新世纪钻井平台的进展

2021-12-28 16:28:00

进入21世纪,国际油价飞涨,在此严峻的形势下,海洋油气资源的勘探开发更加迫切。中国海洋石油总公司的“海洋石油941”自升式钻井平台于2005年3月在大连船舶重工集团公司开工建造,2006年5月31日交付使用,是目前国内规模最大、自动化程度最高、作业水深最深、具有当代国际先进水平的自升式钻井平台。平台长70.4m,型宽76m,型深9.45m,钻井深度9000m,最大作业水深122m(400ft),一次定位最多能钻30多口井。3根桁架式桩腿,总长167m,桩靴直径18m,高5.5m,选用国民油井公司BLM电动齿轮齿条升降机构,安装有桩腿齿条夹持装置,平台设有长49m,高7.5m,间距18m的悬臂梁,井口中心外伸距离可达约23m。定员120人,有24×24m的直升飞机平台。在第一艘成功后,实施1+1计划,开始建造第二艘平台。

中国石油集团于2004年儿月成立海洋工程有限公司,但仅有一艘“港海一号”平台(现改称“中油海1平台”)。所以公司一成立,就立即部署打造新的钻井平台,于2006年8月开工建造,作业水深4.5~40m的自升式钻井平台“中海油5、6平台”两艘,由胜利油田钻井工艺研究院设计,青岛北海船厂建造,于2007年建成。该平台总长75m,总宽48.8m,型深5.2m,满载排水量6800t,吃水3.2m,有直升飞机平台。采用3根圆柱形桩腿,桩腿直径3.2m,长度72m,桩靴呈正八边形,对边尺寸9.2m,高度1.8m,选用国民油井公司BLM电动齿轮齿条升降机构。平台设有长40m,高4.7m,间距15m的悬臂梁,配置国产7000rfl钻机。甲板可变载荷1600t,自持能力20天,定员90人。在“中油海5、6平台”建成并投入冀东南堡油田勘探后,相继开工建造“中油海7、8平台”。

另外,中国石油集团海洋工程公司购买美国Friede&Goldman(F&G)公司L-780型自升式钻井平台(图8)基本设计图纸,由大连船舶重工集团公司建造“中油海9、10平台”两艘,计划于2008年建成。L-780型平台是F&G公司的成熟设计,据说,曾建造过30多艘。平台总长54.86m,型宽53.34m,型深7.62m,排水量6075t,结构吃水4.47m,最大作业水深为76.2m(250ft)。采用3根桁架式桩腿,总长107m,桩靴直径12.14m,高度4.42m;选用国民油井公司BI。M电动齿轮齿条升降机构。平台设有长30m,高度6.1m,间距15.24m的悬臂梁,配置国产7000m钻机。甲板可变载荷2300t,定员94人,有直升飞机平台。该型自升式钻井平台设有桩腿齿条夹持装置,以保证作业安全。

2008年6月6日,中国石油天然气集团公司宣布:目前全球最大的座底式钻井平台——中油海三号座底式钻井平台安全抵达冀东南堡油田。该平台投用后,将大大提高中国石油滩海地区勘探开发的能力。中油海三号是由中国石油海洋公司与上海708所联合研制,由山海关造船厂制造。该平台长78.4米,宽41米,上甲板高20.9米,空船总重量5888吨,适合10米以内水深的海上作业,是目前全球最大的座底式钻井平台。

海洋石油981深水半潜式钻井平台,简称"海洋石油981",中国海油深海油气开发"五型六船"之一,于2008年4月28日开工建造,是中国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台,由中国海洋石油总公司全额投资建造,整合了全球一流的设计理念和一流的装备,是世界上首次按照南海恶劣海况设计的,能抵御200年一遇的台风;选用DP3动力定位系统,1500米水深内锚泊定位,入级CCS(中国船级社)和ABS(美国船级社)双船级。整个项目按照中国海洋石油总公司的需求和设计理念引领完成,中国海油拥有该船型自主知识产权。海洋石油981深水半潜式钻井平台长114米,宽89米,面积比一个标准足球场还要大,平台正中是约5、6层楼高的井架。该平台自重30670吨,承重量12.5万吨,可起降西科斯基S-92直升机。作为一架兼具勘探、钻井、完井和修井等作业功能的钻井平台,“海洋石油981”代表了海洋石油钻井平台的一流水平,最大作业水深3000米,最大钻井深度可达10000米。该平台总造价近60亿元。“海洋石油981”的10项中国国内首次:

1、国内由中海油首次拥有第六代深水半潜式钻井平台船型基本设计的知识产权,通过基础数据研究、系统集成研究、概念研究、联合设计及详细设计,使国内形成了深水半潜式平台自主设计的能力;

2、国内首次应用6套闸板及双面耐压闸板的防喷器(BOP、防喷器声纳遥控和失效自动关闭控制系统,以及3000米水深隔水管及轻型浮力块系统,大大提高了深水水下作业安全性;

3、国内首次建造了国际一流的深水装备模型试验基地,为在国内进行深水平台自主设计、自主研发提供了试验条件;

4、国内首次完成世界顶级的深水半潜式钻井平台的建造。三维建模、超高强度钢焊接工艺、建造精度控制和轻型材料等高端技术的应用,使国内海洋工程的建造能力一步跨进世界最先进行列;

