專利名稱：船載浮動鉆井設(shè)施和用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法，該船載浮動鉆井設(shè)施包括用于放出和卷繞鉆繩的絞車、包括用于動態(tài)定位船載浮動鉆井設(shè)施的多個推進器，并包括用于操作推進器和絞車的至少一個發(fā)電機。本發(fā)明進一步涉及一種船載浮動鉆井設(shè)施，包括用于放出和卷繞鉆繩的絞車、包括用于動態(tài)定位船載浮動鉆井設(shè)施的多個推進器，并包括用于操作推進器和絞車的至少一個發(fā)電機。
背景技術(shù)：
船載浮動鉆井設(shè)施(如鉆探船或半潛式鉆井平臺)是已配備有鉆井裝備的海運船。船載浮動鉆井設(shè)施通常用于深水中新油井或天然氣井的勘探鉆井，但還能夠用于科研鉆井。它們能夠在高達3500-4000 m的水深鉆井。大多數(shù)船載浮動鉆井設(shè)施配備有動態(tài)系統(tǒng)，以保持在井上方的位置。 動態(tài)定位系統(tǒng)為計算機控制系統(tǒng)，以通過使用自帶螺旋槳和推進器來自動保持船載浮動鉆井設(shè)施的位置和航向。位置參考傳感器結(jié)合運動傳感器、風(fēng)力傳感器和陀螺儀，對動態(tài)定位系統(tǒng)的計算機提供有關(guān)影響其位置的環(huán)境力的大小和方向的信息。動態(tài)定位系統(tǒng)中工作的計算機程序包含船載浮動鉆井設(shè)施的數(shù)學(xué)模型，其包括有關(guān)船載浮動鉆井設(shè)施的風(fēng)和海流阻力以及船載浮動鉆井設(shè)施的推進器的位置的信息。該知識結(jié)合傳感器信息，允許計算機計算每個推進器所需的轉(zhuǎn)向角和推進器輸出。這允許在由于水深、海底管線或鉆井裝備密集或其他問題而不能下錨和錨定的海中進行操作。動態(tài)定位或者可以是絕對的，這是因為船載浮動鉆井設(shè)施的位置鎖定在海底上方的一個固定點，或者可以是相對于某種移動物體(如船只或其他水下交通工具)而言的。船載浮動鉆井設(shè)施還能夠被定位在朝向風(fēng)、波浪和水流的有利角度。這種船載浮動鉆井設(shè)施包括用于放出和卷繞鉆繩的絞車，因而，絞車可包括至少一個驅(qū)動器。而且，船載浮動鉆井設(shè)施包括多個螺旋槳或推進器，用于對船載浮動鉆井設(shè)施進行動態(tài)定位。進一步地，船載浮動鉆井設(shè)施包括一個或更多發(fā)電機，用于產(chǎn)生操作推進器和絞車的電流。船載浮動石油鉆井設(shè)施(例如半潛式鉆井平臺或鉆探船)趨向于具有有效升沉補償?shù)碾姴僮鹘g車。這用于在鉆井期間在鉆頭上保持恒定壓力。這產(chǎn)生了對處于海浪頻率的大振動負載的需要。迄今為止，通過從船載發(fā)電機獲得功率并消耗制動電阻器中的制動能量已解決了該問題。這消耗了制動電阻器中的大量能量。而且，這對發(fā)電機產(chǎn)生了可變負載，因而燃料效率低下，而且還產(chǎn)生了電壓和頻率不穩(wěn)定的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
待解決的問題是要提供一種用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法以及一種船載浮動鉆井設(shè)施，其實現(xiàn)了在推進器和絞車操作期間使得來自船載浮動鉆井設(shè)施發(fā)電機的功率取出(power pull)盡可能保持穩(wěn)定，并因而使得能能實現(xiàn)船載浮動鉆井設(shè)施的低燃料消耗。本發(fā)明的問題通過具有權(quán)利要求I所述特征的用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法、以及通過具有權(quán)利要求10所述特征的船載浮動鉆井設(shè)施而得以解決。本發(fā)明的優(yōu)點、特征、細節(jié)、方面和效果由從屬權(quán)利要求、說明書和附圖給出。