海洋钻井(平台)

海洋石油钻井WFTWISERDec.2013梁杰第一章.海洋钻井发展简况及现状第二章.海洋钻井平台类型及分类第三章.海上钻井装置的选择第四章.海洋环境条件对钻井装备的影响海洋钻井发展简况及现状过去几十年，石油工业从浅海到深海再到超深海不断扩张。海洋油气总产量占全球油气总产量的比例已从1997年的20%上升到目前的40%以上，其中深海油气产量约占海洋油气产量的30%以上。在世界已发现的油气可采储量中，海洋油气约占41%。一些海域尤其是深海和北极地区的勘探程度还很低，因此海洋油气资源的潜力仍然很大。海洋钻井发展简况及现状近海石油的勘探开发已有100多年的历史。1.1897年，在美国加州Summerland滩的潮汐地带上首先架起一座76.2米长的木架，把钻机放在上面打井，这是世界上第一口海上钻井。2.1920年委内瑞拉搭制了木制平台进行钻井。3.1932年美国得克萨斯公司造了一条钻井船驳船并首次用于近海勘探钻井。4.1936年美国为了开发墨西哥湾陆上油田的延续部分，钻成功第一口海上油井并建造了木制结构生产平台，两年后，于1938年成功地开发了世界上第一个海洋油田。5.1956年出现了钻井船；6.1961年半潜式钻井平台问世。我国海洋钻井发展简况及现状我国海洋石油从60年代初开始勘探。1966年建造了第一座固定式钻井平台；1972年制造第一座自升式钻井平台“渤海一号”；1974年我国第一条钻井船“勘探一号”在南黄海试验成功；1978年第一艘浅海坐底式钻井船“胜利一号”在莱州湾投入使用。1981年地矿部为了开展海洋石油勘探，决定建设一台半潜式的海洋钻井船，取名叫“勘探三号”。于1984年建成交付使用。1981年后我国开始了真正的海洋石油装备工业的大发展。我国海洋钻井发展简况及现状目前中国正在设计、建造的超深水钻井平台（船）主要有：1.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。2.中国船舶重工集团公司大连造船新厂建造了4艘超深水半潜式钻井平台。3.由上海船厂与美国Frontter公司开始建造4-5万吨动力定位深水钻井船。4.以上均是中国垮入超深水钻井平台建造的重要标志，目前中国在建造平台、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。“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。海洋钻井发展简况及现状目前海洋钻井平台大致可以分为8类，即钻井驳船、钻井船、内陆驳、自升式钻井平台、平台钻机、半潜式钻井平台、座底式平台和钻井模块。根据RIGZONE网站统计，截至现在，全球海洋钻井平台总数（包括商用平台和非商用平台）达到1249部。海洋钻井发展简况及现状海洋钻井平台的作业能力也发展迅速，目前深水钻井平台的最大作业水深已经达到3600米。最大钻井深度达到11800米。随着作业水深能力的不断进步，深水的定义也在不断扩大。1998年以前，水深大于200米就认为是深海，1998年以后深水定义扩大到300米，而现在国际上认为水深大于1350米（4500英尺）才为深水。海洋钻井发展简况及现状目前，全球共有约143家公司从事海上钻井，其中海上钻井承包商大约90家，其余为综合性石油公司。钻井承包商中拥有5部钻井平台以上的约50家，拥有作业水深能力超过600米的钻井平台承包商43家；另外一些综合性公司以及巴西、印度、俄罗斯等国家石油公司也拥有相当数量的海洋钻井平台，但几乎不参与市场竞争。美国Transocean公司，是全球最大的海上和深海钻井承包商.拥有的深海钻井装置占全球总数的约30%。名列前5位的深海钻井承包商均是美国公司。拥有的深海钻井装置占全球总数的70%。其次是挪威。目前，我国只有中海油田服务股份有限公司（COSL）一家真正参与国际钻井平台市场竞争，但仍以浅海和中深海钻井平台为主，虽然目前已开始深海钻井平台的建造，但我国海洋钻井装备的发展已落后于美国、挪威、巴西等国家。