坐底式钻井船就位测量精度控制

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[摘 要]坐底式钻井船就位从准备到实施，时间跨度长，流程繁杂，且作业空间较小，对各结构关系测量精度要求较高，需要多种手段进行数据精度的控制。本文对坐底式钻井船就位测量精度控制进行了探讨。

[关键词]坐底式；钻井船；就位测量；精度控制

中图分类号：TE951 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0009-01

坐底式钻井船，钻井模块下方为移动式滑轨，需要钻井船U型槽与海上采油平台严密契合之后移动滑轨钻井模块，实现钻井模块与采油井口的契合，才能完成钻井作业。坐底式钻井船的U型槽与采油平台的移动契合，即就位作业，影响要素多、精度要求高，就位过程中的测量精度控制至关重要（图1）。

就位过程主要包括以下几个部分：首先实现坐底式钻井船的船舶导航/定位，以差分GPS加测量型电罗经输出其位置参数；同时精确测量船舶及U型槽的结构参数；对采油平台的结构和预观测点位进行测量，建立平台坐标系并将点位坐标归算到大地坐标；在就位过程中提供实时测量，控制U型槽与采油平台三个方向的间距，并最终完成就位工作。

其就位过程中的精度控制，主要包括以下几个部分：

1.差分GPS校准精度控制

作业使用的GPS校准主要分为码头基准点实测校核和钻井船中心点归算校准（图2）。

前者是在钻井船停靠在码头时，使用码头的多个已知坐标点作为测量基准点和测量后视点。将全站仪架设在已选定的基准点，实时测量钻井船用导航/定位GPS天线安装点，同时GPS进行实时位置打点，通过比对GPS打点坐标和全站仪实测坐标，以实测坐标为基准计算GPS位置改正。

后者通^实测GPS天线头位置与钻井船整体结构的相对关系，计算其在钻井船的船型坐标系中的坐标，并结合GPS的实时打点记录的大地坐标，对钻井船的中心点坐标进行归算，通过坐标比对计算其实际的均差和误差椭圆，得到相对误差改正值。

通过前后两种方法的计算，最终确定两次测量误差不符值，并确定最终的位置误差改正。

2.钻井船基线校正精度控制

以码头已知坐标点作为基准点，确认已知坐标点间的基线方向；通过已知点架设全站仪对钻井船进行对边测量，实测其方向值。同时，使用测量型电罗经摆放在钻井船结构基线上进行方向数据实时记录。最终通过实测数据与测量型电罗经的数据比对，计算方向误差改正，其中包括摆放误差、电罗经纬度差、自差等精度相关影响因素，最终提高方向数据输出精度。

另一方面，在作业前，还要以船舶结构基线为基础，在其上架设全站仪进行测量太阳/月亮高度角等方式，对方向误差改正进行校核，多种手段保证作业精度。

3.钻井船船型结构测量精度控制

使用全站仪对坐底式钻井船船型参数进行三维立体测量，对包括GPS天线头坐标，实测作业全站仪预架设点坐标，钻井船基线在内的多种参数进行测量，并最终将其纳入船型坐标系中。其重点在于顶层甲板面与中层全站仪架设作业面以及底层坐地面之间的关系，并最终作为实时间距测量量度参考的决定因素。

在测量过程中需要减少架站点数量，选择通视范围较大区域作为架站点。同时，在顶层甲板、中层甲板、底层甲板三层测量过程中，选择数个散布范围较大的重叠点位作为三维测图接合检校。对重复点位测量结果进行平差处理并最终分配至各碎部点。

在钻井船船型测量完毕之后，将船型测量结果与船舶的结构图进行比对，进一步校核实测结果。

同时，以钻井船泊位码头的已知基准点为基础进行的船型参数复核作业也要同步开展。主要内容为，对船舶的相关参考节点进行测量，并根据测量各点位的相对关系，用基准点实测数据与之前在船通过转站方式得到的实测数据进行对比，评估观测精度。如两者之间存在较大的差值，则需要重新进行测量，重复以上步骤并最终完成船型测量工作。

4.采油平台结构测量精度控制

采油平台结构测量包括平台方向测量、结构关系测量、预观测特征点位选择等内容。由于采油平台结构空间狭小，基线距离短，方向和位置测量精度控制难度较大。在实际作业过程中，对采油平台的桩腿进行测量，后进行归心计算，然后将实测结构图与平工图进行比对，确定方向基线和结构点位坐标，并将改正值最终归算到预观测特征点位的坐标值上。

同时，采油平台的方向需要根据天文测量确定，根据以上已确定的方向基线还可以使用全站仪设站与同海域已有坐标的通视采油平台进行联测，并最终确定现时采油平台的最终方向。

5.间距实测精度控制

在就位过程中，在钻井船U型槽距离采油平台一百米处，开始根据电罗经加差分GPS进行导航/定位，保证钻井船的艏向与采油平台方向一致， 通过GPS信号控制U型槽中心点基线与采油平台中心基线偏移。

在采油平台距离钻井船五十米处开始，使用两台全站仪在已选择的架站点设站，分别选择不同的远距离后视点进行定向。定向完成之后双全站仪进行对向观测，检验其不同后视点定向的方向偏差，并及时调整方向改正。

而后对采油平台预观测点位进行观测，实时输出点位坐标和观测边的方向值，进而推算钻井平台与采油平台的实时相对位置关系。由于是两台全站仪同时作业，为保证精度，在每次测量完成之后，对观测点位进行交叉，作重复测量。如上方法的冗余观测，可以降低钻井船震动对测量结果精度影响，作为双重校核保证测量数据质量。

结语

坐底式钻井船就位从准备到实施，时间跨度长，流程繁杂，且作业空间较小，对各结构关系测量精度要求较高，需要多种手段进行数据精度的控制。以上仅为对钻井船就位测量工艺的部分思考和应用，在后续的施工过程中，还将继续探索更为便捷有效的作业方式，以期在提高精度的同时，更好的完成钻井船就位工作（图3）。