結(jié)合用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法描述的特征和細節(jié)同樣適用于船載浮動鉆井設(shè)施，反之亦然。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述問題通過用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法得以解決，該船載浮動鉆井設(shè)施包括用于放出和卷繞鉆繩的絞車，包括用于動態(tài)定位船載浮動鉆井設(shè)施的多個推進器，并包括用于操作推進器和絞車的至少一個發(fā)電機，其中所述方法的特征在于以下步驟
a)測量絞車在至少一定時段內(nèi)的功率消耗，確定絞車在至少一定時段內(nèi)的功率振蕩和功率消耗的大小，
b)基于絞車的功率消耗的測量結(jié)果生成功率振蕩信號，因而，功率振蕩信號代表絞車在一定時段內(nèi)的功率振蕩和功率消耗的大小，
c)生成反振蕩信號，該反振蕩信號代表具有與絞車的功率振蕩相反相位特性的功率振
蕩，
d)將所述反振蕩信號分配到所述推進器，
e)調(diào)節(jié)推進器的功率消耗以適應(yīng)所述反振蕩信號。必須收集有關(guān)絞車功率消耗的信息。這可在預(yù)定時段內(nèi)或在全部時間內(nèi)進行。在測量絞車的功率消耗后，絞車的功率振蕩和功率消耗的大小根據(jù)測量結(jié)果而被確定。在此確定之后，基于絞車的功率消耗的測量結(jié)果來生成功率振蕩信號，因而，功率振蕩信號代表了絞車在一定時段內(nèi)的功率振蕩和功率消耗的大小?；诖斯β收袷幮盘?，已生成了用于推進器的反振蕩信號并將其分配到各個推進器。這意味著，在下一步驟中生成了反振蕩信號，該反振蕩信號代表了具有與絞車的功率振蕩信號相反相位特性的功率振蕩。此反振蕩信號然后被分配到推進器，并且調(diào)節(jié)推進器的功率消耗以適應(yīng)反振蕩信號。反振蕩信號使推進器將其負載消耗改變成與絞車相反的相位和類似的大小。通過此方式，平均推力不受影響。推進器上的負載變化對將船載浮動鉆井設(shè)施保持在穩(wěn)定位置的能力不會有任何影響。用于動態(tài)定位的推進器和所述絞車的鉆井驅(qū)動器被互連為使得來自發(fā)電機的功率取出被保持得盡可能穩(wěn)定。這是通過從絞車生成代表功率振蕩的信號來完成的。此功率振蕩信號被疊加在用于推進器的控制信號上，調(diào)節(jié)推進器的功率消耗到與絞車相反的相位，因而產(chǎn)生從發(fā)電機傳輸?shù)暮愣üβ?。絞車驅(qū)動器中的功率振蕩能至少部分地由波浪引起。絞車驅(qū)動器中的功率振蕩能進一步地由水流引起。由于海浪周期典型為7-10 S，因而這種大小的推力變化將不會明顯影響定位系統(tǒng)。進一步地，推進器所需要的功率將很大程度上與具有大浪的天氣條件和絞車隨后的高功率振蕩有關(guān)。這對于使負載振蕩變平坦提供了良好的基礎(chǔ)。推進器的反振蕩信號被布置成使其遵從有關(guān)動態(tài)定位等級(DP等級)的調(diào)節(jié)。這種用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法的主要優(yōu)點在于，發(fā)電機具有更加恒定的負載，這減少了燃料消耗，并且由于峰值功率和穩(wěn)定負載較低，使得船載浮動鉆井設(shè)施能夠利用更少數(shù)量的運轉(zhuǎn)發(fā)電機來操作，更加減少了操作成本。絞車可包括驅(qū)動器。絞車的驅(qū)動器可被視為是鉆井驅(qū)動器，因為它被用在鉆井操作中。例如，絞車的驅(qū)動器可為船載浮動鉆井設(shè)施的鉆井驅(qū)動器系統(tǒng)的一部分。絞車的鉆井驅(qū)動器可包括一個或更多電機。