半潛式海洋鉆井平臺(tái)的發(fā)展

1、4.半潛式海洋鉆進(jìn)平臺(tái)的發(fā)展隨著陸地資源的日益枯竭，石油天然氣開(kāi)采已經(jīng)逐漸由陸地轉(zhuǎn)移到海洋。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，全球 90以上海洋面積的水深為2006000 m，因而廣闊的深海領(lǐng)域必將是未來(lái)能源開(kāi)發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng) .半潛式海洋鉆井平臺(tái)具有極強(qiáng)的抗k 浪能力、優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能、巨大的甲板面積和裝載容量、 高效的作業(yè)效率等特點(diǎn)，其在深海能源開(kāi)采中具有其他形式平臺(tái)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。4.1 潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展4.1。1 發(fā)展階段自 1961 年世界上首座半潛式鉆井平臺(tái)誕生到目前，半潛式鉆井平臺(tái)經(jīng)歷了6 個(gè)發(fā)展階段。第 1 代半潛式鉆井平臺(tái)出現(xiàn)在20 世紀(jì) 60 年代中后期， 由座底式平臺(tái)演變而來(lái)，這個(gè)時(shí)期平臺(tái)作業(yè)水

2、深為90180m,采用錨泊定位。 1961 年誕生的ocean driller 為 3 立柱結(jié)構(gòu)， 甲板呈 v 字形 ;blue water 鉆井公司擁有的rig no 1 半潛式平臺(tái)為4 立柱結(jié)構(gòu)，該平臺(tái)為shell公司設(shè)計(jì)； 1966 年 sedco135 半潛式平臺(tái)為12 根立柱，為friede goldman 公司設(shè)計(jì) ,這個(gè)時(shí)期的平臺(tái)結(jié)構(gòu)布局大多不合理，設(shè)備自動(dòng)化程度低。20 世紀(jì) 70 年代，出現(xiàn)了以bulford dolphin ，ocean baroness，noble therald martin等為代表的第2 代半潛式鉆井平臺(tái)，這類平臺(tái)作業(yè)水深180600m,鉆深能力以60

3、96m（20000英尺）和7620 m(25 000 英尺 )兩種為主，采用錨泊定位，設(shè)備操作自動(dòng)化程度不高. 19801985 年，以 sedco 714，atwood hunter,atwood eagle，atwood falcon 等為代表的第 3 代半潛式鉆井平臺(tái)出現(xiàn)，此時(shí)平臺(tái)作業(yè)水深4501500m，鉆深以 7620m （ 25000 英尺）為主，采用錨泊定位，結(jié)構(gòu)較為合理，操作自動(dòng)化程度不高。以 jack bates。noble amo runner，noble paul romano，noble max smith 為代表的第4 代半潛式鉆井平臺(tái)出現(xiàn)在20 世紀(jì) 90 年代末，

4、 其作業(yè)水深達(dá)1000 2000m，鉆深以 7620m（25000 英尺）和 9144m（ 30000 英尺 )為主，錨泊定位為主，采用推進(jìn)器輔助定位并配有部分自動(dòng)化鉆臺(tái)甲板機(jī)械，設(shè)備能力與甲板可變載荷都有提高。20002005 年期間， 出現(xiàn)了以ocean rover,sedco energy,sedco express為代表的第5 代半潛式鉆井平臺(tái)，其作業(yè)水深達(dá)18003 600m，鉆深能力在762011 430 m(2500037500英尺 )之間，采用動(dòng)力定位為主，錨泊定位為輔的定位方式，能適應(yīng)更加惡劣的海洋環(huán)境。21 世紀(jì)初 ,作為目前世界上最先進(jìn)的第6 代半潛式鉆井平臺(tái)相繼誕生,如

5、 scarabeo9,aker h6e，gva 7500， mscdss21 等.第 6 代半潛式鉆井平臺(tái)作業(yè)水深達(dá)25503 600m，多數(shù)為3048 m,鉆深大于9144m（30 000 英尺） ，采用動(dòng)力定位， 船體結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化，可變載荷更大，配備自動(dòng)排管等高效作業(yè)設(shè)備，能適應(yīng)極其惡劣的海洋環(huán)境。第 6 代平臺(tái)比以往鉆井平臺(tái)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)在于采用了雙井vi 作業(yè)方式 ,即相對(duì)于陸地鉆機(jī)而言 ,該平臺(tái)鉆機(jī)具有雙井架,雙井口，雙提升系統(tǒng)等。主井vi 用于正常的鉆進(jìn)工作，輔助井口主要完成組裝、拆卸鉆桿及下放、回收水下器具等離線作業(yè),雖然平臺(tái)的投資有所增加，但是對(duì)于深海鉆井作業(yè)效率的提高是顯著的，

6、據(jù)相關(guān)資料介紹,雙井口鉆井作業(yè)在不同的作業(yè)工況下可以節(jié)省21%70%的時(shí)間。隨著作業(yè)水深的逐漸加大，半潛式鉆井平臺(tái)鉆機(jī)能力也逐漸加大，需要的絞車、 泥漿泵、頂驅(qū)、轉(zhuǎn)盤(pán)能力均相應(yīng)提高。目前，半潛式鉆井平臺(tái)頂驅(qū)以美國(guó)國(guó)民油井varco 公司、加拿大 canrig 以 matime hydraulics 公司的產(chǎn)品為主， 僅就技術(shù)和使用情況來(lái)說(shuō)，varco 公司一直處于行業(yè)的領(lǐng)先地位，泥漿泵主要生產(chǎn)廠家為nov 、wirth 、lewco，絞車主要生產(chǎn)廠家為nov 、emsco、wirth 。4.1。2 國(guó)外研制現(xiàn)狀半潛式鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)技術(shù)含量極高。目前國(guó)際上設(shè)計(jì)半潛式鉆井平臺(tái)的公司主要有：美國(guó)的f

