第四章 海上钻井设备概述

海洋石油工程概论海洋石油工程概论主讲人：徐建功海洋石油工程概论第一章绪论第二章海洋资源第三章海洋灾害及防治第四章海上钻井设备概述第五章海上采油设备概述第六章波浪理论第七章海洋环境及环境载荷第八章海洋石油钻采设备的运动学和动力学第九章海洋石油钻采设备的强度基本内容：海洋石油工程概论第四章海上钻井设备概述随着陆地资源的日益枯竭，石油天然气的开采已经由陆地转移到海洋，而海洋石油天然气的开发也由浅海向深海海域发展。在海上需要一个安装钻井设备的场所，这个场所就是海洋钻井平台。海洋平台也经历了从浅海向深海的发展，新的平台不仅性能优良、甲板面积巨大，且要有极强的抗风浪能力和适应更广的水深范围。海洋石油工程概论第一节海洋工程装备概述•海洋工程装备是人类在开发、利用海洋所进行的生产和服务活动中使用的各类装备，核心是海洋资源开发装备，主要指用于海洋资源勘探、开采、加工、储运、管理及后勤服务等方面的大型工程装备、辅助性装备。•在众多的海洋资源中，海洋油气资源的勘探开发技术最为成熟，装备种类多，数量规模大，是当前海洋工程装备制造业最主要的产品。海洋石油工程概论海洋油气开发装备体系海洋油气开发装备体系钻井平台生产平台海工工程船和辅助船油气外输系统钻井装备水下设备固定式移动式固定式移动式海底生产系统海底管线外输管道穿梭油轮自升式钻井平台半潜式钻井平台钻井船FPSO半潜式生产平台SparTLP供应船钢制导管架式平台混凝土重力式平台三用工作船调查船施工船守护船、救助船顺应塔式平台顺应塔式平台钢制导管架式平台混凝土重力式平台海洋石油工程概论海洋油气资源主流开发装备物探船勘察船钻井平台浮式生产储油轮起重船生产平台管铺船水下机器人物探船、勘察船、供应船、钻井平台、生产平台、浮式生产储油船、卸油船、起抛锚船、拖带船、倒班船、特种运输船、工程支持船（平台）、水下机器人、起重船、铺管船、铺缆船海洋石油工程概论钻井平台的分类海洋钻井平台类型按运移性可分固定式移动式坐底式自升式半潜式半潜式钻井船浮式平台稳式平台浮船式按钻井方式分张力式固定式自升式坐底式桩基式重力式张力式地撑式浮动式棚绳塔式海洋石油工程概论辅助船平台自升式平台半潜式平台（系泊）半潜式辅助船半潜式平台（动力定位）SPAR钻井船钻井平台的分类海洋石油工程概论自升式钻井平台由升降桩腿和桩腿支撑的平台构成,平台可沿桩腿上升高于海平面,移动时平台可降至水平由拖轮托拽,移动.性能指标国际现状工作水深10～150m可钻井深超过5000m海底条件限制根据海底土壤承载，决定插入深度浮动时的稳定性易受风浪影响船体定位方法桩脚插入；底垫压载海洋石油工程概论半潜式钻井平台“981”半潜式平台是我国第一条3000米水深第六代半潜式钻井平台。具有勘探、钻井、完井与修井作业等多种功能。DP3动力定位系统海洋石油工程概论海工工程船和辅助船•海洋工程辅助船主要负责运送人员、物资、设备，部分船舶还承担着海上调查、测量、安装、维护/维修等重要作业任务，系统复杂，附加值高。•半潜船、物探船、铺管船、地质勘查船、供应船、三用工作船、守护船、救助船供应船40%三用船36%守护船/救助船5%调查船10%其他9%海洋石油工程概论世界海工装备的制造格局第一梯队：韩国和新加坡第三梯队：中东、巴西、俄罗斯、越南、印度、印尼第二梯队：中国•亚洲居于海工装备建造市场的前沿，其中韩国和新加坡属于第一梯队。•中国近年发展迅速，跻身第二梯队。•中东的阿联酋、南美的巴西、横跨亚欧大陆的俄罗斯、以及越南、印度和印尼等国家不甘落后，成为第三梯队。主要原因是这些国家石油资源丰富，在发展油气生产的同时，努力提升自己的建造实力。海洋石油工程概论：在欧美公司大型跨国石油公司的需求引领下，垄断着海洋工程关键装备开发、设计、工程总包及关键配套设备供货和高端制造领域，代表：法国Technip公司、意大利Saipem公司、美国McDermott公司、挪威AkerSolutions公司、SBM.