CC BY
16Системы динамического позиционирования морских буровых платформ
Терещенко Юрий Александрович
магистрант, кафедра «Инновационное судостроение и технологии освоения шельфа», Институт радиоэлектроники и интеллектуальных технических систем, Севастопольский государственный университет, Juryter_job@mail.ru
Системы динамического позиционирования (DPS) морских буровых платформ являются существенным техническим решением, обеспечивающим стабильное и точное местоположение платформы в условиях изменчивости морского окружения. Эти системы, основанные на применении передовых технологий и инженерных конструкций, играют важную роль в современной морской нефтегазовой промышленности. DPS произвели революцию в индустрии морского бурения, позволив буровым платформам работать в более широком диапазоне погодных условий и глубин воды, чем это было возможно ранее. Использование DPS также помогло повысить эффективность и безопасность буровых работ, а также снизить воздействие морского бурения на окружающую среду. В данной научной статье мы сосредоточимся на изучении систем динамического позиционирования морских буровых платформ. Мы проанализируем принципы работы, технические характеристики и особенности различных типов СДП, а также рассмотрим их применение, преимущества и ограничения. Исследование основывается на обзоре академической литературы, опыте внедрения и эксплуатации систем динамического позиционирования и собранной статистической информации.
Ключевые слова: системы динамического позиционирования, морские буровые платформы, местоположение, технические характеристики, применение, преимущества, ограничения.
го
CSI
0
CSI
IO
01
п
S I-О ш m х
<
m о х
X
Системы динамического позиционирования (DPS) предназначены для удержания судов в заданном положении или районе и на заданном курсе, перемещения их по запланированному маршруту или сохранения их положения и курса при наличии внешних сил, таких как ветер, волны и течения. [1]. DPS особенно важны для морских буровых платформ, где способность сохранять стабильное положение имеет решающее значение для безопасных и эффективных буровых работ. DPS также может помочь снизить риск нанесения ущерба окружающей среде, гарантируя, что буровые работы останутся в пределах обозначенной зоны [2].
Основные компоненты DPS включают компьютерную систему, датчики и двигательные установки. Датчики измеряют положение, курс и движение судна, а компьютерная система использует эту информацию для расчета необходимых корректировок движителей для поддержания положения и курса судна [3]. DPS могут работать в ручном или автоматическом режиме, а также могут быть запрограммированы на следование по заданному курсу или на сохранение фиксированного положения относительно конкретной точки морского дна [4].
Поскольку технология продолжает совершенствоваться, DPS, вероятно, станут еще более совершенными и способными выполнять все более сложные буровые операции в суровых морских условиях [2].
Системы динамического позиционирования (DPS) необходимы для морских буровых платформ, чтобы поддерживать свое положение и курс в заданной области без необходимости использования якорей. Система управляет положением и курсом корабля за счет включения двигателей на основе информации, получаемой от гирокомпаса, датчиков ветра и других датчиков [3]. DPS предназначена для автоматического поддержания курса и положения судна с высокой точностью, что имеет решающее значение при морских буровых работах [6]. Наряду с широкой номенклатурой судов, на которых используется DPS, существует множество производителей таких систем, в том числе NAVIS, Kongsberg, Rolls Royce [7]. DPS включает в себя несколько компонентов, которые работают вместе, чтобы платформа оставалась на месте.
Одним из важнейших компонентов DPS является система производства и распределения электроэнергии. Система обеспечивает питание компонентов DPS, включая двигательную установку, датчики и системы управления. Электрическая система должна быть надежной и способной работать в суровых условиях, включая высокую влажность, соленую воду и экстремальные температуры [8]. Силовая установка, включающая в себя двигатели и электрогенераторы, является еще одним важным компонентом DPS. Двигатели должны быть достаточно мощными, чтобы контролировать положение и курс платформы даже в неблагоприятных погодных условиях [3]. Кроме того, двигатели должны быть экономичными и экологически чистыми.
