Dp3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及IPC分類H02J供電或配電的電路裝置或系統(tǒng)技術(shù)，尤其是DP3超深水 鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在未來全球油氣開發(fā)中，油氣增量主要來自深水特別是超深水海域。專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù) 測，2014-2030年，全球超深水油氣產(chǎn)量年復(fù)合增長率將高達(dá)20%。近五年來，新建平臺有 85%是超深水鉆井平臺。海洋石油深海探索促進(jìn)海洋工程技術(shù)得到飛速的發(fā)展與提高，人 們對鉆井設(shè)備的鉆探深度和對鉆井設(shè)備的供電，操作，安全及可靠性提出更高的要求和期 望。
[0003] 已有最先進(jìn)的鉆井平臺是第七代超深水鉆井平臺，其鉆井設(shè)備采用雙塔鉆井，最 大工作水深為12000英尺合3658米，鉆井深度為50000英尺合15250米，采用NOV即挪威 國民油井公司液壓雙鉆塔設(shè)計，雙頂驅(qū)載荷達(dá)1250噸。海洋石油981及其在建姊妹船海洋 石油982,其鉆井設(shè)備采用單塔鉆井，最大工作水深為3000米，鉆井深度為12000米，采用 MH(ARKER)鉆井包設(shè)備。
[0004] 目前，世界各國普遍采用的鉆井方法是旋轉(zhuǎn)鉆井法。即利用鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石，形 成井身，利用鉆桿將鉆頭送到井底，利用大鉤、游車、天車、絞車起下鉆桿柱；利用轉(zhuǎn)盤或頂 部驅(qū)動裝置帶動鉆頭、鉆桿旋轉(zhuǎn)；利用鉆井泵輸送高壓鉆井液，帶出井底巖肩?，F(xiàn)代鉆井是 一套大型的綜合型機(jī)組，整套鉆機(jī)是由動力與傳動系統(tǒng)、工作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等 若干系統(tǒng)和相應(yīng)的設(shè)備所組成。該系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)組成：
[0005] 1)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：由轉(zhuǎn)盤、水龍頭、鉆桿及鉆頭組成；
[0006] 2)循環(huán)系統(tǒng)：由鉆井泵、地面高壓管匯、鉆井液凈化設(shè)備和鉆，井液調(diào)配裝置或固 控設(shè)備等；
[0007] 3)起升系統(tǒng)：由鉆井絞車、輔助剎車、游動系統(tǒng)（鋼絲繩、天車、滑車）、大鉤和井架 組成；
[0008] 4)動力驅(qū)動系統(tǒng)；
[0009] 5)傳動系統(tǒng)；
[0010] 6)控制系統(tǒng)和檢測顯示儀表；
[0011] 7)鉆機(jī)底座；
[0012] 8)輔助設(shè)備。
[0013] 在如此重要而眾多的系統(tǒng)設(shè)備需要精確配置配電系統(tǒng)以支持正常工作。
[0014] DP3是dynamic positioning，即動態(tài)定位。因為這種工程船一般是遠(yuǎn)離岸的作業(yè) 船，所以為了一旦要拖去廠里維修，成本是非常高的。為了減少這種可能，就出現(xiàn)了 DP2和 DP3, DP2是基本所有的系統(tǒng)都有兩套，包括管系，但是駕駛室只有一套。但是DP3更進(jìn)一步， 不僅所有系統(tǒng)都是雙套的，就連駕駛室都是雙套的，兩套駕駛室都在bridge deck，分別在 兩端，中間用A60分隔，任何一套系統(tǒng)或者設(shè)備，甚至是engine room，control room燒掉， 照樣還能正常在海上作業(yè)，而不僅僅是生存。
[0015] MO船級標(biāo)記以及ABS美國船級社對于DP動力定位的附加標(biāo)志對比：
[0016]
【主權(quán)項】
1. DP3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)，其特征在于，電力系統(tǒng)是IIKV的中壓系統(tǒng)，整船的 電力系統(tǒng)是由3組或4組中壓發(fā)電機(jī)組成，每組還包括2個中壓發(fā)電機(jī)7370KW分別安裝在 A60分割的=個或4個機(jī)艙內(nèi)，=條主電力系統(tǒng)必須A60分割，從相對應(yīng)的中壓配電系統(tǒng)到 變壓器再到440V低壓配電板都是完全互相A60分割的。
2. 如權(quán)利要求1所述的DP3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)，其特征在于，單體船采用DP3閉 環(huán)鉆井船6推進(jìn)器系統(tǒng)分布和DP分隔，由11KV中壓系統(tǒng)到臘部T1、T2和T3, W及艇部T4、 T5和T6也都是A60分割；3個中壓配電板split對應(yīng)的分別是T2&T5, T1&T4, T3&T6, T4、 T5 W及T6艇部推進(jìn)器作為航行用，并且保證航速大于11節(jié)。