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選改進，該方法的特征在于，船載浮動鉆井設(shè)施的控制單元(特別是動態(tài)定位控制單元)至少執(zhí)行上述方法的步驟b)、c)和d)。絞車的功率消耗能夠由測量裝置在規(guī)定時段內(nèi)進行測量。絞車在規(guī)定時段內(nèi)的功率振蕩和功率消耗的大小的確定同樣由控制單元完成。在確定絞車的功率振蕩和功率消耗的大小之后，由控制單元生成功率振蕩信號。已知功率振蕩信號，控制單元能夠生成反振蕩信號，其代表了相同或類似大小的負載消耗以及具有與絞車的功率振蕩信號相反相位特性的功率振蕩。在生成反振蕩信號之后，反振蕩信號由控制單元分配至推進器。推進器根據(jù)反振蕩信號調(diào)節(jié)它們的功率振蕩。因而，當(dāng)絞車不從至少一個發(fā)電機獲得功率時，推進器從船載浮動鉆井設(shè)施的所述至少一個發(fā)電機獲得它們的功率。因而，來自一個或更多發(fā)電機的功率取出能夠在該時間內(nèi)被分別保持得非常穩(wěn)定或恒定。進一步地，有一種用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法是優(yōu)選的，其中所述至少一 個發(fā)電機產(chǎn)生電流，并將電流供給到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路，以操作絞車和推進器。所述至少一個發(fā)電機將電流供給到船載輸電線路中，其將電流分配到絞車(特別是鉆井驅(qū)動器或鉆頭)以及分配到推進器。另外，有一種方法是優(yōu)選的，其特征在于，在絞車放出或卷繞鉆繩期間，絞車的電機使絞車的鉆繩減速。這確保了鉆繩(其也被稱為鉆索)不會被磨損。有利地，在鉆繩減速期間由絞車電機生成的能量由至少一個四象限變流器饋送到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路中。這實現(xiàn)了由絞車電機生成的能量在船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路中的再循環(huán)。這減少了額外能量的需求并節(jié)省了額外能量的成本。波浪能夠由絞車進行補償，并且相對恒定的力能夠被施加到鉆繩。例如，如果船載浮動鉆井設(shè)施被波浪升高，則絞車能夠放出鉆繩。根據(jù)船載浮動鉆井設(shè)施的設(shè)備布置，絞車可配備有至少一個四象限變流器，使得制動能量能夠重新饋送到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路中，或者替代性地，絞車可配備有配備有制動電阻器和半波整流器，使得僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)有效功率振蕩的補償。因此，有一種方法是有利的，其中至少一個制動電阻器和至少一個半波整流器補償了絞車和/或推進器所需功率的振蕩。絞車和推進器還可連接到一個或更多DC總線。更進一步地，這可被組合，而且可根據(jù)船上的總體負載情況來進行該操作。有利地，使用了至少四個推進器，其中每個推進器能夠轉(zhuǎn)動大約360度(角度)，特別是在基本平行于水面的平面中轉(zhuǎn)動。推進器有利地被布置在船載浮動鉆井設(shè)施的每個拐角部。進一步地，有一種用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法是優(yōu)選的，其中，用于動態(tài)定位船載浮動鉆井設(shè)施的多個推進器由船載浮動鉆井設(shè)施的動態(tài)定位系統(tǒng)的位置參考傳感器、運動傳感器、風(fēng)力傳感器和/或陀螺儀饋送。動態(tài)定位系統(tǒng)能夠?qū)⒋d浮動鉆井設(shè)施的位置保持在井上方。動態(tài)定位系統(tǒng)是計算機控制系統(tǒng)，以通過使用推進器和/或螺旋槳來自動保持船載浮動鉆井設(shè)施的位置和航向。