千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦我國自升式鉆井平臺的進(jìn)展與前景

第23卷第4期2008年8月

中國海洋平臺

CHINAOFFSHOREPLATFORMVol.23No.4Aug.,2008

收稿日期:2008-01-17

作者簡介:汪張?zhí)?19372),男,高級工程師,要緊從事船舶及海洋工程特種機(jī)械設(shè)計(jì)研究。

文章編號:100124500(2008)042008206

我國自升式鉆井平臺的進(jìn)展與前景

汪張?zhí)?趙建亭

(中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七○八研究所,上海200011)

摘要:自升式鉆井平臺屬于海上挪移式平臺,由于定位能力強(qiáng)和作業(yè)穩(wěn)定性好,在大陸架的勘探開辟中居主力軍地位。闡述自升式鉆井平臺的組成和作業(yè)范圍,以及在我國海洋油氣勘探開辟中的進(jìn)展與前景。

關(guān)鍵詞:自升式鉆井平臺;進(jìn)展;前景中圖分類號:P75文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

THEDEVELOPMENTANDFOREGROUNDOFTHE

SELF2ELEVATIONDRILLINGPLATFORMINOURCOUNTRY

WANGZhang2tang,ZHAOJian2ting

(MarineDesign&ResearchInstituteofChina,Shanghai200011,China)

Abstract:Asthemaritimemovingplatform,theself2elevationdrillingplatformisthemainforceintheexplorationofthecontinentalshelfastheresultofgoodfixingandreliableworking.Thispaperexpatiatesthecomposingandworkingscopeofself2elevationdrillingplatform,aswellasitsdevelopmentandforegroundintheoilandgasexplorationofourcountry.

Keywords:self2elevationdrillingplatform;development;forground世界經(jīng)濟(jì)的高速進(jìn)展必定帶來對能源的大量需求,石油天然氣仍是當(dāng)前的要緊能源。我國已成為世界第二大石油進(jìn)口國,油氣供求矛盾很突出。

我國陸地油氣資源勘探開辟程度現(xiàn)已非常高,油氣資源正迅速減少。向海洋進(jìn)軍,開辟新的油氣資源已成必定趨勢。我國擁有漫長的海岸線和廣大的海域,油氣資源十分豐富。在渤海、南黃海、東海、南海已有發(fā)覺并進(jìn)入早期開采。

自升式鉆井平臺屬于海上挪移式平臺,由于其定位能力強(qiáng)和作業(yè)穩(wěn)定性好,在大陸架海域的油氣勘探開辟中居重要地位。

1自升式鉆井平臺組成和作業(yè)范圍

自升式鉆井平臺要緊由平臺結(jié)構(gòu)、樁腿、升落機(jī)構(gòu)、鉆井裝置(包括動力設(shè)備和起重設(shè)備)以及日子樓(包括直升飛機(jī)平臺)等組成。平臺在工作時(shí)用升落機(jī)構(gòu)將平臺舉升到海面以上,使之免受海浪沖擊,依賴樁腿的支撐站立在海底舉行鉆井作業(yè)。完成任務(wù)后,落下平臺到海面,拔起樁腿并將其升至拖航位置,即可拖航到下一具井位作業(yè)。

樁腿是自升式鉆井平臺的關(guān)鍵。當(dāng)作業(yè)水深加大時(shí),樁腿的長度、尺寸和質(zhì)量迅速增加,作業(yè)和拖航狀態(tài)的穩(wěn)性則變差。因此,自升式鉆井平臺最大的作業(yè)水深受到制約,作業(yè)范圍限于大陸架200m水深以內(nèi)。樁腿結(jié)構(gòu)形式有柱體式(圖1)和桁架式(圖2)兩大類。柱體式樁腿由鋼板焊接成封閉式結(jié)構(gòu),其斷面有圓柱