海洋钻井发展简况及现状平台平均日费：自升式平台：7~16万美元半潜式平台：15~43.3万美元钻井船和深水半潜式平台：50~60万美元第一章.海洋钻井发展简况及现状第二章.海洋钻井平台类型及分类第三章.海上钻井装置的选择第四章.海洋环境条件对钻井装备的影响海洋石油平台海上石油平台，一种岛状空间结构物，具有一个高出海面的水平台面，供进行生产作业或其他活动用的海上工程设施。海洋石油平台海洋石油平台群组海洋石油平台模型海洋石油平台海上石油平台是海上石油开采的主要装置，它的分类方法有很多，其中按照用途大体可以为四类：钻井/勘探平台：主要用于勘探石油资源、钻探石油。采油平台：主要用于石油生产。中心平台：用于石油初步加工和石油输送。储存式平台：主要用于石油采集后海上储存，并且还有预处理功能。以上四种平台又可以细分为很多类，下面我们主要讲述一下海洋钻井平台的分类及其特点。海洋钻井平台海洋钻井平台（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。开发海洋石油，首先从浅水海域开始，然后逐渐向深海发展。海洋钻井平台经历了由浅海到深海、由简单到复杂的发展过程。海洋石油钻井平台可分为2类：固定式钻井平台移动式钻井平台海洋钻井平台海洋钻井平台海洋钻井平台海上钻井装置的分类固定式钻井平台，固定于海底，在整个使用寿命期内位置固定不变，不能再移动。主要用于有工业油流的油田，一般工作水深在20m左右（如渤海早期的埕北A/B钻井平台）。某些钻采综合固定平台的工作水深超过200m，但平台建造费用较高。固定式平台的结构特点是通过管架结构在海底将平台固定。固定式钻井平台的主要类型按导管架结构分：直桩式、直桩-斜桩式、联结式。按桩柱结构分：木桩、钢桩、混凝土。混凝土桩要先预制好，再在海上打桩。现在的钢管桩都要在管中加注混凝土。按打桩的设施分：带桩架、不带桩架。按设备布置分：带浮船、不带浮船。按照结构特点分：导管架式钻井平台、重力式钻井平台、张力式钻井平台。下面主要介绍一下最后一种分类方法。固定式钻井平台——导管架式工作水深一般在十余米到200米的范围内（个别平台超过300米）,导管架型平台在软土地基上是目前世界上使用最多的一种平台，是一种最成熟和最通用的平台型式固定式钻井平台——重力式•钢筋混凝土重力式平台。依靠自身重量维持稳定的固定式海洋平台。主要由上部结构、腿柱和基础三部分组成。基础分整体式和分离式两种。•钢重力式平台。也属于分离式基础型,由钢塔和钢浮筒组成，浮筒也兼作储油罐。•钢-钢筋混凝土重力式平台。上部结构和腿柱用钢材建造，沉箱底座用钢筋混凝土建造，可充分发挥两种材料的特性•水深在200米以内均可采用，最佳水深为100～150米固定式钻井平台——张力腿式张力腿式钻井平台（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。导管架平台和重力平台由于其自重和工程造价随水深大幅度地增加，已经不适应深水域油气开发。固定式钻井平台——张力腿式张力腿平台（简称TLP）适用于较深水域（300～1500m）、且可采油气储量较大的油田。TLP一般由上部模块、甲板、船体（下沉箱）、张力钢索及锚系、底基等几部分组成。其船体（下沉箱）可以是三、四或多组沉箱，下设3～6组或多组张力钢索，垂直与海底锚定。固定式钻井平台——张力腿式平台及其下部沉箱受海水浮力,使张力钢索始终处于张紧状态,故在钻井或采油作业时,TLP几乎没有升沉运动和平移运动。固定式钻井平台——张力腿式张力腿平台最重要的特点是平台的竖向运动很小，水平方向的运动是顺应式的,结构惯性力主要是水平方向的回弹力。张力腿平台的结构造价一般不会随水深增加而大幅度地增大。近二十年来，经过张力腿平台设计生产的实践,证明张力腿平台具有良好的运动性能，是深水海域油气生产适宜的平台形式。固定式钻井平台——张力腿式海上钻井装置对比固定式钻井平台的优点是稳定，海面气象条件对它的影响较小，而且完井后可作为采油平台，使用时间大大增加。