位置參考傳感器結(jié)合運動傳感器、風(fēng)力傳感器和陀螺儀，為動態(tài)定位系統(tǒng)的計算機提供有關(guān)船載浮動鉆井設(shè)施的位置以及影響其位置的環(huán)境力的大小和方向的信息。工作于動態(tài)定位系統(tǒng)中的計算機程序包含船載浮動鉆井設(shè)施的數(shù)學(xué)模型，其包括有關(guān)船載浮動鉆井設(shè)施的風(fēng)和海流阻力以及船載浮動鉆井設(shè)施的推進器和/或螺旋槳的位置的信息。這一知識結(jié)合傳感器信息，允許計算機計算每個推進器的所需轉(zhuǎn)向角和推進器輸出。這允許在由于水深、海底管線或鉆井裝備密集或其他問題而不能下錨和錨定的海中進行操作。動態(tài)定位或者可以是絕對的，因為船載浮動鉆井設(shè)施的位置被鎖定在海底上方的固定點，或者可以是相對于移動物體(如船只或其他水下交通工具)而言的。船載浮動鉆井設(shè)施還能夠以朝向風(fēng)、波浪和水流的有利角度被定位。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，所述問題通過船載浮動鉆井設(shè)施得以解決，其包括用于放出和卷繞鉆繩的絞車，包括用于動態(tài)定位船載浮動鉆井設(shè)施的多個推進器，并包括用于操作推進器和絞車的至少一個發(fā)電機，其中，船載浮動鉆井設(shè)施包括測量單元，用于測量絞車在至少一定時段內(nèi)的功率消耗；用于確定絞車在至少一定時段內(nèi)的功率振蕩和功率消·耗大小的裝置；第一生成單元，用于基于絞車的功率消耗的測量結(jié)果生成功率振蕩信號，因而，功率振蕩信號代表了絞車在至少一定時段內(nèi)的功率振蕩和功率消耗的大??；第二生成單元，用于生成反振蕩信號，該反振蕩信號代表了具有與絞車的功率振蕩信號相反相位特性的功率振蕩；分配單元，用于將反振蕩信號分配到推進器；以及調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)反振蕩信號調(diào)節(jié)推進器的功率消耗。絞車能夠包括至少一個驅(qū)動器，特別是鉆井驅(qū)動器。這種船載浮動鉆井設(shè)施的發(fā)電機以恒定負載操作。負載的更小的變化減少了發(fā)電機的燃料消耗，并因此減少了船載浮動鉆井設(shè)施的燃料消耗。由于峰值功率和穩(wěn)定的負載更低，使得船載浮動鉆井設(shè)施能夠以更少數(shù)量的運轉(zhuǎn)發(fā)電機來操作，從而更加減少了操作成本。有關(guān)絞車的功率消耗的信息將能夠被收集。這能夠由船載浮動鉆井設(shè)施的測量單元在預(yù)定時段內(nèi)或在整個時間內(nèi)完成。測量單元包括至少一個傳感器，用于測量絞車的功率消耗。在測量了絞車的功率消耗之后，絞車的功率振蕩和功率消耗的大小由確定裝置根據(jù)測量結(jié)果而確定。第一生成單元基于絞車的功率消耗的測量結(jié)果生成功率振蕩信號，因而，該功率振蕩信號代表了絞車在至少一定時段內(nèi)的所確定的功率振蕩和功率消耗的大小。第二生成單元生成反振蕩信號，該反振蕩信號代表了具有與絞車的功率振蕩信號相反相位特性的功率振蕩。此反振蕩信號由分配單元分配到推進器。在得到反振蕩信號之后，調(diào)節(jié)裝置根據(jù)反振蕩信號調(diào)節(jié)推進器的功率消耗。反振蕩信號使得推進器以與絞車相反的相位和類似大小來改變它們的負載消耗。通過此方式，平均推力不受影響。推進器上的負載變化對將船載浮動鉆井設(shè)施保持在穩(wěn)定位置的能力沒有任何影響。根據(jù)本發(fā)發(fā)明一個進一步的有利改進，提供了一種船載浮動鉆井設(shè)施，其中，測量單元、第一和第二生成單元以及分配單元為船載浮動鉆井設(shè)施的控制單元的一部分。該控制單元可以是動態(tài)定位控制單元。該控制單元使得能夠?qū)碜源d浮動鉆井設(shè)施的發(fā)電機的功率取出進行控制?？