0 引 言

海洋平台模块钻机主要由钻井设备模块(Drilling Equipment Set)(以下简称DES模块)和钻井支持模块(Drilling Support Module)(以下简称DSM模块)及灰罐组成[1-2]。DES模块除正常钻井作业外，主要负责井口返回钻井液的净化处理，其核心为固控系统，主要由振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心机、除砂泵、除泥泵等设备组成[3-4]。钻井液从喇叭口返回后经固控系统处理，进入DES模块回流罐储存，回流罐内的钻井液通过连通DES模块和DSM模块的16英寸(1英寸≈2.54cm)回流管线溢流至DSM模块泥浆槽，从而实现整个钻井过程钻井液的循环使用。

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1.5 统计学方法 计量资料采用±s)表示，采用SPSS 20.0统计软件进行数据处理和统计分析，多组间均数比较采用单因素的方差分析，各组和对照组比较采用 LSD检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

海洋平台模块钻机的特点为空间紧凑、集成度高，对设计要求极为苛刻，需要进行细致规划与高精度设计。模块钻机各层甲板设置安全通道以保证作业人员的安全逃生[5]，各设备、桥架、管线等不得与之干涉，增大了模块钻机设计难度，设计方案有必要进行充分的论证和优化。

常规海洋平台模块钻机16英寸回流管线占用部分安全通道高度空间。本文设计了一种通道式多功能管箱，同时解决了输送和安全通道问题。

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1 技术背景

1.1 常规钻井液回流方案

通道式多功能管箱出口为排液孔设计，解决了海洋平台模块钻机16英寸回流管线出口弯头与DSM模块泥浆槽干涉的缺陷，避免了现场建造对干涉弯头的二次加工，降低建造成本。

  

图1 DES模块和DSM模块间16英寸回流管线Fig.1 sixteen-inch return pipe between DES module and DSM module

1.2 常规钻井液回流方案存在的缺陷

为了持续改进海洋平台模块钻机的安全性和实效性，采用新型设计方案，用以方形箱体为主要结构的通道式多功能管箱替代常规16英寸管线输送的设计方案，可有效弥补常规设计缺陷。

(1) 受DES模块和DSM模块的层高及管道坡度的限制，此管线与DES底层甲板安全通道上方空间存在局部干涉(约150mm)，通道的通过性局部受限，不符合海上固定平台安全规范要求。

(2) 16英寸回流管线出口短半径弯头(ASME B16.9标准)与DSM模块泥浆槽存在局部干涉[8]，现场建造需对干涉的弯头进行二次加工。

1.3 技术缺陷存在原因

通道式多功能管箱上方设置了栏杆、台阶及支撑结构，可作为通道使用，大幅改善了DES模块和DSM模块之间作业人员的通行环境，弥补了常规海洋平台模块钻机两模块之间无通道的缺陷。

若增大该层甲板的层高，DSM模块的猫道将脱离DSM模块管子堆场，即增加DES模块层高将联动DSM模块层高相应调整，大幅增加工程整体造价成本。

(1) 回流管线尺寸无法减小。

海洋模块钻机回流管尺寸设计依据钻井过程中从井底返回的泥浆和岩屑的总流量设计，如减小回流管尺寸，DES模块的固控罐液体将不能及时返回至DSM模块泥浆池，DES模块存在液体冒罐的风险。

如图2～4所示，通道式多功能管箱主要由箱体、栏杆、台阶、支撑结构、拆卸法兰、管嘴、隔板等部分组成，箱体坡度为1∶100，箱体上设有拆卸法兰，箱体顶部设置有通道，通道上方设有台阶和栏杆，通道两侧设有支撑结构，用于提高通道式管箱的承载强度，箱体的一端连接至DES模块回流罐，另一端设置于DSM模块泥浆槽的上方，箱体内部由隔板分成互不相通的两个独立空间，第一空间和第二空间一端底部均设置有与DSM模块泥浆槽正对的排液孔，第一空间的另一端与DES模块回流罐上部连通，实现了DES模块回流罐内的液体溢流至DSM模块泥浆槽内，第二空间与DES模块回流罐封闭，第二空间侧面设有管嘴法兰，DES模块的除砂、除泥泵出口的返回泥浆通过管嘴进入箱体第二空间输送至DSM模块泥浆槽。