Система управления и датчики также являются важными компонентами DPS. Система управления обрабатывает информацию, полученную от датчиков, и включает двигатели для поддержания положения и курса платформы [1]. К датчикам относятся гирокомпасы, датчики ветра и другие датчики,
которые предоставляют информацию о положении платформы, курсе и условиях окружающей среды [1]. Система управления должна быть надежной и способной работать в суровых условиях, включая высокую влажность, соленую воду и экстремальные температуры [4]. В целом, компоненты DPS работают вместе, чтобы гарантировать, что платформа остается на месте, обеспечивая безопасное и эффективное морское бурение.
Системы динамического позиционирования (DP) имеют решающее значение для морских буровых платформ для сохранения их положения и устойчивости в различных погодных и морских условиях. Существует три основных типа систем DP, классифицированных в зависимости от их возможностей и уровней резервирования. Первый тип — DP класса 1, который включает в себя единую систему управления и источник питания. Этот тип системы обычно используется в относительно спокойных водах и в течение коротких периодов времени [1]. Система DP class 1 управляет курсом и положением судна за счет включения двигателей на основе информации, полученной от гирокомпаса [3].
Второй тип системы ДП - это ДП класса 2, который включает в себя две независимые системы управления и источники питания. Этот тип системы используется в более сложных условиях и в течение более длительных периодов времени. Система DP класса 2 обеспечивает резервирование в случае отказа одной из систем управления или источников питания [2]. Подобно системе ДП класса 1, система ДП класса 2 управляет курсом и положением судна за счет включения двигателей на основе информации, полученной от гирокомпаса [9].
Третьим типом системы ДП является ДП класса 3, который включает в себя три независимые системы управления и источники питания. Этот тип системы используется в самых сложных условиях, таких как глубоководное бурение, и в течение продолжительных периодов времени. Система DP класса 3 обеспечивает высочайший уровень резервирования и надежности, обеспечивая стабильность и безопасность платформы [7]. Система DP класса 3 также контролирует курс и положение судна, активируя двигатели на основе информации, полученной от гирокомпаса [1]. В целом, тип используемой системы DP зависит от конкретных потребностей и требований морского бурения [3].
Системы динамического позиционирования (DPS) имеют многочисленные преимущества для морских буровых платформ, включая повышенную безопасность и эффективность морских буровых работ. Поддерживая положение и курс судна, DPS обеспечивает точное управление и маневренность в сложных морских условиях [7]. Система DPS включает двигатели на основе информации, полученной от гирокомпаса, датчиков ветра и других датчиков для поддержания положения и курса судна [3]. Это обеспечивает возможность проведения буровых работ с большей точностью и безопасностью, снижая риск аварий и ущерба окружающей среде [4]. Кроме того, система dPs позволяет более эффективно использовать время и ресурсы, так как исключает необходимость ручного позиционирования и сокращает время простоя, вызванное погодными условиями [10].
Еще одним преимуществом систем DPS является снижение потребности в анкерах и тросах. На мелководье системы DPS можно использовать для определения положения буровых установок перед их постановкой на якорь, что снижает потребность в дополнительном оборудовании и упрощает процесс бурения [4]. В более глубоких водах системы DPS могут помочь системам удержания якоря, обеспечивая более безопасное и стабильное позиционирование буровой платформы [2]. Это не только снижает риск повреждения платформы, но и
сводит к минимуму воздействие буровых работ на окружающую среду за счет уменьшения количества необходимых анкеров и тросов [2].
Системы DPS обеспечивают повышенную точность позиционирования, что позволяет проводить более точное бурение и разведку. Это особенно важно в сложных морских условиях, когда погодные условия и морские течения могут повлиять на положение платформы [11]. Способность системы DPS поддерживать положение и курс судна с высокой точностью позволяет проводить более точное бурение и разведку, повышая эффективность и результативность морских операций [12]. В результате системы DPS стали важным компонентом современных морских буровых платформ, обеспечивая повышенную безопасность, эффективность и точность морских буровых работ.
