一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船的制作方法

本发明涉及极地钻井船船型的领域，尤其是涉及一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船。

背景技术：

1、北极海洋拥有丰富的油气资源，探明石油和天然气储量约占全球13％和30％。随着海冰消融，北极海洋油气开发逐步成为现实。随着极地气温的逐渐升高，极地环境条件在变得更加温和，同时海洋工程装备技术的进步，也为极地油气资源开发提供了更多的可能性，因此极地油气资源开发也逐渐成为世界关注的焦点。

2、极地面临低温、冰雪覆盖、生态环境脆弱、后勤补给困难、救援困难等特点，一旦在极地海域中的作业船舶发生事故，极易造成严重后果，因此极地油气资源开发需要高度安全可靠的装备的支撑。其中，作为极地油气开发中关键的环节——资源勘探开发离不开极地钻井装备的支持，极地钻井船是极地矿产资源开发和油气资源开发的最重要装备。世界上第一艘极地冰区超深水钻井船是韩国三星重工为瑞典stena公司建造的“stenadrillmax ice”号，其可适应pc-4级冰级，并可在-30℃的温度低温环境下作业。该钻井船配备了dp3等级的动力定位系统，配备了6个大功率全回转推进器，其中3个推进器布置于船体首部，另外3个推进器布置于船体尾部，为船舶提供巨大的推进力，足以抵抗船舶在极地受到风、浪、流和冰载荷的作用，并维持船位。

3、钻井船的主要功能就是在海上进行的勘探钻井作业，而勘探钻井作业对船体的定位能力要求十分苛刻，只有船体的船位和艏向满足一定的要求，钻井作业才能正常进行。对于极地钻井船而言，定位要求相较于传统的钻井船要求更高，原因就在于极地环境恶劣、生态环境脆弱，一旦发生事故则会造成极大损失。此外，极地钻井船除了受到常规的风、浪、流等环境载荷，会导致船体偏移外，还受到冰载荷的作用，受力情况更为复杂，定位难度也更大。

4、因此，极地钻井船在进行作业时，保证船舶在井口正上方保持其船位、控制其水平位的偏移，以减小极地钻井船与水下井口之间隔水管的偏转角，从而确保钻井作业安全，就需要安全性极高的定位系统为船舶提供定位能力。上述“stena drillmax ice”号极地钻井船就是通过dp3动力定位系统，不间断地分配6个推进器为船舶提供定位所需的回复力，该定位方式的优点是操作灵活，定位精度较高，但也存在不足，在作业过程中，需要全天候不间断运行6个推进器，油耗较大。

5、目前，浮式平台采用的定位方式可分为两类，一种是上述提及的动力定位方式，另一种是锚泊定位方式。动力定位是指采用调整推力器推力与方向的方法，抵抗环境力以达到自动控制船的位置和艏向。锚泊定位则是通过在海底抛设定位锚或者预先设置定位桩，然后利用多根锚链将船舶与海底的锚或者定位桩相连、预张紧后，由锚链向船舶提供克服其偏移的回复力，从而达到定位效果。按照锚链系固在船上位置的数量，又可分为多点锚泊和单点系泊两种。通常而言，1500米水深范围内，锚泊定位系统具有较好的经济性，超过1500米水深后，锚泊定位的使用成本则会大幅上升。传统的钻井船通常采用动力定位形式，可使钻井船具有较大的调遣灵活性，如前述的“stena drillmax ice”号极地钻井船，也有少数钻井船采用锚泊定位形式，主要突出钻井船的作业经济性。

6、极地钻井船在极地海域作业时，将面临着与传统钻井船在非极地海域作业不同的特点。传统钻井船在非极地海域作业时，受到的环境载荷主要是风、浪、流等环境载荷，风速、波高、流速等环境因素通常是可预测的，通过天气预报或者洋流监测，可提前预知未来若干天内船舶受到的风、浪、流环境载荷，进而评估作业时的定位性能。如果环境载荷过大，超出了钻井船的定位能力，则可以提前进行规避。

