移动式海上钻井平台

2019-04-16 16:25:00

移动式平台主要包括:坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、牵索塔式平台等。

坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳,适用于河流和海湾等30m以下的浅水域。坐底式平台有两个船体,上船体又叫工作甲板,安置生活舱室和设备,通过尾郡开口借助悬臂结构钻井;下部是沉垫,其主要功能是压载以及海底支撑作用,用作钻井的基础。两个船体间由支撑结构相连。

这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水,使其着底。因此从稳性和结构方面看,作业水深不但有限,而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。所以这种平台发展缓慢。然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域,潮差大而海底坡度小,对于开发这类浅海区域的石油资源,坐底式平台仍有较大的发展前途。80年代初,人们开始注意北极海域的石油开发,设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。目前已有几座坐底式平台用于极区,它可加压载坐于海底,然后在平台中央填砂石以防止平台滑移,完成钻井后可排出压载起浮,并移至另一井位。

自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成,平台能沿桩腿升降,一般无自航能力。工作时桩腿下放插入海底,平台被抬起到离开海面的安全工作高度,并对桩腿进行预压,以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。完井后平台降到海面,拔出桩腿并全部提起,整个平台浮于海面,由拖轮拖到新的井位。1953年美国建成第一座自升式平台,这种平台对水深适应性强,工作稳定性良好,发展较快,约占移动式钻井装置总数的1/2。我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的,桩腿的高度有七十多米,升降装置是插销式液压控制机构。该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强,因而,我国海上钻井多使用自升式钻井平台。

钻井平台桩腿的高度总是有限的,为解决在深海区的钻井问题,又出现了漂浮在海面上的钻井船。

钻井船是浮船式钻井平台,它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。按其推进能力,分为自航式、非自航式;按船型分,有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井;按定位分,有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。浮船式钻井装置船身浮于海面,易受波浪影响,但是它可以用现有的船只进行改装,因而能以最快的速度投入使用。钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等,它既有普通船舶的船型和自航能力,又可漂浮在海面上进行石油钻井。由于钻井船经常处于漂浮状态,当遇到海上的风、浪、潮时,必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象,因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。目前,海上钻井船的定位常用的是抛锚法,但该方法一般只适用于200m以内的水深,水再深时需用一种新的自动化定位方法。

半潜式钻井平台(SEMI)由坐底式平台发展而来,上部为工作甲板,下部为两个下船体,用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线面积小,波浪影响小,稳定性好、自持力强、工作水深大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,工作水深可达900~1200米。半潜式与自升式钻井平台相比,优点是工作水深大,移动灵活;缺点是投资大,维持费用高,需有一套复杂的水下器具,有效使用率低于自升式钻井平台。到目前为止,半潜式钻井平台已经经历了第一代到第六代的历程。据统计,目前世界范围内有深水自升式钻井平台65艘,大部分工作在墨西哥湾和北海。其运营商主要为美国石油公司。

我国的半潜式钻井平台制造技术在最近几年也取得了长足进展。“海洋石油981”是中国首次自主设计、建造的第六代3000米深水半潜式钻井平台,代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平。该平台设计自重30670吨,长度为114米,宽度为79米,面积比一个标准足球场还大;从船底到钻井架顶高度为130米,相当于40多层的高楼;电缆总长度800多公里,相当于围绕北京四环路跑10圈。平台总造价近60亿元。

2010年2月26日9时30分许,巨大的“海洋石油981”平台在10艘拖轮共同发力,开始从外高桥造船1号船坞缓缓移出,至11时30分许,平台顺利出坞并靠泊于外高桥造船码头5号泊位,开始后期建造工程。这标志着中国首艘超深水钻井平台的钢结构建造和主要设备安装已经基本完成,平台的建造将由坞内搭载进入码头舾装、调试阶段。建成后它将成为我国首座自行设计建造的超深水半潜式钻井平台,具有勘探、钻井、完井与修井作业等多种功能,最大作业水深3000米,钻井深度可达10000米。

牵索塔式钻井平台得名于它支撑平台的结构如一桁架式的塔,该塔用对称布置的缆索将塔保持正浮状态。在平台上可进行通常的钻井与生产作业。原油一般是通过管线运输,在深水中可用近海装油设施进行输送。牵索塔式平台比导管架式平台、重力式平台更适合于深水海域作业,它的应用范围在200~650米。

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