钻井系统、动力定位系统、FPSO单点系泊系统、水下生产系统等。韩国和新加坡公司：在功能模块设计建造、总装设计建造领域快速发展，占据领先地位，但在装备设计方面与欧美公司存在较大差距中国公司：总体处在制造低端产品的第三阵营，部分骨干企业已经和正在初步形成功能模块设计建造、总装设计建造和调试的能力海洋工程装备建造商分为三大阵营海洋石油工程概论主要产品分布•新加坡：自升式钻井平台+半潜式钻井平台+FPSO（改装）•韩国：高端FPSO（新建）+钻井船+半潜式钻井平台•中国：自升式钻井平台+FPSO+半潜式钻井平台海洋石油工程概论主要建造国家情况—（1）韩国•代表企业:三星重工、大宇造船海洋、现代重工、STX造船•最具竞争力的是三星重工。三星重工在钻井船、LNG-FPSO等装备建造首屈一指，韩国的三星重工是建造过最多钻井船的企业，目前也拥有最多的钻井船手持订单。•大宇造船海洋建造过最多的半潜式钻井平台，同时也是仅次于三星重工的钻井船建造企业。–FPSO新建和固定平台建造也是大宇造船海洋的优势领域。–大宇还涉足半潜式生产平台船体和TLP的建造。•现代重工主要从事FPSO新建、钻井船、固定平台和上部模块的建造。。海洋石油工程概论主要建造国家情况（2）新加坡•吉宝集团在自升式钻井平台建造、半潜式钻井平台建造，以及FPSO改装方面实力突出。新加坡吉宝集团在全球有20多家船厂–吉宝远东船厂主要从事半潜式钻井平台和自升式钻井平台建造；–吉宝船厂主要从事FPSO改装；–吉宝新满利船厂（KeppelSingmarine）主要从事辅助船建造；–吉宝美国船厂（KeppelAmFELS）主要从事自升式钻井平台建造。–另外，吉宝集团还在海外拥有吉宝巴西船厂（BrasFELS）、吉宝荷兰船厂（KeppelVerolme），从事平台总装和维修升级等。代表企业：吉宝岸外与海事集团、胜科海事集团海洋石油工程概论主要建造国家情况（2）新加坡•胜科海事集团下属裕廊船厂、PPL船厂是从事平台建造和FPSO改装的主要船厂.•裕廊船厂主要从事半潜式钻井平台建造和FPSO改装，目前拥有最多的半潜式钻井平台手持订单；•胜科海事旗下另一家船厂PPL船厂主要建造自升式钻井平台。海洋石油工程概论国家企业主要产品韩国三星重工钻井船、LNG-FPSO、FPSO新建、固定平台大宇造船海洋半潜式钻井平台、钻井船、FPSO新建、固定平台现代重工FPSO新建、钻井船、固定平台、上部模块新加坡吉宝远东船厂自升式钻井平台、半潜式钻井平台吉宝船厂FPSO改装胜科海事裕廊船厂半潜式钻井平台、FPSO改装胜科海事PPL船厂自升式钻井平台海洋石油工程概论国内海工设计单位•708所自升式钻井平台、半潜式钻井平台、FPSO•上海船舶设计研究院海工工程船和辅助船•海上钻井平台设计包括方案设计、基本设计、详细设计和施工设计4个阶段。目前国内建造的主流海洋移动钻井平台，主要以引进国外基本设计后自行完成详细设计形式完成生产建造。海洋石油工程概论国内海工建造企业企业类型代表企业特点造修船企业中船集团、中船重工、中远船务在设计、制造、安装大型海上钢质结构物方面有优势，在项目管理方面有经验。石油系统企业中海油、中石油下属工程公司在油气处理模块及相关系统的设计制造方面具有优势，依靠内部需求，通过国际合作设计建造能力发展比较快机械制造企业振华重工、中集集团这类企业在资本运作、企业管理、市场营销等方面具备很强的实力。海洋石油工程概论国内海工建造企业第一集团军：大连船舶重工、中集来福士、上海外高桥、中远船务、招商局（深圳）重工、青岛北船重工、上海船厂、熔盛重工、广州黄埔船厂、武昌船厂、广船国际第二集团军（后起之秀）：振华重工、辽河石油装备、四川宏华、海油工程青岛基地韩通重工、惠生重工、南通市政府第三集团军（海工船建造企业）：30多家中国船厂，浙江船厂、大洋船厂、乳山船厂、青岛前进船厂、威海造船、中航技厦门公司、福建东南、番禺灵山造船、镇江船厂、粤新船厂、广新重工海洋石油工程概论大连船舶重工是国内建造数量最多、产品线最为齐全的海工装备建造企业，具备了海工总包能力。