石油矿场机械12

第十二章海洋石油王希尧23海洋钻井平台的分类海洋钻井平台（drillingplatform）是主要用于钻探井的海上结构物。平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施，是海上油气勘探开发不可缺少的手段。主要分为移动式平台和固定式平台两大类。其中按结构又可分为：1.固定式钻井平台主要有两种：钢制导管架固定平台、钢和混凝土混合建造的混合式平台。2.移动式钻井平台主要有：坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、步行式钻井平台、气垫式钻井平台、浮式钻井船。44陆地海洋固定式移动式不同水深的海洋钻井平台56海洋钻井平台的结构及特点1.固定式钻井平台固定式钻井平台：是一个从海底架起的高出水面的构筑物，在上面铺设有平台，用来放置钻井机械设备。固定式钻井平台使用后，往往因无法搬走而被遗留下来。（1）导管架固定平台的结构组成主要由导管架、桩柱、顶部设施组成。其中导管架是平台的支撑部分，是整个平台的关键组件。（2）导管架固定平台的特点优点是：稳定性好，海面气象条件对钻井作业的影响小。缺点是：不能移运，造价高。故一般不宜用于水深较深的海域。7海洋钻井平台的结构及特点2.移动式钻井平台（1）坐底式钻井平台坐底式钻井平台由沉垫、工作平台、中间支撑三部分组成。上部的工作平台靠管柱支撑在沉垫（浮箱）之上。优点：钻井时固定牢靠、完井后搬运灵活。缺点：工作平台高度不能调节，工作平台面积不能太大，工作水深较浅（20～30m）。胜利二号坐底式钻井平台。8（2）自升式钻井平台自升式钻井平台，具有自行升降桩腿，靠桩腿插入海底而稳定地坐于海底。由桩腿和工作平台两部分组成。工作时桩腿插入海底，搬迁时从海底提出。优点：对水深适应性强，稳定性好。缺点：工作水深受桩腿的限制，不适合于深水，搬迁时易受风暴袭击而受到破坏。“渤海6号”自升式钻井平台9（3）半潜式钻井平台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。优点：稳定性好，运移灵活，适用水深较深。缺点：造价较高。1010不同立柱支撑的半潜钻井平台11海洋钻井平台的结构及特点（4）步行式钻井平台步行式钻井平台由内船体、外船体、步行机械等组成。特点：适用于水深为6～6.8米的浅水及潮间带，运移能好，既能自行又能拖行；步行速度慢（50～60m），使用受作业区地质条件限制，适用于泥砂质软土海底，坡度小于1/2000，平台结构较复杂。12SWPU张力腿式钻井平台张力腿式钻井平台（TLP）是利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。其所用锚索绷紧成直线，不是悬垂曲线，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。用的是桩锚(即打入水底的桩为锚)或重力式锚(重块)等，不是一般容易起放的抓锚。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力量可依靠锚索向下的拉力来补偿，而且此拉力应大于由波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。自1954年提出设想以来，迄今已有55年的历史。13SWPU牵索塔式钻井平台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。埃克逊技术公司曾为欧洲北海350m水深的环境设计牵索塔，该塔具有面积为36．5m2的四方形剖面的塔式结构，整个长度的剖面都一样，其一端承载平台设备，另一端停放在称为桩腿筒的竖向承载基础上，有16根桩腿，另有10．8cm的钢缆24根作为导引索系统，每根钢缆通过旋转接头直到海底，分别与165t重的水泥块和1．4m长的桩连接拉紧。桩的分布半径约有1000m，油井导管穿过桩腿筒，整个系统可容纳30个油井导管。塔是顺应式的，能随波浪力的响应稍微移动，其系泊系统能对塔提供足够的复原力，使它始终保持垂直状态。设计时允许塔的倾斜度在2度以内。14SWPU牵索塔式钻井平台牵索塔式平台在波浪载荷作用下的动态响应数值分析指出，其桩基处的弯矩比塔的其它部分要小得多，整个系统上的水平力也主要由系缆系统承受。从其恢复力与塔的偏离平衡位置的关系曲线可以看出，当塔的偏离增大到一定程度时，系在牵索上原来固定在缆索上而沉于海底的重块被提起离开海底，从而使索内的张力增加变得缓慢，亦即比重块未被提起时吸收更多的能量。这样在遇到大幅值长周期的风暴波时，系统变软，更大的顺应性出现。由于这些优点，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200m～650m。15SWPU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，易受波浪影口向，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。16SWPUFPSOFPSO是英文FloatingProductionStorage&Offloading的缩写，中文翻译“浮式生产储存卸货装置”。它集生产处理、储存外输及生活、动力供应于一体。同时它还具有高投资、高风险、高回报的海洋工程特点。FPSO俨然一座“海上油气加工厂”把来自油井的油气水等混合液经过加工处理成合格的原油或天然气，成品原油储存在货油舱，到一定储量时经过外输系统输送到穿梭油轮。FPSO系统----作为海上油气生产设施，FPSO系统主要由系泊系统、载体系统、生产工艺系统及外输系统组成，涵盖了数十个子系统。FPSO（浮式生产储油船）、TLP（张力腿平台）、SPAR是最主要的采油设备，其中，TLP和SPAR主要位于美国墨西哥湾，其余国家现在主要是FPSO。17SWPUFPSO目前我国正在设计、建造的超深水钻井平台（船）主要有：一、由708所与上海外高桥造船厂设计、建造3000米工作水深的半潜式钻井平台。二、中国船舶重工集团公司大连造船新厂建造了BG9000型4艘超深水半潜式钻井平台。三、由中国与韩国合资的江苏韩通船舶重工有限公司承担建造、舍凡钻井公司(SevanDrilling)拥有的“舍凡钻工(SevanDriller)”号半潜式平台，工作水深达当前创世界纪录的12500英尺(3810米)；中部具有双井架的、钻深能力亦达当前创世界纪录的40000英尺(12200米)超深井钻机；是世界第一艘SSP（即舍凡稳定性（减摇）钻井平台）。四、由上海船厂与美国Frontter公司签订于2007年3季末以后开始建造4-5万吨动力定位深水钻井船。以上均是我国垮入超深水钻井平台建造的重要标志，目前我国在建造平台、船体吨位总量方面仅次于韩国而居世界第2位，但在自行设计建造用于平台、船上的主机、特别是浮式钻井专用设备方面几乎还是空白，这需要国内海洋装备企业瞄准世界顶尖水平继续努力。18SWPUFPSO19海洋石油钻井平台的组成1.动力设备（1）钻井用动力设备；（2）船用航行动力设备（轮机）；（3）浮动定位动力设备；（4）桩脚升降用动力设备；（5）辅助工作用动力设备。2.钻井设备除陆上钻井用到的绞车、转盘、井架和钻井泵等，此外还有一些特殊设备，主要包括：（1）升沉补偿装置；（2）钻井水下设备；（3）钻杆排放装置。203.固井设备主要包括：柴油机动力机组、注水泥机组、控制及计量设备、气动下灰装置、水泥搅拌设备和供水设备等。4.试油设备主要包括：分离器、加热装置、试油罐、燃烧器和测量仪表等。5.起重与锚泊设备（1）起重设备；（2）锚泊设备。6.平台与船体结构主要包括：固定平台的桩柱、桁架结构，移动平台的船体、甲板桩脚、沉垫浮箱、支柱桁架，浮式钻井船的船体、甲板等。