容积效率,计算时取0.95; 刀 钻井泵的机械效率,通常为0.90; 经验系数,通常取0.80. 6.3.2.1.2钻井泵总功率应等于或大于各井段所需钻井泵功率的最大值 6.3.2.1.3宜选用不少于两台相同功率的钻井泵 6.3.2.2钻井液池容积 钻井液池容积按照以下两种计算方法中计算结果的较大值选取: =入Q.m十Q+Q十Q Q Q=20十QQ.十Q十Q 式中 钻井液池的总容积,单位为立方米(nm'); Qd 系数,计算时根据油井或气井在1.2~1.5之间取值; 井眼最大容积,单位为立方米(m'): Q.mm -沉砂池容积,单位为立方米(m); Q. 备用池容积,单位为立方米(m') Q 重浆池容积,单位为立方米(m Q 备用池容积宜不小于40m',沉砂池容积宜不小于40m',加重钻井液池容积宜不小于10m 6.3.2.3发电机组功率 钻完井作业功率组合至少应包括正常钻井、高压大排量钻井和倒划眼三种工况,分别计算所需功 率 发电机组功率应按式8)计算
GB/T29549.1一2013 (8 P=P a十P8十Py十P0 式中 钻机发电机组总功率,单位为千瓦(kw) P -钻机配置的钻井泵总额定功率,单位为千瓦(kw); -顶驱额定功率,单位为千瓦(kw); P 绞车额定功率,单位为千瓦(kw); Peh -除绞车、顶驱、钻井系以外,钻机所有用电设备(辅助设备)的额定功率之和,单位为千瓦 P kW); 钻井泵负荷率,见表4; 顶驱负荷率,见表4 绞车负荷率,见表4; 辅助设备负荷率,见表4 表4各种钻井工况下钻机设备负荷率 负荷率 钻井工况 顶驱，8 绞车,7 钻井泵,a 辅助设备" 正常钻井 0.50.6 0.5 0.2 -0." 高压大排量钻井 0.60.8 0.4 0.2" 0.60.75 倒划眼 0.40.6 0.5 0.20.3 0.50.6 应急电源功率 6.3.2.4 应急电源负荷至少应满足供应以下设备 a空压机; 气体探测系统 b e)防喷器组及其控制系统; 应急关断系统 d 应急照明及小功率配电盘; e 不间断电源配电盘 fD 6.3.2.5不间断电源功率 不间断电源的功率应满足以下负荷需求(持续时间 通讯系统0.5n a 火气系统0.5h; b c)配电盘的脱扣控制0.5h; d)控制系统0.5h 6.3.2.6燃油罐容积 6.3.2.6.1主发电机和应急发电机应配置日用燃油罐 所有燃油罐应布置在安全区内,且日用燃油罐 最低液位应高于柴油机柴油吸人口 6.3.2.6.2主燃油罐容积应根据供应船的供货周期(一般为7d~10d)和供应船到达钻机所在平台所 需的最长时间来确定,取式(9)和式(10)计算结果的较大值 10o
GB/T29549.1一2013 9 V=V×T×1.2 10 V =V,×T 式中: V,V -主燃油罐容积,单位为立方米(m') V -钻机钻完井作业期间日均柴油消耗量,单位为立方米每天(m'/d); V -钻机紧急工况下最大的柴油用量,单位为立方米每天(m/d) 供应船的最长供货周期,单位为天(d) 供应船到达钻机所在平台所需的最长时间,单位为天(d. T 6.3.2.6.3日用燃油罐容积应能满足柴油发动机组连续运转24h的柴油消耗量,如果钻机电站与生 产平台电站合并,主燃油罐可统一考虑 6.3.3设计要求 6. 