3. 如權(quán)利要求1所述的DP3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)，其特征在于，雙體船采用DP3閉 環(huán)8推進(jìn)器系統(tǒng)分布和DP分隔，由11KV中壓系統(tǒng)到臘部T1、T2和T7、T8, W及艇部T3、T4 和T5、T6也都是A60分割；4個中壓配電板split分別安裝在船首左嫗FWD PS、船臘右嫗 FWD SB、船艇左嫗AFT PS和船艇右嫗AFT SB，各分別連接二部推進(jìn)器，對應(yīng)的分別是T7&T8、 T1&T2、T6&T5和T3&T4,船首左嫗FWD PS中壓配電板split與船艇右嫗AFT SB中壓配電板 split連接，船臘右嫗FWD SB中壓配電板split與船艇左嫗AFTPS中壓配電板split連接， 并且保證航速大于11節(jié)。
4. 如權(quán)利要求1所述的DP3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)，其特征在于，中壓配電板split 采用600V鉆井變頻配電板，每部變頻配電板通過兩臺雙冗余移相變壓器給其供電；兩臺鉆 井配電板間通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)橫向供電，鉆井輔助設(shè)備配電采用兩臺獨(dú)立的440V鉆井輔助配 電板通過=臺變壓器進(jìn)行分區(qū)供電；中壓配電板split的主電源由四個鉆井變壓器的次級 繞組提供給鉆井交換機(jī)，供電系統(tǒng)1和供電系統(tǒng)2的兩臺鉆井變壓器初級側(cè)由11千伏中 壓配電盤提供；鉆井變壓器有兩組次級繞組，每組提供=相電源，該兩個繞組相位有30度 移和被稱為12脈沖供給，每四個鉆井變壓器輸出相位7. 5度錯開，當(dāng)兩個鉆井變壓器用于 提供1交換機(jī)；每個鉆井交換機(jī)是由兩個12脈沖變流器的支持，將在24脈沖運(yùn)行提供模 式時，HV聯(lián)網(wǎng)關(guān)閉，HV系統(tǒng)與單母線運(yùn)行；每個鉆井變壓器次級繞組通過一個S相二極管 整流器組件連接到一個2500A額定空氣斷路器（ACB);在ACB中的二極管整流組件成對操 作，即在ACB中的他們會在指令下成對被關(guān)閉，W減少總諧波失真訂皿）；在6脈沖模式操 作時，該系統(tǒng)不可只有一個單一的ACB操作關(guān)閉；如果直流鏈路從一個變壓器/轉(zhuǎn)換器裝 置的可用功率限定于可用于該相應(yīng)鉆孔變壓器最大供電，直流鏈路的每個交換機(jī)則通過一 個或兩個其變壓器/轉(zhuǎn)換器布置來提供；每個變壓器均有一個橋間的反應(yīng)器，從每個變壓 器輸出的直流繞組/整流器是通過橋間反應(yīng)器繞組連接到公共直流連接，每個橋間輸出反 應(yīng)器從交換機(jī)DC隔離鏈接通過6300A兩極關(guān)閉負(fù)載隔離；每個鉆井系統(tǒng)有一個6300A DC 隔離，使整個系統(tǒng)運(yùn)作時，可用性電源是有限的；如果兩個隔離器都關(guān)閉直流鏈接被連接在 一起，并在完整VFD系統(tǒng)可W從任意兩個鉆井變壓器供電，正常操作是兩個隔離器處于打 開位置；每6脈沖整流器組件的二極管由一個有烙絲指示開關(guān)高速半導(dǎo)體保險絲保護(hù)與烙 斷，如果保險絲烙斷指示器檢測到相關(guān)聯(lián)的傳入的一對ACB的將被跳閩，該傳入ACB行程將 跳閩，鉆井變壓器供應(yīng)ACB的每6脈沖整流器組件將通過離屯、冷卻風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，冷卻風(fēng)扇 馬達(dá)將由小型斷路器和熱過載保護(hù)，在每個二極管散熱器總成轉(zhuǎn)換器前=個二極管配有溫 度監(jiān)測裝置，該些設(shè)備都連接到化C W使高溫通過的設(shè)備負(fù)載減少；每個變頻鉆井交換機(jī) 都配440V輔助電源；兩個外部440伏輔助電源被連接到切換電路中的每個交換機(jī)，440伏 輔助電源動態(tài)伺服配置，直到該變頻鉆井系統(tǒng)的部分電源發(fā)生故障時440V輔助電源轉(zhuǎn)入 正常工作狀態(tài)；該切換電路將自動從變頻鉆井系統(tǒng)的前部和后部進(jìn)行動態(tài)440伏輔助電源 的系統(tǒng)供電；440V輔助電源電相互聯(lián)鎖，W確保其中任意一個正常的輸出功率在任一時刻 進(jìn)入輔助工作狀態(tài)；440伏輔助電源將電力提供給工作/備用冷卻累，二極管轉(zhuǎn)換器通過降 壓控制變壓器風(fēng)扇和120V變頻器的風(fēng)扇冷卻；每個變頻鉆井交換機(jī)有兩個單獨(dú)的220伏 電源，一個來自220V UPS，另一個來自應(yīng)急配電板，均在位于每個變頻結(jié)束的控制部分終止 鉆井系統(tǒng)；鉆井驅(qū)動系統(tǒng)提供UPS的供電電源，支持控制旋鈕和儀表通電和工作；當(dāng)主電源 連接成功時，VFD需要大約10秒來完成通電，驅(qū)動器將準(zhǔn)備就緒；當(dāng)輔助電源連接成功時， 變頻器冷卻系統(tǒng)將開始發(fā)揮作用；如果在整個操作溫度范圍內(nèi)輔助電源連接不成功時可 由V抑進(jìn)行穿越；當(dāng)主電源故障，直流接觸器將保持關(guān)閉，直到DC鏈接電壓衰減到小于850 伏；當(dāng)DC連接電壓低于850伏的直流母線接觸器將被打開，直到預(yù)充電完成信號復(fù)位，預(yù)充 電完成信號復(fù)位后40秒左右并達(dá)到540伏；當(dāng)DC連接電壓變得正常并上電時，預(yù)充電完整 的信號允許VFD復(fù)位。