但是，它的灵活性差，不能及时运移，而且造价高，（除张力腿式平台外）不能在较深的水域工作。固定式钻井平台的面积和平台上的设备都要合理，要充分考虑后期作业的需要，而且结构强度要满足要求。海上钻井装置对比移动式钻井平台:作业完成后，可拖航或自航到其他地点。包括座底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台以及浮式钻井浮船。可随意移动，特别适用于钻勘探井或丛式生产井。钻井模块既可以放到固定式平台上，也可以采用移动式平台，但是上部模块价格比较贵，一套要好几亿美元以上，所以一般都放到移动式平台上面，一般是打一枪换一个地方。移动式钻井平台——坐底式坐底式钻井平台:有两个船体，上船体又叫工作甲板，安置生活舱室和设备；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。该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。所以该平台发展缓慢。然而中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，对于开发此类浅海区域的石油资源，坐底式钻井平台仍有较大的发展前途。坐底式钻井平台较经济的工作水深范围为3m至30m，国内现有的坐底式钻井平台均在10m水深以内。单立柱坐底式钻井平台坐底式钻井平台移动式钻井平台——自升式自升式钻井平台又称桩腿式平台移动式钻井平台——自升式带有能够自由升降的桩腿，作业时桩腿下伸到海底，站立在海床上，利用桩腿托起船壳，并使船壳底部离开海面一定的距离（气隙）。拖航时桩腿收回，船壳处于漂浮状态。作业水深范围从3米直至150米。大多数自升式钻井平台的作业水深在70至90米范围内。平台稳定站立后，大多数悬臂梁可以将钻台外伸到固定平台。1.升降装置：液压缸升降(插桩式)；齿条/齿轮箱2.桩腿结构型式：筒型；桁架3.桩腿数量：3腿；4腿4.槽口：有槽口；无槽口5.生活楼的布置：横向布置；周边布置。移动式钻井平台——自升式海洋石油936平台悬臂梁移动范围：纵向70ft，横向±20ft移动式钻井平台——自升式海洋石油936平台移动式钻井平台——浮式钻井船(驳)作业水深：能在150～3000m的水深海域作业移动式钻井平台——浮式钻井船(驳)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。其大致分类如下：1）按其推进能力分:有自航式和非自航式；2）按定位分:有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。3.钻井船的优缺点：早期形式为钻井驳船，多用旧船改装，只适用于浅海风浪较小的海域。现代钻井船多为专门设计，全部钻井和生活设施都在船上，能自航并有向大型化发展的趋势。其主要优缺点如下：1）优点：移动灵活、适应水深大、自持能力强、载重储藏量大等。2）缺点：建造成本较大，建造周期长；受风浪影响大、稳定性差、开工率较低等。动力定位系统由声纳发生器、接收器、电子计算机及纵向、横向螺旋桨组成。水下井口的声纳发生器发出信号，船底的接收器能测出船的偏移方位和数值并输入计算机，计算机自动控制相应的螺旋桨运转发出推力使钻井船复位，不需抛锚。移动式钻井平台——半潜式半潜式钻井平台（Semisubmersible）又称立柱稳定式钻井平台。移动式钻井平台——半潜式大部分浮体没于水面下的一种移动式钻井平台，半潜平台效果图是从坐底式钻井平台演变而来的。由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接。在下体间的连接支撑，一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力。移动式钻井平台——半潜式海洋石油981移动式钻井平台——半潜式海洋石油981主要技