刂茊卧軌蜻M一步包括測量單元和/或調(diào)節(jié)裝置。所述至少一個發(fā)電機產(chǎn)生電流，并將電流供給到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路，以操作絞車和推進器。所述至少一個發(fā)電機包括用于將電流供給到船載輸電線路的裝置，以將電流分配到絞車(特別是鉆井驅(qū)動器或鉆頭)，并分配到推進器。根據(jù)本發(fā)發(fā)明的另一有利改進，提供了一種船載浮動鉆井設(shè)施，其中絞車包括驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括一個或更多電機，用于放出或卷繞鉆繩。在有效升沉補償期間，當(dāng)船載浮動鉆井設(shè)施被海浪升高時，鉆繩由于所附接鉆索的重力牽拉而被放出。絞車的電機可用于使絞車的鉆繩減速。電機能夠通過從電機中吸取電能而被制動，即，絞車的電機作為發(fā)電機操作。這樣，海浪的能量能夠被轉(zhuǎn)換成電能。除了所述(一個或更多個)發(fā)電機之外，海浪的由絞車驅(qū)動器轉(zhuǎn)換成電能的能量能夠用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的推進器或其他用電裝置。燃料消耗因而通過對波浪能量的再次利用而被減少。因此，根據(jù)本發(fā)明進一步的有利改進，提供了一種船載浮動鉆井設(shè)施，其中船載浮動鉆井設(shè)施包括用于將能量供給到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路中的至少一個四象限變流器，該能量在鉆繩減速期間由絞車的一個或更多電機生成。 海浪的由一個或更多電機轉(zhuǎn)換成電能的能量更進一步地能夠由至少一個四象限變流器轉(zhuǎn)換，以使得電能能夠饋送到輸電線路中。特別地，四象限變流器可使所生成的電能的頻率適應(yīng)于船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路。根據(jù)船載浮動鉆井設(shè)施的設(shè)備布置，絞車可配備有至少一個四象限變流器，使得制動能量能夠被重新饋送到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路中，或者替代性地，絞車可配備有制動電阻器和半波整流器，使得僅能夠補償有效功率的振蕩。因此，根據(jù)本發(fā)明一個進一步的有利改進，提供了一種船載浮動鉆井設(shè)施，其中，該船載浮動鉆井設(shè)施包括至少一個制動電阻器和至少半波整流器，用于補償絞車和/或推進器所需功率的振蕩。根據(jù)本發(fā)明的另一有利改進，提供了一種船載浮動鉆井設(shè)施，其中該船載浮動鉆井設(shè)施的絞車和推進器連接到至少一個DC總線。所述船載浮動鉆井設(shè)施例如可為某種船舶，如半潛式鉆井平臺或鉆探船。所述船載浮動鉆井設(shè)施包括大直徑的鋼筒、制動器、電源(如至少一個發(fā)電機)和相匹配的輔助裝置。絞車的主要功能是要以受控方式放出和卷繞鉆繩，該鉆繩為大直徑的鋼索。鉆繩卷在定滑輪(或稱天車)和動滑輪(或稱移動塊)上，以便以“滑輪組”或“滑車”的方式獲得機械優(yōu)點。鉆繩的這種放出和卷繞使得動滑輪(以及懸掛在其下方的任何物件)下降到井眼中或從井眼中升高。鉆繩的放出由重力提供功率，卷繞有利地由電機或柴油機提供功率。所述鉆井驅(qū)動器能夠包括船載浮動鉆井設(shè)施的所有驅(qū)動器，這些驅(qū)動器對鉆出井眼而言是必須的。因此，鉆井驅(qū)動器能夠包括絞車的驅(qū)動器、一個或更多頂部驅(qū)動器、起錨機驅(qū)動器等。鉆井驅(qū)動器和鉆頭用于鉆出井眼。所述船載浮動驅(qū)動設(shè)施能夠包括各種部件，如泥漿桶、鉆架或桅桿、泥漿泵、絞車、轉(zhuǎn)盤或頂部驅(qū)動器、鉆繩或鉆索、發(fā)電設(shè)備以及輔助設(shè)備。