Системы динамического позиционирования (DPS) используются для поддержания положения и курса морских буровых платформ и других судов без использования якорей. Однако эти системы сталкиваются с несколькими факторами окружающей среды, которые могут повлиять на их производительность. К таким факторам относятся ветер, волны и течения, которые могут привести к сносу платформы с намеченного положения [5]. Чтобы смягчить эти эффекты, DPS использует комбинацию датчиков и алгоритмов для регулировки двигателей и поддержания положения и направления платформы [4]. Несмотря на эти меры, факторы окружающей среды остаются серьезной проблемой для DPS, и необходимы постоянные исследования для улучшения их работы в неблагоприятных погодных условиях [10]. Помимо экологических проблем, DPS также сталкиваются с техническими проблемами, которые могут повлиять на их производительность. Эти проблемы могут включать неисправные датчики, ошибки программного обеспечения или механические неисправности в двигателях или подруливающих устройствах [1]. Регулярное техническое обслуживание и тестирование необходимы для выявления и устранения этих проблем до того, как они повлияют на безопасность и производительность платформы [3]. Кроме того, сложность DPS требует квалифицированных операторов, обученных реагировать на чрезвычайные ситуации и устранять технические неполадки [12].
Для обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации DPS операторы должны пройти программы обучения и сертификации [7]. Морской институт и DNV GL разработали новые стандарты сертификации операторов DPS, включающие как теоретическую, так и практическую подготовку по принципам DPS, ее элементам и их эксплуатации [13]. Кроме того, постоянное обучение и профессиональное развитие необходимы для того, чтобы операторы DPS оставались в курсе последних технологий и передового опыта [14]. Решая эти проблемы, DPS может продолжать играть жизненно важную роль в морском бурении и других морских операциях.
DPS имеют решающее значение для морских буровых платформ, поскольку они обеспечивают точное позиционирование и управление движениями платформы. Регулярное техническое обслуживание и проверка этих систем необходимы для обеспечения их надлежащего функционирования и предотвращения аварий [15]. Существуют определенные требования к регулярному техническому обслуживанию и осмотру ДЭС, которые необходимо соблюдать для обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации [16]. Служба динамического позиционирования на морских нефтегазовых месторождениях организована в соответствии со стандартами РД 51-1098. Эти процедуры включают проверку систем отсчета положения, систем управления питанием и системы управления ДП [3]. Регулярное техническое обслуживание и осмотр DPS
X X
о
го А с.
X
го m
о
2 О
м
CJ
fO
сч о cs
in
о ш m
X
<
m О X X
имеют решающее значение для безопасной и эффективной эксплуатации морских буровых платформ.
Общие процедуры технического обслуживания и осмотра DPS включают проверку системы управления питанием, системы отсчета положения и системы управления ДП. Эти проверки гарантируют, что система работает правильно и что платформа всегда находится в правильном положении [8]. Обучение операторов судовых систем динамического позиционирования также важно для того, чтобы они были знакомы с системой и могли правильно с ней работать. Важность регулярного технического обслуживания и осмотра DPS невозможно переоценить, так как это обеспечивает безопасную и эффективную работу морских буровых платформ. Система динамического позиционирования является важным компонентом морских буровых платформ, и ее надлежащее функционирование необходимо для обеспечения безопасной и эффективной работы [3]. Соблюдение правил и норм технического обслуживания и эксплуатации ДЭС имеет решающее значение для предотвращения аварий и обеспечения безопасности персонала и окружающей среды [1]. Стандарты ISO для систем обеспечения плавучих морских платформ и мобильных морских установок включают требования к обслуживанию и эксплуатации систем динамического позиционирования [8]. Эти стандарты охватывают все аспекты системы, включая оперативный контроль, мониторинг и техническое обслуживание [9]. Соблюдение этих стандартов необходимо для обеспечения безопасной и эффективной работы морских буровых платформ и защиты окружающей среды.