5、国内首次成功研发液压铰链式高压水密门装置并应用在实船上,解决了传统水密门不能用于空间受限、抗压和耐火等级高、布置分散和集中遥控的难题,使国内水密门的结海洋石油981平台构设计和控制技术处于世界先进水平;

6、国内首次应用一个半井架、BOP和采油树存放甲板两侧、隔水立管垂直存放及钻井自动化等先进技术,大大提高了深水钻井效率;

7、国内首次应用了远海距离数字视频监控应急指挥系统,为应急响应和决策提供更直观的视觉依据,提高了平台的安全管理水平;

8、国内首次完成了深水半潜式钻井平台双船级入级检验,并通过该项目使中国船级社完善了深水半潜式平台入级检验技术规范体系;

9、国内首次建立了全景仿真模拟系统,为今后平台的维护,应急预案制定、人员培训等提供了最好的直观情景与手段;

10、国内首次建立了一套完整的深水半潜式钻井平台作业管理、安全管理、设备维护体系,为在南海进行高效安全钻井作业提供了保障。[2]

该平台的建成,标志着中国在海洋工程装备领域已经具备了自主研发能力和国际竞争能力。2012年5月9日,“海洋石油981”在南海海域正式开钻,是中国石油公司首次独立进行深水油气的勘探,标志着中国海洋石油工业的深水战略迈出了实质性的步伐。

近年来,我国在海洋大型石油勘探开发装备开发上以3大石油公司为主,先后在勘探装备、钻井装备、铺管装备等方面取得了多项重大技术成果。如中海油建造的“海洋石油981钻井平台”能够适应3000m水深作业环境,配备有双井架、DP3动力定位系统和全自动化控制的钻井操作系统等,技术水平已达当今第6代要求;“海洋石油708”勘察船配备有深水海底取样与测试设备,具备在3000m水深条件下进行海底以下600m深度的工程地质钻孑L取样/取心能力;“海洋石油201”深海铺管船是国内建造的第1艘具有自航能力、满足DP一3动力定位要求的深水铺管起重船,船最大作业水深可达3000m,铺管速度5km/d,海上最大起重能力达4000t;中石油开发的超深井12000m石油钻机能够适应陆地、海洋2种工作环境,配备有先进的交流变频控制系统和4410kW的大功率钻井绞车及1617kW的高压钻井泵等;中石化开发的TPCS一522A双机双泵海洋防爆自动混浆固井橇,替代了进口产品,成功应用于“海洋石油981平台”等。以上装备的开发,将为我国今后实施海洋装备规模发展和技术进步奠定基础。

我国今年5月在南海神狐海域首次试采可燃冰的成功,让全世界的目光都聚焦到了承担开采任务的“蓝鲸1号”钻井平台身上。2017年2月,由中集集团旗下山东烟台中集来福士海洋工程有限公司建造的半潜式钻井平台"蓝鲸1号"命名交付。蓝鲸1号”平台长117米,宽92.7米,甲板面积相当于一个标准的足球场,从船底到顶端有37层楼那么高。在这座重达42000吨的平台上,集中了27354台设备,40000多根管路。该平台作业水深和钻井深度上都冲破了世界记录,并配备双钻塔,是目前全球最先进半潜式钻井平台,钻井深度可达1.5万米,适用于全球深海作业。这么一个庞然大物能够在海上高速行驶,还能“钻”到深海开采能源,实在令大家又惊讶,又自豪。

4年前,中国海工装备制造业才刚刚从“第三梯队”脱颖而出。随着中集“蓝鲸1号”试采可燃冰的成功,我国总体上已进入世界海洋工程装备制造“第一梯队”。

2017年6月9日,中集集团CEO兼总裁麦伯良在股东大会上表示,由中集来福士自主设计建造的全球最先进超深水双钻塔半潜式钻井平台"蓝鲸2号",将在2017年8月建成,蓝鲸2号"在项目建造工艺等方面比"蓝鲸1号"有重大创新突破。令人惊讶的是蓝鲸2号37层楼的高度,还有一个相当大的甲板。最近这株定海神针将要开始试航,国家选择在山东烟台开始实行这个伟大的项目。它的海域工作的深度达到三千米以上,钻井深度也是不可估量的,可达一万五千多米,这可攀比两个珠峰之高了,这也是史无前例的。中国独创的深海利器,全球最大的海上钻井平台“蓝鲸2号”即将迎来首航。这个海上巨无霸,有37层楼高,可在水深超过3000米的海域工作,最大钻深15420米,世界上其他海上作业平台无可比拟。

近10年来,国家日渐加大了对海洋高端领域装备的技术研究力度,以国家科技部、工信部及发改委等为组织实施机构,围绕大型海洋工程装备、海洋石油装备等先后开展了多个深层次课题的立项研究和技术攻关。特别是针对海洋深水水下具有高风险、高技术、高难度装备项目开展的多个课题研究,取得了良好的工作进展和较大的进步。如国家“十一五”、“十二五”期间开展的“海洋深水钻井隔水管系统研究”、“深水立管设计安装关键技术研究”、“3000m深水防喷器组及控制系统”、“水下井口头系统与平台采油井口配套系统研制技术”、“水下卧式采油树研制”及“深水钻机与管柱自动化处理关键技术”等国家级项目,通过课题承担单位开展深入研究,多个课题已完成了工程设计、样机制造及地面试验测试工作,其中多个课题目前已初步具备了海洋工程化应用条件,有望近年内形成产量、批量,并投人海洋工程应用。

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