3.3.1钻井液循环系统 6.3.3.1.1钻井液池容积应满足6.3.2.2的要求 6.3.3.1.2钻井液池应包括储存池、循环池、混合池、加重钻井液池等,其中储存池与循环池的总数不 少于三个 6.3.3.1.3应配备两套钻井液混合漏斗系统和两套独立的混合管线,并能同时进行散装材料混合 操作 6.3.3.1.4每一个钻井泵组、钻井液池在维修期间应能与系统隔断 6.3.3.1.5钻井液池应配备泥浆枪和搅拌器,每个钻井液池应至少配置一个液位指示装置 6.3.3.1.6钻井液舱应保证有效的通风 6.3.3.2动力系统 6.3.3.2.1模块钻机供电方式可选用钻机所在平台集中供电或模块钻机自带发电机组单独供电 6.3.3.2.2如选用所在平台集中供电方式,模块钻机应配置谐波滤除装置,满足钻机电气系统电压畸 变率小于5%的要求 6.3.3.2.3模块钻机首选干式变压器 6.3.3.2.4正常配电设备应和应急配电设备分开布置 6.3.3.2.5应急蓄电池组的自动放电装置应能随时自动向应急电路供电 6.3.3.2.6充电功率大于2kw的蓄电池组,应安装在专用蓄电池室内,除密封式蓄电池外,蓄电池组 不应安装在人员长期工作的区域内 6.3.3.3电气仪表系统 6.3.3.3.1在可燃气体或蒸气易于积聚的危险区内,应避免设置电气设备 若不可避免,则应采用符 合该区域防爆要求的电气设备 交流电气设备应能在供电电源的谐波成分不大于5%的情况下正常工作 6.3.3.3.2 电气开关装置应安装在非危险区的单独房间里,电气控制器和仪表装置应与发电机等运行 6.3.3.3.3 时产生振动的撬座分离安装 6.3.3.3.4对于动力电缆、控制电缆中的主干电缆应设置电缆托架,动力和控制电缆以及高压和低压 电缆应安放在不同层次的电缆托架上,防止通讯受干扰 6. .3.3.3.5电缆的走线应平直且避免潮气或水滴凝结的影响,尽量远离锅炉,热管,电阻器等热源 若 电缆敷设无法避开热源,且电缆有可能因此受热损坏时,则应加装适当的绝热护套,或应采取其他预防 措施 11
GB/T29549.1一2013 6.3.3.3.6用于安全电压的电缆不应与用于500V以上电压的电缆成束敷设在一起或敷设在同一导 管中 电压不高于1kV的电缆不应与电压高于1kV的电缆成束敷设在一起或敷设在同一导管中 6.3.3.3.7对于具有不同护套或防护层的电缆可能损坏其他电缆的护套或外护层的情况,不应将两种 电缆成束敷设在同一线卡、填料函、导管、缆槽或管道中 6.3.3.3.8用于重要设备或应急动力设备、应急照明、及应急状态下使用的内部通信或信号设备的电 缆应尽量远离厨房、洗衣间、机器处所以及其他高度失火危险处所,但对这些处所中的设备供电的电缆 可例外 6.3.3.3.9 耐火电缆布置应以降低局部火时相关设备诚损为原则,且动力电缆相信号电缆及挖制电 缆不应同束敷设 6.3.3.3.10电缆接头处理应符合下列规定 截面积大于4mm的各种导线的端接头,应为媒接的接线头、压接型接线头或者机械夹头,不 a 应采用腐蚀性焊剂; 电缆接头和接线端头的温度,不应超过电缆绝缘的最高工作温度; b 导体在接线端固定时,无论在连接处或分支处,均应能承受短路电流的热效应和机械应力 c) 6.3.3.3.11电缆托架应能满足安装地点环境条件的要求并接地 PTank 6.4 6. .4.1设计要求 .4.1.1P-Tank宜靠近DSM布置 6. o A 1.2散装罐宜整体成橇,散装罐的数量应不少于三个 6.4.1.3散装罐宜为立式结构,顶部采用椭圆封头,底部采用锥形封头 6.4.1.4 散装罐宜采用导波雷达料位测量或液压式称重系统进行散料的称重 6.4.1.5散装罐应设有安全阀、人孔 6 4.1.6散装罐储存材料种类及容积应根据钻井程序和供应频率来确定,如无特殊要求,散装罐容积 应满足表5的要求 6.4.1.7散装罐之间宜设置连通管线,其设置应能实现任意散装罐之间的倒罐操作 