比如，教师在为学生讲授《空间几何体》相关知识的时候，可使用现实生活中随处可见的几何体实物，用多媒体课件为学生展示出来，这样学生就会更加直观地去了解现实生活中的三视图.在为学生讲解《空间几何体的表面积与体积》的时候，教师课用信息技术软件绘制几何体，之后将其展开成平面几何图形进行实际运算，这种直观的形式有助于学生对空间几何体相关知识和表面积运算方式的有效理解与把握.教师还可用现实生活中的常见实物引导学生对其表面积进行计算，用三视图绘制几何体来巩固学生学到的知识，彰显出数学知识的实用性与应用价值.

人参皂苷Rc还具有增强精子活力[43]、抑制固定应激引起的血浆皮质酮水平的增加[44]、剂量依赖性的镇痛[45]、预防骨质疏松[46]、抑制活化的肾成纤维细胞增殖、防治肾纤维化[47]、抑制非人参病原菌和人参锈腐病菌菌丝生长[48]、诱导CYP1A1 mRNA与蛋白表达[49]等作用，且其没有胚胎毒性[50]。

目前海洋钻机含井架整体高度已达到61.5m，如再增加高度，需由专家组进行技术评估，确认通过后方可实施。

2 通道式多功能管箱的设计

如图1所示，该管线设置坡度后存在以下缺陷：

2.1 方案设计

  

图2 通道式多功能管箱轴测图Fig.2 Axonometric view of channel type multi-functional tube box1—栏杆，2—支撑结构，3—箱体，4—台阶，5—拆卸法兰，6—管嘴，7—隔板，8—DES模块中层甲板，9—DES模块回流罐，10—DES模块下层甲板，11—安全通道，12—DSM模块泥浆槽，13—DSM模块中层甲板,14—第一空间，15—第二空间

  

图3 通道式多功能管箱主视图Fig.3 Front view of channel type multi-functional tube box1—栏杆，2—支撑结构，3—箱体，4—台阶，5—拆卸法兰，6—管嘴，8—DES模块中层甲板，9—DES模块回流罐，10—DES模块下层甲板，11—安全通道，12—DSM模块泥浆槽，13—DSM模块中层甲板

  

图4 通道式多功能管箱俯视图Fig.4 Top view of channel type multi-functional tube box1—栏杆，2—支撑结构，3—箱体，4—台阶，5—拆卸法兰，6—管嘴，7—隔板，9—DES模块回流罐，10—DES模块下层甲板，11—安全通道，12—DSM模块泥浆槽，13—DSM模块中层甲板,14—第一空间，15—第二空间，16—排液孔

(2) 甲板层高不易调整。

2.2 功能与效果

通道式多功能管箱将常规的16英寸(外径406.4mm)管线，改造为方形箱体，其高度可控制在200～300mm之间，大幅减小了高度所需空间，彻底解决了常规海洋平台模块钻机从DES模块回流罐至DSM模块泥浆槽的16英寸管线占用部分安全通道高度空间的技术难题，保障人员通行及逃生的安全要求。

2011年，时任美国总统奥巴马签署了《政府绩效与结果现代化法案》，该法案提出一些新的要求，主要为：联邦政府和部门绩效计划中要设定优先绩效目标；对职位进行分类，提升绩效管理技能和能力；提交季度进展报告，由白宫预算与管理办公室审查；建立专门网站（www.performance.gov），让绩效结果公开透明；采取措施减少重复和过时报告[6]。

如图1所示，海洋平台模块钻机DES模块回流罐至DSM模块泥浆槽的钻井液输送通过一根16英寸回流管线(外径406.4mm)连接[6]，因输送管道内无压力，该管线需设置1∶100的坡度以实现钻井液自流[7]。

