0898-08980898 13876453617
0898-08980898 13876453617
本发明涉及一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，涉及极地钻井船船型的领域，其船体设有贯通上下的圆形月池，圆形月池的下半部分半径大于上半部分半径，圆形月池下部分设有容纳浮筒的空间，浮筒底部连接有若干根锚链，浮筒可与船体连接有轴承，以使船体可绕浮筒的圆心作旋转运动。通过单点系泊系统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。
1.一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，船体设有贯通上下的圆形
月池(2)，所述圆形月池(2)的下半部分半径大于上半部分半径，所述圆形月池(2)下部分设
有容纳浮筒(3)的空间，所述浮筒(3)底部连接有若干根锚链(4)，所述浮筒(3)可与所述船
2.根据权利要求1所述的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，所述
3.根据权利要求2所述的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，所述
4.根据权利要求3所述的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，所述
圆形月池(2)位于距离所述破冰型船首(1)沿船长方向不超过三分之一船长的所述船体中
6.根据权利要求5所述的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，所述
7.根据权利要求6所述的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，所述
浮筒(3)采用分体式设计，并通过液压锁紧机构(30)使其形成一个环形浮筒，所述液压锁紧
8.根据权利要求1所述的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，所述
圆形月池(2)的上方设有井架(7)，所述井架(7)可下放与所述圆形月池(2)和所述浮筒(3)
为同心布置的隔水管管柱(37)，所述锚链(4)分布于所述隔水管管柱(37)外围。
9.根据权利要求8所述的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，所述
井架(7)沿船长方向一侧设有钻杆堆场(10)和钻杆猫道(11)，所述钻杆猫道(11)可将钻杆
输送至所述井架(7)；所述井架(7)沿船长方向的另一侧布置有隔水管堆场(13)、隔水管猫
道(14)和隔水管门吊(15)，所述隔水管猫道(14)和所述隔水管门吊(15)可将隔水管输送至
10.根据权利要求9所述的一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，其特征在于，所
[0001]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
[0002]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
[0003]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“Stena
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
[0004]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
[0005]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
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
[0006]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，
[0007]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，
[0008]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
[0009]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
[0010]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
[0011]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
[0012]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。
[0013]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°。
[0014]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
[0016]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
[0017]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，
[0018]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
