Dp3超深水鉆井設備配電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[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，尤其是DP3超深水 鉆井設備配電系統(tǒng)。
【背景技術】
[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)機構預 測，2014-2030年，全球超深水油氣產量年復合增長率將高達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海洋工程技術得到飛速的發(fā)展與提高，人 們對鉆井設備的鉆探深度和對鉆井設備的供電，操作，安全及可靠性提出更高的要求和期 望。
[0003] 已有最先進的鉆井平臺是第七代超深水鉆井平臺，其鉆井設備采用雙塔鉆井，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計，雙頂驅載荷達1250噸。海洋石油981及其在建姊妹船海洋 石油982,其鉆井設備采用單塔鉆井，最大工作水深為3000米，鉆井深度為12000米，采用 MH(ARKER)鉆井包設備。
[0004] 目前，世界各國普遍采用的鉆井方法是旋轉鉆井法。即利用鉆頭旋轉破碎巖石，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；利用轉盤或頂 部驅動裝置帶動鉆頭、鉆桿旋轉；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組，整套鉆機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)和相應的設備所組成。該系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)組成：
[0005] 1)旋轉系統(tǒng)：由轉盤、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、鉆井液凈化設備和鉆，井液調配裝置或固 控設備等；
[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)鉆機底座；
[0012] 8)輔助設備。
[0013] 在如此重要而眾多的系統(tǒng)設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船級標記以及ABS美國船級社對于DP動力定位的附加標志對比：
[0016]
【主權項】
1. DP3超深水鉆井設備配電系統(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)電機組成，每組還包括2個中壓發(fā)電機7370KW分別安裝在 A60分割的=個或4個機艙內，=條主電力系統(tǒng)必須A60分割，從相對應的中壓配電系統(tǒng)到 變壓器再到440V低壓配電板都是完全互相A60分割的。
2. 如權利要求1所述的DP3超深水鉆井設備配電系統(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對應的分別是T2&T5, T1&T4, T3&T6, T4、 T5 W及T6艇部推進器作為航行用，并且保證航速大于11節(jié)。
3. 如權利要求1所述的DP3超深水鉆井設備配電系統(tǒng)，其特征在于，雙體船采用DP3閉 環(huán)8推進器系統(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器，對應的分別是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. 如權利要求1所述的DP3超深水鉆井設備配電系統(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)絡開關橫向供電，鉆井輔助設備配電采用兩臺獨立的440V鉆井輔助配 電板通過=臺變壓器進行分區(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，供電系統(tǒng)1和供電系統(tǒng)2的兩臺鉆井變壓器初級側由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，當兩個鉆井變壓器用于 提供1交換機；每個鉆井交換機是由兩個12脈沖變流器的支持，將在24脈沖運行提供模 式時，HV聯(lián)網(wǎng)關閉，HV系統(tǒng)與單母線運行；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操作關閉；如果直流鏈路從一個變壓器/轉換器裝 置的可用功率限定于可用于該相應鉆孔變壓器最大供電，直流鏈路的每個交換機則通過一 個或兩個其變壓器/轉換器布置來提供；每個變壓器均有一個橋間的反應器，從每個變壓 器輸出的直流繞組/整流器是通過橋間反應器繞組連接到公共直流連接，每個橋間輸出反 應器從交換機DC隔離鏈接通過6300A兩極關閉負載隔離；每個鉆井系統(tǒng)有一個6300A DC 隔離，使整個系統(tǒng)運作時，可用性電源是有限的；如果兩個隔離器都關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高速半導體保險絲保護與烙 斷，如果保險絲烙斷指示器檢測到相關聯(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ACB的每6脈沖整流器組件將通過離屯、冷卻風扇進行冷卻，冷卻風扇 馬達將由小型斷路器和熱過載保護，在每個二極管散熱器總成轉換器前=個二極管配有溫 度監(jiān)測裝置，該些設備都連接到化C W使高溫通過的設備負載減少；每個變頻鉆井交換機 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，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，二極管轉換器通過降 壓控制變壓器風扇和120V變頻器的風扇冷卻；每個變頻鉆井交換機有兩個單獨的220伏 電源，一個來自220V UPS，另一個來自應急配電板，均在位于每個變頻結束的控制部分終止 鉆井系統(tǒng)；鉆井驅動系統(tǒng)提供UPS的供電電源，支持控制旋鈕和儀表通電和工作；當主電源 連接成功時，VFD需要大約10秒來完成通電，驅動器將準備就緒；當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輔助電源連接不成功時可 由V抑進行穿越；當主電源故障，直流接觸器將保持關閉，直到DC鏈接電壓衰減到小于850 伏；當DC連接電壓低于850伏的直流母線接觸器將被打開，直到預充電完成信號復位，預充 電完成信號復位后40秒左右并達到540伏；當DC連接電壓變得正常并上電時，預充電完整 的信號允許VFD復位。
5. 如權利要求4所述的DP3超深水鉆井設備配電系統(tǒng)，其特征在于，每個系統(tǒng)都有UPS 和應急兩個220伏電源，連接到內部轉換電路中的每個交換機，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，如果該種供應無法轉換，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 的電子控制設備中的交換機；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，確保系統(tǒng)盡快恢復操作；每個系統(tǒng)有一個提供所 有電機的220伏加熱器電源，W支持制動電阻和開關柜防結露加熱器。
6. 如權利要求1所述的DP3超深水鉆井設備配電系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)一配電盤有 9個電機變頻驅動器，系統(tǒng)二配電盤有8個電機變頻驅動器；每個電機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；從每個增量逆變器模塊的輸出供給連接到共享反應器中，共享的輸出反應 器被連接在一起，W創(chuàng)建一個被提供給所述電動機的=相供電。
7. 如權利要求1所述的DP3超深水鉆井設備配電系統(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的直流鏈路的正極或負極間構 成回路；在W 1000A增量逆變器模塊該種方式應用中，允許應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)電機組成，每組還包括2個中壓發(fā)電機7370KW分別安裝在A60分割的三個或4個機艙內，三條主電力系統(tǒng)必須A60分割，從相對應的中壓配電系統(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),強化區(qū)域供電原則,調整配電系統(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)化的方案進行電力系統(tǒng)的負荷及平衡計算,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，應用范圍廣，解決了船體配電系統(tǒng)設計和布局的難題的優(yōu)點。
【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】上海中遠船務工程有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月15日