Системы динамического позиционирования прошли долгий путь с момента своего появления. Достижения в области систем управления и датчиков сделали эти системы более эффективными и надежными в удержании положения и курса морских буровых платформ. Система динамического позиционирования управляет курсом и положением платформы за счет включения двигателей на основе информации, полученной от гирокомпаса и других датчиков [3]. Эти достижения способствовали безопасной и эффективной эксплуатации морских буровых платформ, что сделало их важным компонентом нефтегазовой отрасли [4].
Интеграция искусственного интеллекта и машинного обучения может произвести революцию в области систем динамического позиционирования. Разработка интеллектуальных систем управления на основе технологий искусственного интеллекта может повысить точность и надежность этих систем. Кроме того, разработка единой платформы для интеграции и моделирования может упростить проектирование и внедрение этих систем. Эти достижения в области технологий могут привести к созданию более автономных систем, уменьшая потребность в человеческом вмешательстве и повышая безопасность и эффективность морских буровых платформ.
Будущее систем динамического позиционирования выглядит многообещающе, с налоговыми льготами и финансированием, доступным для развития и улучшения этих систем [3]. Текущие исследования и разработки в этой области направлены на улучшение систем передачи данных, разработку технологий автоматизации и интеграцию искусственного интеллекта для повышения производительности этих систем [3]. Поскольку морские буровые работы становятся все более сложными и сложными, потребность в надежных и эффективных системах динамического позиционирования будет продолжать расти [1]. Система динамического позиционирования останется неотъемлемой частью морских буровых платформ, обеспечивая безопасность и успех нефтегазовой отрасли [4].
В заключение следует отметить, что система динамического позиционирования (DP) произвела революцию в инду-
стрии морского бурения, предоставив надежные и эффективные средства поддержания положения и курса буровых платформ. Система DP использует информацию от гирокомпаса, датчиков ветра и других приборов для активации двигателей и подруливающих устройств, обеспечивая устойчивое положение платформы. Эта система значительно повысила безопасность и эффективность морских буровых работ, снизив риск несчастных случаев и повысив производительность.
Последствия некомпетентности в индустрии морского бурения могут быть ужасными, как показала катастрофа Deepwater Horizon в 2010 году. Однако использование системы DP значительно снизило риск возникновения подобных происшествий, поскольку позволяет обеспечить больший контроль и устойчивость буровых платформ даже в неблагоприятных погодных условиях. Система DP стала важным компонентом современных морских буровых работ, и ее постоянное развитие и совершенствование будут иметь решающее значение для обеспечения безопасности и эффективности этих операций в будущем.
Будущие исследования и разработки в области систем динамического позиционирования будут сосредоточены на повышении точности и надежности этих систем, а также на разработке новых технологий, которые могут еще больше расширить их возможности. Например, разработка новых систем автоматизации будет играть ключевую роль в эксплуатации буровых платформ и судов снабжения, гарантируя, что эти системы будут продолжать гарантировать безопасность и эффективность. Использование судов специального назначения с системами DP будет становиться все более важным для морских буровых работ, поскольку они обеспечивают большую гибкость и адаптируемость в сложных условиях. В целом, дальнейшее развитие и внедрение систем динамического позиционирования будет иметь решающее значение для успеха и устойчивости отрасли морского бурения.
Литература
1. Макеев Г.А. Разработка теоретических основ и практических методов оптимизации количественного и качественного состава флота судов обслуживания МБУ: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.08.03 / Макеев Г.А.; [Место защиты: С.-Пе-терб. гос. мор. техн. ун-т]. Санкт-Петербург, 2008. 22 с.
2. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А. Техника для бурения нефтяных и газовых скважин на море // Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин : учеб. Москва : Недра-Бизнес-центр, 2003. Гл. 25. С. 919-1002.