所述船載浮動鉆井設(shè)施的起重機構(gòu)為大型絞盤，其放出或收回鉆繩，因而使鉆桿和鉆頭升聞或降低。根據(jù)本發(fā)明的另一有利改進，提供了一種船載浮動鉆井設(shè)施，其中，該船載浮動鉆井設(shè)施包括一動態(tài)定位系統(tǒng)，該動態(tài)定位系統(tǒng)具有位置參考傳感器、運動傳感器、風(fēng)力傳感器和/或陀螺儀，以向推進器進行饋送，從而將該船載浮動鉆井設(shè)施保持就位。所述動態(tài)定位系統(tǒng)能夠保持船載浮動鉆井設(shè)施在井上方的位置。所述動態(tài)定位系統(tǒng)為計算機控制系統(tǒng)，以通過使用推進器和/或螺旋槳自動保持船載浮動鉆井設(shè)施的位置和航向。位置參考傳感器結(jié)合運動傳感器、風(fēng)力傳感器和陀螺儀，對動態(tài)定位系統(tǒng)的計算機提供有關(guān)影響船載浮動鉆井設(shè)施的位置以及影響其位置的環(huán)境力的大小和方向的信息。在所述動態(tài)定位系統(tǒng)中工作的計算機程序包含所述船載浮動鉆井設(shè)施的數(shù)學(xué)模型，其包括有關(guān)船載浮動鉆井設(shè)施的風(fēng)和海流阻力以及船載浮動鉆井設(shè)施的推進器和/或螺旋槳的位置的信息。此知識結(jié)合傳感器信息，允許計算機計算每個推進器的所需轉(zhuǎn)向角和推進器輸出。這允許在由于水深、海底管線或鉆井裝備密集或其他問題而不能下錨和錨定的海中進行操作。動態(tài)定位或者可以是絕對的，因為船載浮動鉆井設(shè)施的位置被鎖定在海底上方的一個固定點，或者可以是相對于某種移動物體(如船只或其他水下交通工具)而言的。船載浮動鉆井設(shè)施還能夠被定位造朝向風(fēng)、波浪和水流的有利角度。



現(xiàn)在將參照附圖再次詳細描述本發(fā)明，附圖中
圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的船載浮動鉆井設(shè)施的第一功率供應(yīng)的示意圖，
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的船載浮動鉆井設(shè)施的第二功率供應(yīng)的示意圖，
具有相同功能和操作模式的元件在圖I至圖2中提供有相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式圖I和圖2例示出了船載浮動鉆井設(shè)施(如半潛式鉆井平臺或鉆探船)的功率供應(yīng)系統(tǒng)10的兩個不同實施例。絞車2和推進器3從發(fā)電機I獲得功率。為了從發(fā)電機I得到恒定和穩(wěn)定的功率取出，控制單元互連在發(fā)電機I與絞車2和推進器3之間。用于動態(tài)定位的推進器3和絞車2的鉆井驅(qū)動器互連，以使來自發(fā)電機2的功率取出被保持得盡可能穩(wěn)定。這通過從絞車2產(chǎn)生代表功率振蕩的信號而實現(xiàn)。此功率振蕩信號被疊加在推進器3的控制信號上，并且調(diào)節(jié)推進器3的功率消耗以適應(yīng)與絞車2相反的相位，因而生成從發(fā)電機I輸送的恒定功率。在圖I中，AC總線用于傳遞振蕩功率。這要求必須配備整流器6，以沿兩個方向供給能量。四象限變流器5和控制單元4互連在發(fā)電機I與絞車2及推進器3之間。四象限變流器5和控制單元4使得制動能量能夠被重新饋送到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路。這意味著，在絞車2放出或卷繞鉆繩期間，絞車2的電機使絞車2的鉆繩減速。此制動能量由四象限變流器5供給到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路中。這使得由絞車2的電機生成的能量能夠再循環(huán)到船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路中。這減少了額外能量的需要，且節(jié)省了額外能量的成本。波浪能夠通過絞車2得到補償，而相對恒定的力能夠被施加到鉆繩。在圖2中，DC總線用于交換振蕩能量。這使得功率供應(yīng)系統(tǒng)10更加簡單，并且能夠使用常規(guī)的二極管或可控硅整流器6。這些半波整流器6和一控制單元4互連在發(fā)電機I與絞車2及推進器3之間。半波整流器6、控制單元4和制動電阻器使得能夠補償有效功率的振蕩。