5. 如權(quán)利要求4所述的DP3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)，其特征在于，每個系統(tǒng)都有UPS 和應(yīng)急兩個220伏電源，連接到內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路中的每個交換機(jī)，該些220伏WS電源將從變 頻鉆井系統(tǒng)的兩個前部和后部之一輔助提供，如果該種供應(yīng)無法轉(zhuǎn)換，電路將從系統(tǒng)前端 剩余的輔助220伏的電源后自動提供，220V的電源電與彼此聯(lián)鎖W確保在任何一個時間只 有一個輔助電源提供功率到該控制系統(tǒng)的組件，該220伏特的電源將提供控制電源到相關(guān) 的電子控制設(shè)備中的交換機(jī)；此外，220V電源將對于需要一個24V直流電源的所有系統(tǒng)通 過兩個二極管提供控制電源的雙冗余24伏電源；所有的控制和監(jiān)測系統(tǒng)將根據(jù)主電源和 輔助電源交替工作情況，一旦主電源恢復(fù)，確保系統(tǒng)盡快恢復(fù)操作；每個系統(tǒng)有一個提供所 有電機(jī)的220伏加熱器電源，W支持制動電阻和開關(guān)柜防結(jié)露加熱器。
6. 如權(quán)利要求1所述的DP3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)一配電盤有 9個電機(jī)變頻驅(qū)動器，系統(tǒng)二配電盤有8個電機(jī)變頻驅(qū)動器；每個電機(jī)變頻裝置有平行安裝 并連接到DC鏈路兩個增量逆變器模塊；逆變器模塊將輸入的直流電力的可變頻率的S相 交流輸出供應(yīng)；從每個增量逆變器模塊的輸出供給連接到共享反應(yīng)器中，共享的輸出反應(yīng) 器被連接在一起，W創(chuàng)建一個被提供給所述電動機(jī)的=相供電。
7. 如權(quán)利要求1所述的DP3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng)，其特征在于，鉆井系統(tǒng)1和2分 別有3個制動斬波器VFD，每個制動斬波器VFD有一個單一的1000A液體冷卻增量變頻器模 塊連接到直流母線，該來自增量逆變器模塊的每個輸出相被連接到獨(dú)立的制動電阻器。每 個制動電阻器連接在增量逆變器模塊的一個輸出端和相應(yīng)的直流鏈路的正極或負(fù)極間構(gòu) 成回路；在W 1000A增量逆變器模塊該種方式應(yīng)用中，允許應(yīng)用相同的電子功率模塊于電 動和制動，斬波V抑被配置為電力出口到制動電阻器上面時，直流母線電壓升高1070伏，審U 動斬波器按比例增加輸出W配合電源電壓升高。
【專利摘要】DP3超深水鉆井設(shè)備配電系統(tǒng),電力系統(tǒng)是11KV的中壓系統(tǒng)，整船的電力系統(tǒng)是由3組或4組中壓發(fā)電機(jī)組成，每組還包括2個中壓發(fā)電機(jī)7370KW分別安裝在A60分割的三個或4個機(jī)艙內(nèi)，三條主電力系統(tǒng)必須A60分割，從相對應(yīng)的中壓配電系統(tǒng)到變壓器再到440V低壓配電板都是完全互相A60分割的。通過優(yōu)化全船電力系統(tǒng),強(qiáng)化區(qū)域供電原則,調(diào)整配電系統(tǒng)方案,優(yōu)化DP3主電纜路徑；通過優(yōu)化鉆井配電系統(tǒng)的布置并對重新優(yōu)化的方案進(jìn)行電力系統(tǒng)的負(fù)荷及平衡計算,使整個配電系統(tǒng)更趨于合理,減小施工難度,節(jié)省電纜與人工的成本，具有可操作性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，解決了船體配電系統(tǒng)設(shè)計和布局的難題的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B63J3-00, G05B19-418
【公開號】CN104635699
【申請?zhí)枴緾N201510020991
【發(fā)明人】郭金, 邱錦, 曾國詠, 陳萍, 丁海, 李孝喜
【申請人】上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月15日