300英尺自升式钻井平台“DSJ300-1”下水。400英尺总包辽河油田石油装备制造总公司CP-300、四川宏华石油设备有限公司开发的自升式钻井平台HHJ1已完成初步设计和详细设计，进入生产设计阶段。这是四川宏华开发的第一座自升式钻井平台。今年该公司将投资10亿元加快建设位于江苏启东的海工装备建造基地，加快推进四川宏华整体从陆地钻机生产商向陆地和海洋钻机生产商的转型。海洋石油工程概论烟台中集来福士①1988年烟台造船厂②1996年烟台来福士成立③2008年加盟中集集团④发展中的中集来福士海洋石油工程概论•今年交付7艘装备4坐自升式钻井平台、2坐半潜平台1艘工程船自升式钻井平台JackUp半潜式钻井平台SemiSub浮式储油装置FPSO/FSO特种船舶SpecialVessel海洋石油工程概论•海上起重铺管装备是典型的大型海洋工程装备，是海上油气田开采、输送管道铺设、海上平台支持、海上大件吊装、救助打捞等海事工程不可缺少的重大装备。海上起重铺管半潜驳船多功能工程船特种工程船海上平台及其配套件专用海工配套装备自升式海上平台专用齿条升降系统和锁紧装置大型海上起重机铺管设备重型锚绞车动力定位系统波浪补偿技术上海振华重工海洋石油工程概论上海振华重工海洋石油工程概论上海外高桥海洋石油工程概论中远船务•新加坡团队•国外订单•世界首座圆筒型深水半潜钻井平台•大连中远船务从事改装FPSO(浮式生产储油装置)海洋石油工程概论熔盛重工具备3000米级深水铺管能力、4000吨级重型起重能力和DP3级全电力推进的动力定位，并具备自航能力的工程作业平台，能在除北极外的全球无限航区作业。海洋石油工程概论招商局重工和蛇口友联•招商局重工350英尺和400英尺自升式平台制造•蛇口友联以修为主海洋石油工程概论钻井装备等关键装备海洋石油工程概论海洋石油工程概论钻井装备•制造企业美国NOV、挪威MH、•国内企业TSC海洋集团（香港主板上市）、宝石石油机械、兰石国民油井•Huisman(豪氏威马公司),生产基地位于厦门,该公司为全球主要陆上和海上工程公司提供起重、钻探与深海领域解决方案，主要客户为石油公司和油气开发工程服务公司，主要产品类型为重型起重设备、钻探设备、铺管设备和特殊其中设备。海洋石油工程概论钻井装备07年内TSC海洋集团完成了三项跨国并购：并购郑州海来能源科技有限公司，弥补了公司固控系统这个薄弱环节；年底再次收购了英国的GME公司，该公司是全球海上平台机械和吊装设备主要的生产商，此外，TSC海洋集团还通过并购获得了国际著名的海洋钻井平台工程及设计公司Friede＆GoldmanGroup部分股权。与中集来福士互持股权，主要为其提供钻井系统总包服务。海洋石油工程概论钻井装备•宝石机械公司可实现300ft自升式钻井平台由总包，在大连船厂建造。•河北荣盛深水防喷器研制成功,属于863计划项目海洋石油工程概论海工装备用钢生产情况•目前我国的海洋平台用钢主要采用鞍钢、南钢、湘钢、新余、舞钢、宝钢产品.进口品种主要是F级以上、Z向冲击或超厚规格（100mm以上）的品种，多为日本钢厂生产南钢是吉宝公司中国唯一钢板供应商。在2006-2010年间，累计向新加坡吉宝公司供应AH36、DH36等板材达到25万吨，用于半潜式钻井平台、浮船式平台、自升式平台、石油和天然气勘探开采平等海洋工程设备制造。海洋石油工程概论其他国家油气钻井工程装备•（1）．美国是石油装备最先进的生产国，不仅自给率居世界各国之首，并且石油工业的关键设备，诸如石油钻井设备（含顶部驱动系统）、燃气透平发电设备、柴油发电机组、大型高压天然气压缩机组、油气分离处理设备、海洋工程结构、海底遥控作业船（ROV）等在技术上领先于世界各国。世界石油工业主要的钻采设备约70％以上由美国制造输出。海洋石油工程概论其他国家油气钻井工程装备•（2）．英国和挪威的钻采平台自给率达80％，但其平台装备的钻井、井控、固控、