形和方箱形兩種,普通用于作業(yè)水深60m以下的自升式平臺。水深加大,波紋載荷更大,結(jié)構(gòu)質(zhì)量增大,宜采納桁架式樁腿。它由弦桿、水平撐桿和歪撐桿組成,在弦桿上裝有齒條。樁腿可按地質(zhì)條件需要設(shè)置樁靴,樁靴的平面形狀有圓形、方形和多邊形幾種

。

圖3自升式平臺的主體平面形狀

就樁腿數(shù)量而言,目前要緊是3根或4根,3根樁腿是自升式平臺取得穩(wěn)定支撐最少的數(shù)量。當(dāng)作業(yè)水深非常大時(shí),思考到樁腿的尺寸和質(zhì)量,宜采納3根樁腿,并且能夠減少升落機(jī)構(gòu)的數(shù)量;缺點(diǎn)是一條腿失效,平臺就無法工作,甚至發(fā)生險(xiǎn)情。3根樁腿在預(yù)壓時(shí)別能象4根樁腿那樣采納對角線交叉方式,而需要用壓載水,比較煩惱。

中小型的自升式鉆井平臺,作業(yè)水深較小,多采納4根柱體式樁腿,平臺主體平面呈矩形;大中型平臺,作業(yè)水深較大,多采納3根桁架式樁腿,平臺主體平面呈三角形(如圖3)

。

圖4“渤海一號”自升式鉆井平臺

2自升式鉆井平臺在我國的應(yīng)用

2.1自行設(shè)計(jì)建筑的“渤海一號”和“渤海五號”

世界上第一艘自升式鉆井平臺產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代。我國第

一艘自升式鉆井平臺“渤海一號”(圖4)于1967年由七○八所完成

設(shè)計(jì),1972年在大連造船廠建成交船。總長60.4m,總寬32.5m,型深5m,井槽尺寸10.5×10.8m,作業(yè)水深30m,最大鉆井深度4000m,滿載排水量5700t,吃水3.3m。4根圓柱形樁腿,直徑2.5m,長度73m,為摩擦支承樁。設(shè)計(jì)了液壓油缸升落橫梁插銷式升落機(jī)構(gòu),每樁舉升力1600t。甲板可變載荷1400t(包括大鉤載荷),自持能力30天,定員90人。投入使用后,在渤海打了幾十口井,其間記憶過1976年8月唐山大地震的嚴(yán)重考驗(yàn)。實(shí)踐證明,該平臺都是是成功的,開創(chuàng)了我國自升式鉆井平臺的先例。

此后,渤海石油公司在“渤海一號”的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了40m自升式

鉆井平臺,1983年由大連造船廠建成“渤海5號”(見圖5)和“渤海7

號”兩艘自升式鉆井平臺?？傞L76m,總寬46.6m,型深5.5m,井槽尺寸11×8.4m,作業(yè)水深5.5～40m,滿載排水量6400t,吃水3.5m。

?

9?第4期汪張?zhí)牡任覈陨姐@井平臺的進(jìn)展與前景

鉆井裝置(

包括動力設(shè)備和起重設(shè)備)從國外進(jìn)口,最大鉆井深度6000m,平臺一次定位可打9口井。4根圓柱

形樁腿,直徑3.0m,長度78m,為摩擦支承樁,采納液壓插銷式升落機(jī)構(gòu),每樁舉升能力1800t。甲板可變載荷1950t(包括大鉤載荷450t)。自持力20天,定員86人。設(shè)有17.2×21m的直升飛機(jī)平臺,具有中國和挪威船級社雙重船級。是渤海石油公司的主力平臺,已成功地打了多口井。值得一提的是升落機(jī)構(gòu)作了重大改進(jìn),設(shè)計(jì)了雙挪移環(huán)梁插銷式升落機(jī)構(gòu),解決了“渤海一號”液壓升落機(jī)構(gòu)的別同步咨詢題。