输灰管路应避免直角弯曲,当需要弯曲时,其拐弯处的曲率半径应不小于管道公称直径的 6.4.1.8 5倍 6.4.1.9输灰管路应设置助吹系统,吹灰空气及助吹空气接人主管的方向应与主管流向一致 6.4.1.10输灰管路应有明显的颜色和流向等标识 表5散装罐容积 井深m 水泥罐、土粉罐、重晶石罐总容积/m 散装罐数量 二3000 >150 3001一6000 >200 >3 >300 6001一9000 500 9001一12000 6.5固井模块、,测井模块、录井模块 6.5.1固井模块宜靠近散装罐及井口槽布置 6.5.2固井模块附近应留有燃油、电、气、海水、钻井水、钻井液和水泥管线接口 12
GB/T29549.1一2013 6.5.3测井,录井模块所在区域应满足通水、,通电及敷设通讯电缆的要求 6.5.4 录井模块宜布置在靠近振动箭一侧的主甲板上 6.5.5测井模块宜布置在管子堆场便于完成测井作业的地方 6.6结构设计 6.6.1设计内容 设计内容包括模块钻机主结构及附属结构设计,主要有材料选用、结构总体布置、,荷载及荷载系数 的选取,荷载组合方式及计算结果分析 6.6.2材料选用 6.6.2.1材料选取应考虑强度、工作环境、在结构中的部位和可能使用的加工方法等因素 6.6.2.2关键管节点、滑移基座及主吊点用板应使用Z向性能钢材 6.6.3结构总体布置 6.6.3.1基本原则 6.6.3.1.1结构设计应以工作应力法为设计基础,使用名义应力进行设计 6.6.3.1.2结构各种构件在设计载荷作用下应具有足够的强度 6.6.3.1.3结构设计应使总体布局合理,传力路径短,构件综合利用性好,材料利用率高,同时满足其 他专业对结构形式的要求 6.6.3.1.4在设备重量均衡布置的情况下,结构宜对称布置 6.6.3.2技术要求 6.6.3.2.1管型构件的外径与壁厚比值不宜大于60,对于卷制焊接钢管不应小于20 6.6.3.2.2受压杆件的长细比应小于120,受拉杆件的长细比应小于200 6.6.3.2.3H型钢宜选取截面尺寸较大、板厚较小的截面形式 6.6.4 结构模拟 6.6.4.1基本原则 结构模拟应包括所有对结构设计有影响的构件和细节 6.6.4.2坐标系统 坐标系统为直角坐标系,Z轴向上为正,x、Y轴为水平轴,Y轴与结构北一致,X轴的方向按照右 手法则确定 坐标原点宜选在海图水深基准面上 6.6.4.3模型 结构模型应为一个简化的框架结构,包括所有的平面和立面 节点和杆件按照程序指定的名称进 行分类和编号,并准确模拟其所受荷载和边界约束条件 6.6.5荷载及荷载系数 6.6.5.1固定荷载 6.6.5.1.1结构自重 根据计算模型的模拟精度和设计阶段不同,推荐的结构自重系数取值如下: 13
GB/T29549.1一2013 概念设计;取1.30~1.40(不模拟附属结构); a b)基本设计;取1.10~1.20视附属结构的模拟程度,如详细模拟了基座,小梁,铺板、格棚、围 壁、梯道平台等,则可取1.10); 详细设计;取1.05~1.10(视附属结构的模拟程度,如详细的模拟了基座、小梁,铺板、格栅、围 壁,梯道平台,吊耳、,栏杆,节点环板等,则可取1.05) 6.6.5.1.2设备荷载 设备荷载包括作业时设备荷载,容器荷载、管道荷载、电缆荷载、储藏区荷载、躺装等的自重 根据 设计阶段不同,设备荷载系数宜采用以下的数值 a)概念设计;取1.30; 基本设计;取1.20; b e详细设计;取1.10. 