[0019]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
[0021]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
[0022]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
[0023]图1为本发明一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船的侧视结构示意图；
[0024]图2为本发明一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船常规解脱的工作原理示意
[0025]图3为本发明一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船应急解脱的工作原理示意
[0026]图4为本发明一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船中浮筒的平面示意图。
[0027]附图标记：1、破冰型船首；2、圆形月池；3、浮筒；4、锚链；5、轴承；6、钻台；7、井架；
8、提升系统；9、防喷器；10、钻杆堆场；11、钻杆猫道；12、搬运吊车；13、隔水管堆场；14、隔水
管猫道；15、隔水管门吊；16、保温层；17、前伸缩式推进器；18、后伸缩式推进器；19、吊舱式
全回转推进器；20、生活楼；21、直升机甲板；22、工作间；23、吊机；24、试油设备区；25、燃烧
臂；26、机舱；27、燃油舱；28、泥浆舱；29、淡水舱；30、液压锁紧机构；31、第一部分浮筒；32、
第一部分锚链；33、第二部分浮筒；34、第二部分锚链；35、第三部分浮筒；36、第三部分锚链；
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
[0029]本发明实施例公开一种单点系泊辅助动力定位的极地钻井船，图1是本发明在示
例极地钻井船的侧视图。根据不同的极地作业海域和作业能力指标要求，该极地钻井船的
主尺度可调整为船长为180米～240米，型宽可调整为30米～42米，型深可调整为14米～17
米，设计排水量可调整为5万吨～10万吨，隔水管作业水深为1000米～3000米，最大钻深为
[0030]如图1所示，极地钻井船采用了破冰型船首1，破冰型船首1具有反凹的形状，与冰
平面成夹角不超过30°，当并从船首向极地钻井船移动时，破冰型船首1可将冰块破碎后向
[0031]在距离破冰型船首1不超过三分之一船长的船体中心线为贯通船体甲板和底部，并与底部海水相连。圆形月池2为变截面，上半部分半径
不小于5米，下半部分半径大于上半部分。在圆形月池2的下部分可容纳一个圆环形的浮筒
3，浮筒3内部为空腔，可以通过往浮筒3内部空腔排进或排出海水，进而控制浮筒3的下沉和
上浮。浮筒3底部连接若干根锚链4，锚链4可利用抛锚或者定位桩的形式固定在海床上，锚
[0032]安装浮筒3时，先往浮筒3内部空腔排入海水，在锚链4预张力作用下，浮筒3将下
沉。然后极地钻井船定位至浮筒3正上方时，通过排出浮筒3中的海水，在浮力作用下浮筒3
将嵌入圆形月池2的下半部分。浮筒3的内壁为斜面，与圆形月池2衔接后，形成喇叭形的通
道。浮筒3就位后，通过极地钻井船上的液压锁紧装置及轴承5将浮筒3进行固定，锁紧后浮
筒3的载荷就可以通过轴承形式传递到船体上，并且浮筒3与极地钻井船之间可以发生绕同
心轴的相对旋转运动，即船体可绕浮筒3的圆心作旋转运动，进而形成一个具有“风标效应”
[0033]在圆形月池2的正上方设置钻台6和井架7，井架7的中心与圆形月池2和浮筒3的中
心垂向方向重叠。井架7的顶部设置了提升系统8，通过提升系统8可以在井架7的内部进行
管柱接续，进而将水下作业设备如防喷器9通过圆形月池2和浮筒3的内部通道下放至水下
[0034]在井架7沿船长方向的一侧，布置有钻杆堆场10和钻杆猫道11，钻杆堆场10主要为
钻杆提供装载空间，当钻井作业需要补充钻杆时，则通过钻杆猫道11项井架7内进行输送，
并在井架7内接好钻杆后，继续向下钻进。在井架7沿船长方向的另一侧，布置有防喷器9的
存储区域和防喷器9的搬运吊车12，搬运吊车12可将防喷器9在其存储区域与井口之间搬
[0035]在搬运吊车12沿船长的一侧，布置有隔水管堆场13、隔水管猫道14和隔水管门吊
15。隔水管堆场13为隔水管的堆放区域，当钻井作业需要补充隔水管时，隔水管门吊15利用
其机械手下伸值隔水管堆场13，从两端抓起1根隔水管后放至隔水管猫道14上，利用隔水管
猫道14的滑移功能将隔水管输送至井架7内，完成接管后继续下钻井。隔水管堆场13的回收
[0036]上述钻台6、井架7、提升系统8、防喷器9、钻杆堆场10、钻杆猫道11、防喷器9的搬运
吊车12、隔水管堆场13、隔水管猫道14和隔水管门吊15组成了极地钻井系统的主要部分。设
置极地钻井系统的保温层16，保温层16可以覆盖上述极地钻井系统，并预留足够的空间供
物料运输。保温层16采用钢结构+铝板+保温材料的三明治结构形式，保温材料需具备良好
的隔热性能，可以选用岩棉、泡沫玻璃、聚苯乙或烯聚氨酯中的某一种。在保温层16的隔热
效果下，内部温度相比极地开敞环境温度温升不小于20摄氏度，保证在极地低温环境下，钻
[0037]在船体尾部设置3台吊舱式全回转推进器19，吊舱式全回转推进器19可用于动力
定位和破冰航行。在浮筒3的前方设置1台前伸缩式推进器17，并在浮筒3的后方设置2台后
伸缩式推进器18，3台前伸缩式推进器17和后伸缩式推进器18成“品”字型布置。航行工况