2.2國外引進(jìn)的羅布雷2300型

中國海洋石油總公司自1982年成立后,陸續(xù)引進(jìn)了多種自升式鉆井平臺。其中引進(jìn)的由美國ETA公司設(shè)計(jì),新加坡和XXX分不建筑的羅布雷(Robinloh)2300型平臺(圖6),現(xiàn)共有“南海1、3、4號”、“渤海4號”以及原地礦部海洋地質(zhì)調(diào)查局的“勘探2號”等5艘。采納3根桁架式樁腿(帶樁靴),長度127.1m,樁靴直徑16.45m,高度4.9m,每根樁腿重800t。平臺主體呈三角形,總長81.5m,總寬64.92m,型深8.24m。作業(yè)水深10～90m,井槽尺寸15.84×15m,最大鉆井深度6000m,甲板可變載荷2000t(包括大鉤載荷450t),最大排水量12000t,最大吃水9.9m;設(shè)有23×23m的直升飛機(jī)平臺;升落機(jī)構(gòu)為電動齒輪齒條式,齒條共12根,驅(qū)動齒輪36個(gè),驅(qū)動電機(jī)36臺,每臺電機(jī)功率20HP,1800轉(zhuǎn)/min,三相交流460V,60Hz,運(yùn)動速度0.3m/min。這幾艘自升式鉆井平臺在渤海、南黃海、東海、南海打了許多口井。本世紀(jì)初,對“渤海4號”、“南海1、4號”舉行了改造,封掉井口槽,增加懸臂梁,增強(qiáng)了鉆井作業(yè)能力,便于在導(dǎo)管架平臺上打生產(chǎn)井組。

中國海洋石油總公司還引進(jìn)了“渤海8、10號”兩艘自升式鉆井平臺,由美國設(shè)計(jì),XXX建筑,作業(yè)水深76m,也是采納3條桁架式樁腿,電動齒輪齒條升落機(jī)構(gòu),部分樁靴能夠收進(jìn)船體內(nèi),以減少吃水。這兩艘平臺于1986～1987年在上海船廠舉行改造,增加懸臂梁,加強(qiáng)樁腿。2.3國外購進(jìn)的二手平臺

中國石化集團(tuán)勝利油田海洋鉆井公司擁有“勝利5、6、7、8、9”5艘自升式鉆井平臺,基本上圓柱形樁腿并帶樁靴,都采納齒輪齒條升落機(jī)構(gòu)。“勝利5、6號”是4根樁腿,“勝利7、8、9號”是3根樁腿;“勝利8、9號”還設(shè)有懸臂梁。這幾艘平臺最大作業(yè)水深為20～30m,向來在渤海灣作業(yè)。在20世紀(jì)末和本世紀(jì)初先后舉行了改造,要緊更換部分設(shè)備和改善日子設(shè)施。2.4自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)建筑的超淺吃水自升式鉆井平臺“港海一號”

我國擁有的多型自升式鉆井平臺能夠在水深5～90m的海域打井,然而介于陸地和大陸架之間的潮間帶(低潮位線至高潮位線之間的區(qū)域,或稱灘海地區(qū))和極淺海區(qū)域(海圖水深0～2.5m)的油氣勘探開辟仍

?01?中國海洋平臺第23卷第4期

是個(gè)難題。渤海海岸線長約1100km,沿岸有遼河、冀東、大港、勝利等油田,灘海和極淺海區(qū)域面積廣大。具有灘涂寬敞平整,地表承載力低,回淤嚴(yán)峻,潮差大,風(fēng)暴潮頻繁,冬季冰情嚴(yán)峻等特點(diǎn)。采納修建海堤和建筑人工島,雖能解決部分地區(qū)的鉆探咨詢題,但投資高,風(fēng)險(xiǎn)大,且還需勘探。常規(guī)自升式鉆井平臺因吃水深,無法進(jìn)入該區(qū)域