海洋模块钻机回流管线占用安全通道空间的技术难题已存在10多年，目前国内自主开发设计的海洋模块钻机都存在该技术缺陷。问题长期存在一直得不到解决的原因，主要有以下两点。

通道式多功能管箱内部设有隔板，DES模块回流罐与DES模块除砂、除泥泵返回的介质流通互不干扰，避免了海洋平台模块钻机DES模块除砂、除泥泵返回泥浆逆流至DES模块回流罐的风险。

通道式多功能管箱设有拆卸法兰，便于箱体的安装和检修，同时为满足海上DSM模块和DES模块吊装作业安全间隙的要求，管箱可在海上吊装作业完成后再通过此法兰进行箱体的安装。

2.3 通道式多功能管箱的应用

渤海油田某模块钻机项目已采用通道式多功能管箱设计方案，详细设计图纸如图5和图6所示。

  

图5 渤海某钻机管箱设计图(主视图)Fig.5 Design drawing of a Bohai drilling rig (front view)

该模块钻机管箱长度为3700mm，宽度为800mm，其中第一空间宽510mm，第二空间宽290mm，管箱高度为270mm，经计算第一空间有效流通面积大于16英寸管线流通截面积。安全通道高度为2200mm，安全通道顶部与管箱的间隙为50mm。

  

图6 渤海某钻机管箱设计图(俯视)Fig.6 Design drawing of a Bohai drilling rig (top view)

该项目通过管箱设计成功地解决了管线占用安全通道高度空间、管线与DSM模块泥浆槽干涉、DSM模块与DES模块间无人行通道等常规海洋平台模块钻机存在的技术缺陷。

通道式多功能管箱结构简单，功能丰富，经济性好，实用性强，适合推广使用至其他海洋平台模块钻机项目。

3 结 语

通道式多功能管箱打破了常规设计思路，通过发散性思维和细致谨慎的论证工作，形成了新型有效的技术成果，以方形箱体为主要结构，大幅减小所需空间，彻底解决了海洋平台模块钻机回流管线的技术难题。通道式多功能管箱设计方案能够满足作业使用需求与建造成本控制要求，是最简便和最经济的设计方案。通道式多功能管箱同时提供了输送和通道两项功能，为海洋平台模块钻机集约化提供了新思路和新的尝试方向，为海洋平台模块钻机设计的持续优化作出了贡献。

参考文献

[1]冯定，唐海雄，周魁,等.模块钻机的现状及发展趋势[J].石油机械，2008，36(9)： 143.

Feng Ding, Tang Hai-xiong, Zhou Kui, et al. Present situation and development trend of modular drilling rig [J]. China Petroleum Machinery， 2008，36(9)： 143.

[2]王长军.崖城PFA小撬块组合式模块钻机总体方案设计[J].石油矿场机械，2011，40(1)： 60.

Wang Chang-jun. Yacheng PFA general design of the modular drilling rig combined by small module [J]. Oil Field Equipment， 2011，40(1)： 60.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 29549.1—2013.海上石油固定平台模块钻机第1部分： 设计[S]. 2013.

AQSIQ, Standardization Administration of the People’s Republic of China. GB/T 29549.1—2013. Specifications for offshore modular drilling rigs on fixed platforms. Part 1： design [S]. 2013.

[4]董星亮，刘书杰，孙东征，等.海洋钻井手册[M].北京： 石油工业出版社，2009.

Dong Xing-liang, Liu Shu-jie, Sun Dong-zheng, et al. Offshore drilling manual [M]. Beijing： Petroleum Industry Press， 2009.

[5]国家经贸委.海上固定平台安全规则(2000)[S]. 2000.

State Commission for Economics and Trade.Safety rules for offshore fixed platforms (2000) [S]. 2000.

[6]American Society of Mechanical Engineers.ASME B36.10M-2015. Welded and seamless wrought steel pipe [S]. 2015.

[7]American Petroleum Institute.API RP 14E-2007. Recommended practice for design and installation of offshore production platform piping systems [S]. 2007.

[8]American Society of Mechanical Engineers.ASME B16.9-2012. Factory-made wrought buttwelding fittings [S]. 2012.