6.6.5.2钻井作业荷载 钻井作业荷载为可变荷载,包括转盘/大钩荷载、立根荷载、钻井液池荷载、钻杆堆场荷载,辅助钻井 工具荷载等 在结构计算中取额定最大值,可不考虑放大系数 6.6.5.3活荷载 6.6.5.3.1容器,储罐和管线中的液体重量 根据设计阶段的不同,对于容器、储罐和管线中的液体重量荷载系数宜采用如下值 a)概念设计;取1.30 基本设计:取1.20; b) 详细设计;取1.10o. c) 6.6.5.3.2散货堆载及其他活荷载 对于散货堆载及其他活荷载,应根据其所处位置及计算的需要,按照表6所列的值考虑 表6结构分析活荷载取值 活荷载/kN/m' 置 局部计算 整体计算 用于检查及维修的房顶/走道 3.0 1.5 走道，楼梯 5.0 2.5 甲板非设备区 2.5 5.0 卸货区，维修区，储藏区 5.0 10,0 叉车活动区 10.0 5.0 6.6.5.4环境荷载 6.6.5.4.1风荷载 设计中应考虑作用在结构和设备受风面积上的风力及风的遮蔽效应,风力方向应为典型的风力方 14
GB/T29549.1一2013 向 操作工况风荷载应选取1年重现期,持续时间3s的平均风速;极端风暴工况应选取100年重现 期,持续时间3s的平均风速 6.6.5.4.2地震荷载 地震荷载计算应按SY/T10030的要求执行 6.6.6结构计算分析 结构分析程序 6.6.6.1 整体结构分析计算应使用已被认可和核实的计算机辅助校核程序,按照对结构最不利的荷载条件 进行工况组合 6.6.6.2在位分析 6.6.6.2.1在位分析包括静力分析和地震分析 6.6.6.2.2静力分析包括极端风暴工况和操作工况操作工况应覆盖所有的极限井位 6.6.6.2.3地震分析需满足sY/T10030关于强度水平分析的要求,采用平台顶层甲板地震响应加速 度,按照准静力法进行分析 6.6.6.2.4对于极端风暴工况和地震工况,设备可变载荷(设备湿重与干重差值)可以取75% 6.6.6.2.5在位分析的荷载组合工况及组合系数见表7 表7荷载组合工况及组合系数(在位分析 工况组合 设计荷载 操作工况 操作工况 极端风暴工况 地震工况 额定大钩荷载 额定转盘荷载 1.00 1.00 1.33 许用应力提高系数 1.33 结构自重 100% 100% 100% 00% 设备干重 100% 100% 00% 100% 设备可变载荷 75% 100% 100% 75% 100% 100% 钻井液荷载 l009% 00% 100% 00% 75% 75% 活荷载 操作工况风荷载 100% 100% 极端工况风荷载 100% 地震荷载 100% 大钩荷载 100% 100% 转盘荷载 100% 00% 00% 100% 立根荷载 l00% l009% 100% 6.6.6.3安装分析 6.6.6.3.1荷载组合工况 安装分析时荷载组合工况及组合系数见表8 15
GB/T29549.1一2013 表8荷载组合工况及组合系数(安装分析 工况组合 设计荷载 装船工况 拖航工况 吊装工况 许用应力提高系数 1.00 1.33 1,00 100% 00% 100% 结构自重 100% 100% 100% 设备干重 装船拖拉力 100% 拖航工况风力 00% 拖航过程驳船运动产生惯性力 00% 6.6.6.3.2装船分析 模块钻机可以采用滑移方式或吊装方式装船 6.6.6.3.2.1滑移装船 拖拉力取模块重量的20%,施加在被拖拉的支撑点上; a b)考虑驳船与码头高度差异,按照垂向士25mm位移分别施加在所有支撑点上 考虑某一个滑靴可能出现的悬空情况. 