。

圖7“港海一號”自升式鉆井平臺1991年初,七○八所在國務(wù)院重大項(xiàng)目“海灘和極淺海油氣資源勘探開辟裝備技術(shù)研究”課題成果的基礎(chǔ)上,與大港油田共同提出研制適合于灘海和海圖水深0～2.5m極淺海區(qū)域的自升式鉆井平臺。1996年正式批準(zhǔn)由七○八所舉行設(shè)計(jì)。大連造船新廠于1998年3月建筑完成。同年11月“港海一號”自升式鉆井平臺(圖7)在渤西極淺海區(qū)域打成第一口工業(yè)井,完成拖航、定位、插樁、預(yù)壓、舉升平臺、鉆井、完井、拔樁等全部作業(yè),并且對平臺的強(qiáng)度、振動、噪聲舉行測試。結(jié)果表明,要緊性能均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),滿腳極淺海域油氣勘探要求。

“港海一號”自升式鉆井平臺為單甲板、單底、箱形、全焊接鋼質(zhì)非自航自升式鉆井平臺,平臺長度66m,寬度36m,型深4m,吃水僅1.5m,作業(yè)水深0～2.5m(海圖水深),最大鉆井深度4500m,井槽尺寸13.5×4m,一次定位能夠打3口井(縱向羅列),最大升船高度(離海底泥面)11.3m,最大

升船載荷3327t,最大甲板可變載荷830t(別包括大鉤載荷320t)。4根圓柱形樁腿,直徑2.1m,長度43.5m,為摩擦支承樁,設(shè)計(jì)最大插樁深度(海底泥面以下)22m。自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)新型液壓驅(qū)動單工作環(huán)梁插銷式升樁機(jī)構(gòu),采納PLC操縱,額定起升載荷950t,預(yù)壓載荷1200t。平臺自持力10天,定員76人。

2000年2月在大港油田召開了“八五”國家重大技術(shù)裝備攻關(guān)項(xiàng)目“港海一號”自升式鉆井平臺成果鑒定會議。鑒定委員會一致以為:“港海一號”超淺吃水自升式鉆井平臺,解決了渤西極淺海區(qū)域惡劣工況條件下的鉆井作業(yè)難題,填補(bǔ)了國內(nèi)外空白,達(dá)到了國際先進(jìn)水平。要緊創(chuàng)新點(diǎn)如下:

(1)質(zhì)量輕、吃水淺;(2)平臺樁腿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,插拔樁容易;(3)自行設(shè)計(jì)了新型的液壓驅(qū)動單工作環(huán)梁插銷式升樁機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊,操作方便;(4)平臺結(jié)構(gòu)采納優(yōu)化的骨架系統(tǒng)支持的薄壁結(jié)構(gòu),獨(dú)特的主桁結(jié)構(gòu)形式,質(zhì)量輕、強(qiáng)度和剛度好。

“港海一號”自升式鉆井平臺投入使用以來已在灘海和極淺海區(qū)打井30多口,經(jīng)濟(jì)和社會效益十分顯著。這是我國自主創(chuàng)新研究設(shè)計(jì)建筑的第一艘超淺吃水自升式鉆井平臺。先后獲得了國防科工委、中國石油天然氣總公司、中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司的科技進(jìn)步獎(jiǎng),還獲得2003年度中國造船工程學(xué)會科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

3新世紀(jì)新進(jìn)展

3.1中石油新建兩型自升式鉆井平臺

進(jìn)入21世紀(jì),國際油價(jià)飛漲,在此嚴(yán)重的形勢下,海洋油氣資源的勘探開辟更加迫切。中國石油集團(tuán)于

2004年11月成立海洋工程有限公司,但僅有一艘“港海一號”平臺(現(xiàn)改稱“中油海1平臺”

)。因此公司一成立,就馬上部署打造新的鉆井平臺,于2006年8月開工建筑作業(yè)水深4.5～40m的自升式鉆井平臺“中海油5、6平臺”兩艘,由勝利油田鉆井工藝研究院和七○八所聯(lián)合設(shè)計(jì),青島北海船廠建筑,于2007年建成。該平臺總長75m,總寬48.8m,型深5.2m,滿載排水量6800t,吃水3.2m,有直升飛機(jī)平臺。采納3根圓柱形樁腿,樁腿直徑3.2m,長度72m,樁靴呈正八邊形,對邊尺寸9.2m,高度1.8m,選用國民油井公司BLM電動齒輪齒條升落機(jī)構(gòu)。平臺設(shè)有長40m,高4.7m,間距15m的懸臂梁,配置國產(chǎn)7000m鉆機(jī)。

?