權(quán)利要求
1.一種用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法，該船載浮動鉆井設(shè)施包括用于放出和卷繞鉆繩的絞車(2)，包括用于動態(tài)定位所述船載浮動鉆井設(shè)施的多個推進器(3)，并且包括至少一個用于操作所述推進器(3 )和所述絞車(2 )的發(fā)電機(I)，所述方法特征在于以下步驟 a)測量所述絞車(2)在至少一定時段內(nèi)的功率消耗，確定所述絞車(2)在所述至少一定時段內(nèi)的功率振蕩和所述功率消耗的大小， b)基于所述絞車(2)的所述功率消耗的測量結(jié)果生成功率振蕩信號，由此所述功率振蕩信號代表了所述絞車(2)在所述一定時段內(nèi)的所述功率振蕩和所述功率消耗的大小， c)生成反振蕩信號，該反振蕩信號代表了具有與所述絞車(2)的所述功率振蕩信號相反相位特性的功率振蕩， d)將所述反振蕩信號分配到所述推進器(3)， e)調(diào)節(jié)所述推進器(3)的功率消耗以適應(yīng)所述反振蕩信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述絞車(2)的驅(qū)動器中的功率振蕩至少部分地由波浪引起。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2中至少一項所述的方法，其特征在于，所述船載浮動鉆井設(shè)施的控制單元(4)至少執(zhí)行權(quán)利要求I中的步驟b)、c)和d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中至少一項所述的方法，其特征在于，所述至少一個發(fā)電機(I)產(chǎn)生電流，并將所述電流供給到所述船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路，以操作所述絞車(2 )和所述推進器(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中至少一項所述的方法，其特征在于，在由所述絞車(2)放出或卷繞鉆繩期間，所述絞車(2)的電機使所述絞車(2)的所述鉆繩減速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述鉆繩減速期間由所述絞車(2)的所述電機生成的能量，通過至少一個四象限變流器(5)被供給到所述船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中至少一項所述的方法，其特征在于，至少一個制動電阻器和至少一個半波整流器(6)補償所述絞車(2)和/或所述推進器(3)所需要的功率的振蕩。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中至少一項所述的方法，其特征在于，所述絞車(2)和所述推進器(3)連接到至少一個DC總線。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中至少一項所述的方法，其特征在于，用于動態(tài)定位所述船載浮動鉆井設(shè)施的所述多個推進器(3)由所述船載浮動鉆井設(shè)施的動態(tài)定位系統(tǒng)的位置參考傳感器、運動傳感器、風(fēng)力傳感器和/或陀螺儀饋給。