3. ГОСТ Р 56163-2019. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Метод расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу стационарными дизельными установками (новыми и после капитального ремонта) различной мощности и назначения при их эксплуатации. Москва : Стандартинформ, 2019. 12 с.
4. Демешко Г.Ф., Пазухин В.Ю., Сандревская К.Н. Особенности проектирования полупогружных судов // Труды Кры-ловского государственного научного центра. 2020. № 1 (391). С. 109-121.
5. Добрынин А.Я., Царев Б.А. Особенности оценки мощности при проектировании судов обеспечения буровых установок // Морской вестник. 2013. Спец. вып. № 1 (10). С. 101 -106.
6. Зуева Е.С., Зыкова А.А., Кириченко А.В. Шумовое загрязнение Арктики // Экономика, экология и общество России в 21-м столетии. 2021. Т. 2, № 1. С. 34-38.
7. Кондратенко А.А., Таровик О.В. Сравнительный анализ существующих методов определения функционального и количественного состава флота судов обеспечения // Труды Крыловского государственного научного центра. 2016. № 94(378). С. 201-214.
8. Крупнов Г.К. Плавучие полупогружные буровые установки: история, современность, перспективы. Аналитический обзор. Санкт-Петербург : Крыловский гос. науч. центр, 2014. 206 с.
9. Крупнов Г.К. Самоподъемные плавучие буровые установки: история, современность, перспективы. Аналитический обзор. Санкт-Петербург : Крылов-ский гос. науч. центр, 2013. 193 с.
10. Локтионов А.Н. Особенности сбора информации для оценки судов, позиционирование объекта оценки на рынке // Городской центр оценки : [сайт]. Санкт-Петербург, 2018. 9 окт. URL: https://gzo-spb.ru/ images/articles/osobennosty_sbora_informacii_dlya_ ocenki_sudov.pdf
11. Мацкевич В.А., Мацкевич А.В. Практическое проектирование транспортных судов: [в 2 ч.]. Ч. 1. Москва: Nedra publishers, 2015. 192, [2] с. (Библиотека Gazprom International; т. 9).
12. Огай С.А. Модели определения характеристик при создании многоцелевых судов для арктических и замерзающих морей. Владивосток: Дальнаука, 2018. 314 с.
13. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. Издание второе : В 2 т. Т. 1. Морской нефтегазовый комплекс: состояние, перспективы, факторы воздействия. Москва : Издательство ВНИРО, 2017. 345 с.
14. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ : НД № 2-020201-015. Санкт-Петербург : Российский морской регистр судоходства, 2018. 460 с.
15. Разработка технического проекта многоцелевого судна обеспечения: отчет по ОКР (итог.). Ч. 1 / Кры-ловский гос. науч. центр; рук. Ю.Б. Могутин [и др.]. Санкт-Петербург, 2017. 238 с. № 48812.
16. Храмушин В.Н., Царев Б.А. Пути создания судов с высокой штормовой мореходностью // Морской вестник. 2015. № 1(53). С. 11-14.
Dynamic positioning systems for offshore drilling platforms Tereshchenko Yu.A.
Sevastopol State University
JEL classification: C10, C50, C60, C61, CBO, CBT, C90
References
1. 4. Makeev G.A. Development of theoretical foundations and practical methods for
optimizing the quantitative and qualitative composition of the fleet of MBU service vessels: author. dis. ... cand. tech. Sciences: 05.08.03 / Makeev G.A.; [Place of protection: St. Petersburg. state sea tech. university]. St. Petersburg, 2008. 22 p.
2. Bulatov A.I., Proselkov Yu.M., Shamanov S.A. Technique for drilling oil and gas
wells at sea // Technique and technology of drilling oil and gas wells: textbook. Moscow: Nedra-Business Center, 2003. Ch. 25. S. 919-1002.
3. GOST R 56163-2019. Emissions of pollutants into the atmosphere. Method for
calculating emissions of pollutants into the atmosphere by stationary diesel plants (new and after overhaul) of various capacities and purposes during their operation. Moscow: Standartinform, 2019. 12 p.
