海上钻井采用浮动式平台时,平台在海浪中不断受到风、浪、流等外界作用力的干扰,产生摇摆、漂移。为适应钻井等作业的要求,就需要用到定位系统,像“定船神器”一样,让平台的漂移减小。定位系统有锚泊定位系统和动力定位系统两种。
>图28 海上定向井(水平井、斜井)示意图
>图30 多点锚泊
>图31 各种辐射状锚泊布置示意图
锚泊定位系统
锚泊定位系统是由多根钢链或钢缆组成的悬链式系泊系统,称为多点锚泊系泊,也就是采用多个系锚点供海洋平台进行海上锚泊。现在海洋平台锚泊系统的工作水深最深可达千米以上,其优点是被系泊船或浮体的位移以及在波浪、海流作用下的运动幅度较小,同时费用少。多点锚泊设施的定位需要用较多时间,一般用于风向变化不大、波浪较小的海区。
动力定位系统
当工作水深超过锚泊定位极限,或工作环境风、浪、流情况超过锚泊定位能力,海洋平台需要另一种定位方式来定位,这就是动力定位。动力定位是一种闭环的控制系统,不借助锚泊系统的作用,能不断检测出船舶的实际位置与目标位置的偏差,再根据风、浪、流等外界扰动力的影响计算出使船舶或海洋平台恢复到目标位置所需推力的大小,并对船舶或海洋平台上各推力器进行推力分配,使各推力器产生相应的复位推力,从而使船尽可能保持在海平面要求的位置上。(www.xing528.com)
小 贴 士
定 位 系 统
浮式海洋平台等浮体在水面上是会动的。船舶性能研究把船舶等浮体在水中的运动分解为6种姿态,叫做六自由度运动:横摇、纵摇、垂荡、横荡、纵荡和艏摇。坐在船上,很容易感觉到船摇摆和颠簸。船还会漂移,有时会漂得很远,一去不回。事实上是又摇又漂又颠又扭,有6种方式自由地乱动。
这种状态当然不能满足钻井或采油生产的要求。船舶和石油行业的开发者用约束浮体运动自由度的方法,把平台或船舶的位置控制住,这就是“定位”,海洋油气开发装备必须具备的性能。
>图32 动力定位与锚泊定位示意图
>图33 动力定位系统组成
动力定位系统完全靠自身产生的推力定位,不需要依靠外部设备;环境适应性强,能够在任何水深条件下工作;但它最大的劣势是燃料消耗大、使用成本高。
表1 锚泊定位系统和动力定位系统比较
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