10.一種船載浮動鉆井設(shè)施，包括用于放出和卷繞鉆繩的絞車(2)，包括用于動態(tài)定位所述船載浮動鉆井設(shè)施的多個推進器(3)，并且包括用于操作所述推進器(3)和所述絞車(2)的至少一個發(fā)電機(I )，其特征在于，所述船載浮動鉆井設(shè)施包括測量單元，用于測量所述絞車(2)在至少一定時段內(nèi)的功率消耗；用于確定所述絞車(2)在所述至少一定時段內(nèi)的功率振蕩和所述功率消耗大小的裝置；第一生成單元，用于基于所述絞車(2)的所述功率消耗的測量結(jié)果生成功率振蕩信號，由此所述功率振蕩信號代表了所述絞車在所述至少一定時段內(nèi)的所述功率振蕩和所述功率消耗的大??；第二生成單元，用于生成反振蕩信號，該反振蕩信號代表了具有與所述絞車(2)的所述功率振蕩信號相反相位特性的功率振蕩；分配單元，用于將所述反振蕩信號分配至所述推進器(3 );以及調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)所述反振蕩信號調(diào)節(jié)所述推進器(3)的功率消耗。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的船載浮動鉆井設(shè)施，其特征在于，所述測量單元、所述第一生成單元和所述第二生成單元以及所述分配單元是所述船載浮動鉆井設(shè)施的控制單元(4)的一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求10至11之一所述的船載浮動鉆井設(shè)施，其特征在于，所述絞車(2)包括電機，用于在放出或卷繞所述鉆繩期間使所述絞車(2)的所述鉆繩減速。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12之一所述的船載浮動鉆井設(shè)施，其特征在于，所述船載浮動鉆井設(shè)施包括至少一個四象限變流器(5)，用于將在所述鉆繩的減速期間由所述絞車(2)的所述電機生成的能量供給到所述船載浮動鉆井設(shè)施的輸電線路中。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13之一所述的船載浮動鉆井設(shè)施，其特征在于，所述船載浮動鉆井設(shè)施包括至少一個制動電阻器和至少半波整流器(6)，用于補償所述絞車(2)和/或所述推進器(3)所需要的功率的振蕩。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14之一所述的船載浮動鉆井設(shè)施，其特征在于，所述船載浮動鉆井設(shè)施的所述絞車(2)和所述推進器(3)連接到至少一個DC總線。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15之一所述的船載浮動鉆井設(shè)施，其特征在于，所述船載浮動鉆井設(shè)施為半潛式鉆井平臺或鉆探船。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至16之一所述的船載浮動鉆井設(shè)施，其特征在于，所述船載浮動鉆井設(shè)施包括動態(tài)定位系統(tǒng)，所述動態(tài)定位系統(tǒng)具有對所述推進器(3)進行饋給的位置參考傳感器、運動傳感器、風(fēng)力傳感器和/或陀螺儀，以便將所述船載浮動鉆井設(shè)施保持就位。
全文摘要
本發(fā)明涉及船載浮動鉆井設(shè)施并涉及用于操作船載浮動鉆井設(shè)施的方法，所述船載浮動鉆井設(shè)施包括用于放出和卷繞鉆繩的絞車(2)，包括用于動態(tài)定位所述船載浮動鉆井設(shè)施的多個推進器(3)，并且包括用于操作所述推進器(3)和所述絞車(2)的至少一個發(fā)電機(1)。
文檔編號B63H25/42GK102918736SQ201180028237
公開日2013年2月6日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者O.博 申請人:西門子公司