6.6.6.3.2.2吊装装船 吊绳与水平面夹角宜不小于60"; a b 对于在遮蔽海域(包括码头吊装装船)进行的吊装,设计吊点以及与吊点直接相连的构件,动 力放大系数取1.5,其余构件取1.15; 在开敞海域进行的吊装,设计吊点以及与吊点直接相连的构件,动力放大系数取2.0,其余构 件取1.35 6.6.6.3.3拖航分析 -般情况下,拖航分析可按照“10°一20”法则进行考虑,运动值选取见表9 如模块钻机固定在平 台组块顶层甲板上拖航或拖航路线远离海岸,则需按照驳船实际运动参数进行拖航分析 “10'~20°”法则的运动值表 表9 运动 角度或加速度(半幅值) 周期(全幅值) 2o 横摇 10s 纵摇 10°" 10s 升沉 0,2g 应选取拖航路线中最恶劣海域重现期为10年,持续时间3、的平均风速计算风荷载;风向应考虑 0",90",180"和270"四个方向 拖航分析中结构应承受的驳船运动加速度组合如下 横摇升沉十自重; a 16
GB/T29549.1一2013 b 纵摇升沉十自重 6.6.7计算结果分析 计算结果分析应包括构件强度校核、节点冲剪校核和构件变形校核 6.6.8材料利用率 对重要树件如基座,主立柱.,斜撑、主晕和吊点等应力比宜取0.了 6.6.8.1 6.6.8.2对其他次要构件,应力比宜取0.9 6.6.9导轨强度分析 应选取作用在导轨上的最大支点反力对其进行详细的有限元分析 7 o 辅助系统 6.7.1辅助系统包括液压系统、公用系统、安全系统等 液压系统的最大操作压力及流量应根据相关设备负荷计算 6.7.2 6.7.3液压系统中应设有防止压力脉冲的措施 6. .7.4应根据钻,完井等不同阶段的各种的工况(持续/间断)计算压缩空气消耗量 6. .7.5DES配电间,DSM配电间、应急配电间、电气师工作间、机修间、材料间、泥浆化验室等房间宜 采用独立的空调系统 6.7.6危险区和安全区的通风系统应彼此独立 逃生通道宽度应不小于800mm,净空高度应不小于2m 6. .7.8危险区划分应符合sY/T10041的规定 6.7.9排放系统应分为固体排放系统和液体排放系统 固体排放系统主要为岩屑排放,岩屑宜输送至 定位在上部组块的岩屑收集槽,含油岩屑处理应符合国家相关环境保护要求 液体排放系统分为开式 排放系统及闭式排放系统,管线上应设置冲洗接头 6.7.10消防水系统的水量至少应满足2门消防炮及2支水枪的用量 6.7.11存在火灾危险的甲板处应至少设置两个消防软管站,每一个消防软管站应配备一根直径为 38mm(1.5in)或50mm(2.0in),最小长度应覆盖危险区且不宜大于20m的消防软管 每一根消防 软管应配一个喷水,喷雾两用的消防水枪 6.7.12消防水枪、消防软管应存放在同一部位的专用箱内,专用箱应放置在消防软管站旁 消防水枪 .19 的标准口径为13mm,16mm mm 三种 用于保护井口的消防水枪,宜选用口径为19mm的水枪 气体灭火系统应符合GB50370的要求 6.7.13 界面 7.1总体布置 7.1.1 甲板尺寸 模块钻机应布置在平台的上层甲板上,确定占用甲板尺寸时应考虑以下因素 a)井槽数及排列方式; b 安全、防火、消防、人员逃生和救生; e钻井作业需求; d) 钻机设备维修保养 平台组块方位及供应船停靠方向、位置; e