下，前伸缩式推进器17和后伸缩式推进器18均可回收至主船体内部，不露出船底，减少航行
阻力；在单点系泊系统辅助动力定位系统作业时，前伸缩式推进器17和后伸缩式推进器18
均收回主船体内部，避免锚链4刮伤前伸缩式推进器17和后伸缩式推进器18；浮筒3解脱后，
前伸缩式推进器17和后伸缩式推进器18将伸出主船体外，配合尾部3台吊舱式全回转推进
[0038]在极地钻井船的船首位置设置有生活楼20，主要为作业人员在极地低温环境下提
供舒适的生活环境，生活楼20尾部设有通道，可通过保温层16上的门进入钻井作业区域。在
生活楼20斜上方，设置有直升机甲板21，供极地海域作业是人员输送或者补给用。
[0039]在保温层16沿船长方向的一侧，布置有工作间22，工作间22配备与钻井系统类似
的保温层16，主要为钻井辅助作业提供舒适的工作空间。配备2台吊机23，为工作间22和甲
板物料运输提供吊运。极地钻井船尾部设置有尾部试油设备区24，外围配备与钻井系统类
似的保温层16，在极地海域进行试油作业时，为试油设备提供搭载空间。试油过程中，产生
的可燃气体通过尾部燃烧臂25进行燃烧，燃烧臂25作业时可通过选装机构悬于船外，减少
燃烧热量对极地钻井船的影响，燃烧臂25不作业时则旋转回收至船体横向搁置于船舶尾
[0040]主船体尾部设有机舱26，机舱26通过防火和水密舱壁划分为3个区域，6台柴油发
电机组平均布置于3个区域内，机舱26的单个区域失火或浸水，仍然可以保证另外2个区域
的柴油发电机组正常工作，保证动力冗余，满足DP‑3动力定位能力要求。机舱26沿船长一侧
布置有燃油舱27，为柴油发电机组提供燃料。圆形月池2旁边设置有泥浆舱28，为钻井作业
向圆形月池2区域的隔水管管柱37输送钻井泥浆。生活楼20下方主船体内设有淡水舱29，为
[0041]图2展示了常规解脱的工作原理。当极地钻井船监测到冰山向极地钻井船移动时，
极地钻井船需要通过隔水管管柱37将水下设备防喷器9回收到甲板上，浮筒3装载海水后在
锚链4的重力作用下降向水下下沉。当浮筒3的顶部下沉至前伸缩式推进器17和后伸缩式推
进器18的下方后，动力定位系统将极地钻井船移位至其他地方，避开冰山的碰撞，保障船舶
[0042]图3展示了应急解脱的工作原理。当极地钻井船监测到冰山以较快速度向极地钻
井船移动时，极地钻井船来不及将水下设备防喷器9回收到甲板上，需要在水下设备防喷器
9悬挂状态下进行浮筒3和锚链4的解脱。如图4所示浮筒3平面图，浮筒3采用三分体式设计，
通过液压锁紧机构30，将浮筒3锁紧成为一个环形浮筒。首先按照常规解脱的流程，将浮筒3
下沉至前伸缩式推进器17和后伸缩式推进器18以下，释放液压锁紧机构30，使得浮筒3分开
为第一部分浮筒31和第一部分锚链34、第二部分浮筒33和第一部分锚链34、第三部分浮筒
35和第三部分锚链36，从而将隔水管管柱37从浮筒3中解脱出来，最终完成应急解脱。
[0043]本发明采用了单点系泊系统辅助动力定位系统，即在一艘极地钻井船上同时采用
单点系泊与动力定位两种定位型式为船舶提供定位能力，兼具单点锚泊定位系统的经济性
和动力定位系统的灵活性，且满足极地钻井作业的需求。单点系泊系统具有快速解脱功能，
遇到冰山碰撞风险时，可快速进行解脱，极地钻井船通过动力定位系统进行规避；在正常作
业时，单点系泊系统可以替代一半动力定位系统推进器，实现节省油耗的目的，同时单点系
统及其附属的锚链4系统不影响钻井隔水管和防喷器9等水下设备的作业，进而实现单点锚
泊系统在正常作业和应急解脱两种模式下，都不影响船舶钻井船及其水下设备的安全。通
过该方案的实施，在单点系泊系统的辅助作用下，极地钻井船动力定位系统能够在极地海
域复杂的冰载荷环境中具有更好的定位性能，同时相比传统的非辅助动力定位系统更节省
[0044]通过本发明的实施，极地钻井船上单点系泊系统可以代替动力定位系统一半推进
器的作用，从而大幅降低动力定位系统的油耗水平；单点系泊系统可发挥“风标效应”，在保
证安全的前提下可帮助船体寻找最小载荷船艏角，帮助船舶在极地复杂冰载荷情况下有更
好的定位性能；单点系泊系统作为动力定位系统的辅助系统，正常作业时可实现上述定位
能力更好、油耗更低的目标，同时也与动力定位系统互为备用，可提高极地钻井船定位系统
[0045]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，
凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的
2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问加。
3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
2026年中考数学总复习第一部分数与代数第13讲二次函数的综合运用.pptx
2025年中考历史总复习中国历史七年级上册中国古代史全册复习提纲（精华版）.docx
2025年中考历史总复习中国古代史（七年级上册）全册知识复习汇编.docx
公路水运工程施工安全风险评估指南 第1部分：总体要求（JT／T1375.1-2022）.docx
2026届山东省菏泽市名校数学九年级第一学期期末质量检测试题含解析.doc
2025年中考历史5年线 中国古代史（七年级上册）（选择题汇编）（学生）.docx
公路水运工程施工安全风险评估指南第1部分：总体要求（JT／T13751-2023）.docx
OTIS奥旳斯电梯ACD-MRLACD4ACD5无机房调试手册新国标_SUR_ZH_20240115.pptx
原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者
在线咨询