4. Demeshko G.F., Pazukhin V.Yu., Sandrevskaya K.N. Features of the design of
semi-submersible vessels // Proceedings of the Krylov State Scientific Center. 2020. No. 1(391). pp. 109-121.
5. Dobrynin A.Ya., Tsarev B.A. Peculiarities of Power Estimation in the Design of
Drilling Rig Support Vessels // Morskoy vestnik. 2013. Spec. issue No. 1(10). pp. 101-106.
6. Zueva E.S., Zykova A.A., Kirichenko A.V. Noise pollution of the Arctic // Economy,
ecology and society of Russia in the 21st century. 2021. V. 2, No. 1. S. 34-38.
7. Kondratenko A.A., Tarovik O.V. Comparative analysis of existing methods for
determining the functional and quantitative composition of the fleet of support vessels // Proceedings of the Krylov State Research Center. 2016. No. 94(378). pp. 201-214.
8. Krupnov G.K. Floating semi-submersible drilling rigs: history, modernity, prospects.
Analytical review. St. Petersburg: Krylovsky state. scientific center, 2014. 206 p.
9. Krupnov G.K. Jack-up floating drilling rigs: history, modernity, prospects. Analytical
review. St. Petersburg: Krylov State University. scientific center, 2013. 193 p.
10. Loktionov A.N. Features of collecting information for assessing ships, positioning
the object of assessment in the market // City Assessment Center: [website]. St. Petersburg, 2018. 9 Oct. URL: https://gzo-spb.ru/images/articles/osobennosty_sbora_informacii_dlya_ocenki_sudov.pdf
11. Matskevich V.A., Matskevich A.V. Practical Design of Transport Vessels: [in 2
hours]. Part 1. Moscow: Nedra publishers, 2015. 192, [2] p. (Library of Gazprom International; vol. 9).
12. Ogay S.A. Characteristics models for the creation of multi-purpose ships for the
arctic and freezing seas. Vladivostok: Dalnauka, 2018. 314 p.
13. Patin S.A. Oil and ecology of the continental shelf. Second edition: In 2 vols. Vol.
1. Offshore oil and gas complex: state, prospects, impact factors. Moscow: VNIRO Publishing House, 2017. 345 p.
14. Rules for the classification, construction and equipment of floating drilling rigs and
fixed offshore platforms: ND No. 2-020201-015. St. Petersburg: Russian Maritime Register of Shipping, 2018. 460 p.
15. Development of a technical design for a multi-purpose supply vessel: R&D report
(summary). Part 1 / Krylovsky state. scientific center; hands Yu.B. Mogutin [i dr.]. St. Petersburg, 2017. 238 p. No. 48812.
16. Khramushin V.N., Tsarev B.A. Ways to create ships with high storm seaworthiness
// Morskoy vestnik. 2015. No. 1(53). pp. 11-14.
Dynamic positioning systems (DPS) of offshore drilling platforms are an essential technical solution that provides a stable and accurate location of the platform in conditions of variability of the marine environment. These systems, based on the application of advanced technologies and engineering structures, play an important role in the modern offshore oil and gas industry. DPS revolutionized the offshore drilling industry by allowing drilling platforms to operate in a wider range of weather conditions and water depths than was previously possible. The use of DPS has also helped to improve the efficiency and safety of drilling operations, as well as reduce the impact of offshore drilling on the environment. In this scientific article, we will focus on the study of dynamic positioning systems of offshore drilling platforms. We will analyze the principles of operation, technical
characteristics and features of various types of SDPS, as well as consider their A
application, advantages and limitations. The research is based on a review of academic literature, experience in the implementation and operation of dynamic positioning systems and collected statistical information. Keywords: dynamic positioning systems, offshore drilling platforms, location, technical characteristics, application, advantages, limitations.
I
2 О
to
M