GB/T29549.1一2013 f 平台吊机位置、吊机能力 7.1.2 甲板通道和甲板间梯道 应根据甲板尺度大小、生产作业和人员逃生的需要设置至少两处不同方向的甲板通道和甲板间梯 道 逃生通道的设置应符合6.7.7的规定 7.2安全界面 模块钻机敞开区域逃生路线应与钻机所在平台上层甲板逃生路线统 7.2.1 7.2.2模块钻机广播或报警系统应接人钻机所在平台的中央控制系统 7.2.3模块钻机所用消防水和消防炮由钻机所在平台提供 7.3公用系统界面 7.3.1海水 海水用量的计算应考虑钻井、修井,冷却等因素 7.3.2消防水 消防水用量应符合6.7.10的要求 7.3.3淡水 淡水用量以各用户的耗水量组合计算 7.3.4燃油 燃油储罐的储存量应符合6.3.2.6的要求 7.3.5压缩空气 压缩空气可分为仪表气及公用气,仪表气应为无油干燥气体 7.3.5.1 7.3.5.2储气罐的连续供气时间宜不低于20min 7.3.6排放系统 模块钻机与其所在平台应设置可靠的固体及液体排放管线接口 7.4电气界面 电气界面主要包括动力电、照明电、应急电、不间断电源等接口,要求见表10 表10模块钻机电气界面接口数据" 供电模式 不间断 电气参数 模块钻机自带电站 平台集中供电 应急电 电源 照明电 照明电 动力电 照明电 动力电 动力电 电压等级/(V 600/690 220/230 6300/10500 400/48o 220/230 400/480 频率/(Hz) 50/60 应符合6.3.2.3,6.3.2.4,6.3.2.5的要求 电量/(kWD 表中数据供参考使用 18
GB/T29549.1一2013 7.5仪表通讯界面 模块钻机的通讯接口主要包括火气、控制、局域网、程控交换系统 7.6井控系统 在生活楼内作业者办公室附近应安装井控远程控制台,该位置应便于及时观察钻台作业情况 7.7结构界面 应提交模块钻机的支点反力报告,便于进行平台结构设计 19
GB/T29549.1一2013 附 录A 资料性附录 模块钻机典型布置示意图 模块钻机布置示意图见图A.1、图A.2和图A.3 模块钻机下层布置图见图A.4 模块钻机中层下部布置图见图A.5 模块钻机中层上部布置图见图A.6 模块钻机上层布置图见图A.7 20
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海上石油固定平台模块钻机第1部分：设计GB/T29549.1-2013

海上石油固定平台模块钻机是一种用于在海上进行油气勘探和开采的设备。设计标准GB/T29549.1-2013规定了该设备的设计要求和技术参数，以确保其安全、可靠、高效地完成作业任务。

该标准主要包括以下方面：

• 模块钻机的分类、命名、符号和单位；
• 模块钻机的基本要求，包括结构、功能、性能等；
• 模块钻机的选型和设计，包括工作条件、载荷计算、材料选择等；
• 模块钻机的制造和检验，包括加工和装配、试验和检验等；
• 模块钻机的运输、安装和调试，包括海上运输、安全施工、设备调试等；
• 模块钻机的使用和维护，包括操作、保养、检修和更换等。

根据标准的要求，设计人员需要考虑模块钻机的工作环境、荷载特点、结构强度、系统控制、安全保护等方面。同时需要根据具体的勘探和开采要求，确定模块钻机的尺寸、重量、功率、速度等参数。

在制造和检验过程中，需要严格按照GB/T29549.1-2013标准进行操作，并进行必要的质量检查和测试。海上运输、安装和调试过程中需要注意安全问题，确保设备的稳定性和可靠性。

在使用和维护过程中，需要按照标准要求进行操作和管理，定期进行检修和更换，确保设备的正常运行和长期可靠性。

综上所述，GB/T29549.1-2013标准对海上石油固定平台模块钻机的设计、制造、运输、安装、调试、使用和维护等方面进行了全面规定，为保障设备的安全、可靠和高效运行提供了重要依据。

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