7、riedegoldman 公司，挪威的 aker kvaerner 公司、新加坡的harald frigstad 工程設(shè)計(jì)公司、挪威的 global maritime 公司、瑞典的 gav 咨詢公司、荷蘭的海洋結(jié)構(gòu)咨詢公司、美國(guó)的 j ray mcdermott 公司和新加坡的吉寶公司(keppe lfels) 等. 半潛式鉆井平臺(tái)的建造工程非常龐大，周期長(zhǎng),世界上只有少數(shù)幾家公司有能力承建。目前承建半潛式鉆井平臺(tái)的公司主要有新加坡的吉寶公司和semb corp 海洋公司、韓國(guó)的三星重工公司和大宇造船海洋工程公司、美國(guó)的 frriede goldman 近海公司、 挪威的 aker 集團(tuán)。近年

8、來(lái)， 隨著國(guó)外造船任務(wù)的日益增長(zhǎng)，部分平臺(tái)建造也轉(zhuǎn)移到中國(guó)，如煙臺(tái)萊佛士船業(yè)有限公司、大連新船重工公司等.特別是大連船廠，2000 年至今 ,已為挪威先后建造了bingo9000 系列共 4 艘半潛式鉆井平臺(tái)，該系列平臺(tái)工作水深2500m，鉆深能力9144m，屬于第 5 代平臺(tái)。4.1。3 國(guó)內(nèi)研制現(xiàn)狀我國(guó)海洋油氣開(kāi)發(fā)己有近40a的歷史， 但從海洋工程裝備和技術(shù)角度看，與世界先進(jìn)國(guó)家仍存在較大差距，尤其是半潛式平臺(tái)技術(shù)方面的差距更為明顯。1984 年， 我國(guó)第 1 臺(tái)半潛式平臺(tái)勘探3 號(hào)誕生 ,由中國(guó)船舶與海洋工程設(shè)計(jì)研究院、地質(zhì)礦產(chǎn)部海洋地質(zhì)調(diào)查局和上海船廠聯(lián)合設(shè)計(jì),由上海船廠建造。該平臺(tái)為

9、非自航半潛式鉆井平臺(tái)，工作水深35200m，最大鉆井深度6 000 m，井架由寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司制造，高49m,鉆井設(shè)備主要由美國(guó)大陸emsco 公司供應(yīng)，泥漿泵為2 臺(tái) fb-1300 型三缸單作用泵 . 近年來(lái) ,通過(guò)購(gòu)買(mǎi)舊船方式,我國(guó)新增了數(shù)座半潛式鉆井平臺(tái)。中海油擁有南海2 號(hào)、南海 5 號(hào)、南海 6 號(hào)；中石化的勘探4 號(hào)為 akerh 3、friedegoldman 公司設(shè)計(jì)的第3代半潛式平臺(tái)，這幾座平臺(tái)的工作水深除勘探4 號(hào)為 600m 左右 ,其余均小于500m，鉆井深度為7620m（ 25 000 英尺 ),服役均在20a 以上。目前我國(guó)南海深水區(qū)域已有重大的油氣發(fā)現(xiàn)，

10、但受深水鉆井裝備的限制，開(kāi)發(fā)進(jìn)展緩慢,為此，我國(guó)已經(jīng)將“深水半潛式鉆井船設(shè)計(jì)與建造關(guān)鍵技術(shù)”列為國(guó)家863 項(xiàng)目 .中海油和美國(guó) fg 公司正在聯(lián)合研制cnooc semisubtbni 號(hào)半潛式平臺(tái)，該平臺(tái)最大作業(yè)水深3000m,最大鉆井深度10 000m，屬于第6 代半潛式平臺(tái)。4.2 潛式鉆井平臺(tái)研究熱點(diǎn)a) 高效鉆井作業(yè)系統(tǒng)：如何配置多井口作業(yè)系統(tǒng)、鉆桿處理系統(tǒng)、動(dòng)力錨道等,以提高工作效率 ,是研制半潛式鉆井平臺(tái)的關(guān)鍵. b) 升沉補(bǔ)償系統(tǒng)在深海鉆井作業(yè)過(guò)程中為了保持鉆頭恒定接觸井底,必須設(shè)法補(bǔ)償平臺(tái)由于風(fēng)浪作用而產(chǎn)生的升沉落差，早期的方法是使用伸縮鉆桿，目前主要采用天車補(bǔ)償、游車補(bǔ)償以及絞車補(bǔ)償?shù)确椒? c） 定位系統(tǒng)半潛式鉆井平臺(tái)在海中處于飄浮狀態(tài),受風(fēng)、浪、流的影響要發(fā)生縱搖、橫搖運(yùn)動(dòng)， 因此必須采用可靠的定位方法對(duì)其進(jìn)行定位。半潛式平臺(tái)的定位方式主要有錨泊定位和動(dòng)力定位2 種，當(dāng)水深大于1500 m 時(shí),多采用動(dòng)力定位的方式。d） 水下設(shè)備：水下設(shè)備主要包括水下井口系統(tǒng)、水下封井器系統(tǒng)、隔水管系統(tǒng)、水下設(shè)備控系統(tǒng)等。e) 平臺(tái)設(shè)備集成控制：平臺(tái)設(shè)備集成控制技術(shù)研究是為航行、定位、鉆井、完井作業(yè)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字化、智能化的控制平臺(tái)。4。3 結(jié)語(yǔ)目前深海鉆探作業(yè)呈迅猛的增長(zhǎng)趨勢(shì)，導(dǎo)致半潛式鉆井平臺(tái)供不應(yīng)求，研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半潛式鉆