7、但是对于在极地海域作业的钻井船而言，受到的载荷除了风、浪、流载荷外，还受到冰载荷的作用，使得极地钻井船面临着较大差异的问题。相对于风、浪、流载荷的可预测性，冰载荷的预测难度更大，遇到大冰山或者大冰块的突然性和偶然性远比非极地海域遇到台风的概率大，留给极地钻井船反应的时间也更短；其次，冰载荷叠加了风、浪、流载荷后，极地钻井船受到的总载荷高于常规钻井船，对定位系统的回复力要求也更高，如果采用动力定位系统，也意味着消耗更多的功率与燃油，经济性较差。

8、综上所述，极地钻井船如果采用动力定位系统，作业定位时将消耗大量的燃油，而且如果冰载荷较大的情况下，光靠动力定位系统可能难以进行船舶定位；如果采用锚泊定位系统，面对大冰山或者大冰块的偶然性碰撞，传统锚泊定位系统难以及时解脱进而导致极地钻井船与冰山发生碰撞，酿成事故；即使锚泊系统得以及时解脱，解脱后极地钻井船丧失了定位能力，在极地海域冰载荷作用下随处漂流，也存在极大的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，兼具经济性与灵活性，以节省燃油的同时提高船舶在极地冰载荷环境下的定位能力，用更经济的手段提升极地钻井船在冰载荷环境下的定位能力，同时具有快速解脱规避冰山的能力。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，船体设有贯通上下的圆形月池，所述圆形月池的下半部分半径大于上半部分半径，所述圆形月池下部分设有容纳浮筒的空间，所述浮筒底部连接有若干根锚链，所述浮筒可与所述船体连接有轴承，以使所述船体可绕所述浮筒的圆心作旋转运动。

3、优选的，所述船体底部在所述圆形月池底部周围设有伸缩式推进器。

4、优选的，所述船体采用破冰型船首，船首外形与冰平面夹角不超过30°。

5、优选的，所述圆形月池位于距离所述破冰型船首沿船长方向不超过三分之一船长的所述船体中线处。

6、优选的，所述船体尾部区域设有吊舱式全回转推进器。

7、优选的，所述浮筒内壁为斜面，与所述圆形月池衔接后形成喇叭状通道，浮筒可快速解脱。

8、优选的，所述浮筒采用分体式设计，并通过液压锁紧机构使其形成一个环形浮筒，所述液压锁紧机构释放时所述浮筒可分解为若干个小型浮筒结构。

9、优选的，所述圆形月池的上方设有井架，所述井架可下放与所述圆形月池和所述浮筒为同心布置的隔水管管柱，所述锚链分布于所述隔水管管柱外围。

10、优选的，所述井架沿船长方向一侧设有钻杆堆场和钻杆猫道，所述钻杆猫道可将钻杆输送至所述井架；所述井架沿船长方向的另一侧布置有隔水管堆场、隔水管猫道和隔水管门吊，所述隔水管猫道和所述隔水管门吊可将隔水管输送至所述井架。

11、优选的，所述井架外围设有保温层。

12、本发明采用上述技术方案，与现有动力定位极地钻井船技术方案相比，具有如下技术效果：

13、本发明涉及的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，通过单点系泊系统可以代替动力定位系统一半推进器，相对现有动力定位极地钻井船理论上可以节省一半的燃油；单点系泊系统可以通过“风标效应”，使得极地钻井船自动寻优最小载荷艏向角，提高船舶在极地冰载荷环境下的定位能力；单点系泊系统可以通过增加锚链的直径来增加定位回复力，相比增加推进器功率，可以用更经济的手段提升极地钻井船在冰载荷环境下的定位能力；单点浮筒采用分体式设计，可以在常规工况和应急工况下均能顺利快速解脱，保障极地钻井船在冰山碰撞风险中的安全；解脱后，动力定位系统可重新全负荷投入定位使用，使极地钻井船移位规避冰山，具有更好的定位冗余性。