11?第4期汪張?zhí)牡任覈陨姐@井平臺的進(jìn)展與前景

甲板可變載荷1600t,自持能力20天,定員90人。在“中油海5、6平臺”建成并投入冀東南堡油田勘探后,

相繼開工建筑“中油海7、8平臺”

。

圖8L2780型自升式鉆井平臺另外,中國石油集團(tuán)海洋工程公司購買美國Friede&Goldman(F&G)公司L2780型自升式鉆井平臺(圖8)基本設(shè)計(jì)圖紙,由大連船舶重工集團(tuán)公司建筑“中油海9、10平臺”兩艘,打算于2008年建成。L2780型平臺是F&G公司的成熟設(shè)計(jì),據(jù)講,曾建筑過30多艘。平臺總長54.86m,型寬53.34m,型深7.62m,排水量6075t,結(jié)構(gòu)吃水4.47m,最大作業(yè)水深為76.2m(250ft)。采納3根桁架式樁腿,總長107m,樁靴直徑12.14m,高度4.42m;選用國民油井公司BLM電動齒輪齒條升落機(jī)構(gòu)。平臺設(shè)有長30m,高度6.1m,間距15.24m的懸臂梁,配置國產(chǎn)7000m鉆機(jī)。甲板可變載荷2300t,定員94人,有直升飛機(jī)平臺。該型自升式鉆井平臺設(shè)有樁腿齒條夾持裝置,以保證作業(yè)安全。據(jù)稱此型平臺有將作業(yè)水深從76.2m(250ft)升級到91.4m(300ft)的潛力,并已在同型平臺上實(shí)現(xiàn)。3.2中海油新建JU2000

型自升式鉆井平臺

圖9“海洋石油941”自升式鉆井平臺

中國海洋石油總公司的“海洋石油941”自升式鉆井平臺(圖9)于2005年3月在大連船舶重工集團(tuán)公司開工建筑,2006年5月31日交付使用,是目前國內(nèi)規(guī)模最大、自動化程度最高、作業(yè)水深最深、具有當(dāng)代國際先進(jìn)水平的自升式鉆井平臺。由美國F&G(Friede&Goldman)公司設(shè)計(jì)的JU2000型平臺,長70.4m,型寬76m,型深9.45m,鉆井深度9000m,最大作業(yè)水深122m(400ft),一次定位最多能鉆30多口井。3根桁架式樁腿,總長167m,樁靴直徑18m,高5.5m,選用國民油井公司BLM電動齒輪齒條升落機(jī)構(gòu),安裝有樁腿齒條夾持裝置,平臺設(shè)有長49m,高7.5m,間距18m的懸臂梁,井口中心外伸距離可達(dá)約23m。定員120人,有24×24m的直升飛機(jī)平臺。在第一艘成功后,實(shí)施1+1打算,開始建筑第二艘平臺。3.3已有的自升式鉆井平臺遠(yuǎn)別能滿腳需要

我國三大石油集團(tuán)正在使用的自升式鉆井平臺僅20艘,其中15艘船齡已超過20年,“勘探二號”和“南海一號”甚至已到達(dá)30年,盡管非常多平臺做了改造,但只限于更換部分設(shè)備和改善日子設(shè)施,性能上沒有大的改變。國內(nèi)現(xiàn)有的自升式鉆井平臺見附表。即使加上正在建筑或近期計(jì)劃開工建筑的幾艘平臺依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿腳別了需要。

4前景

4.1新形勢提出新要求

我國海洋油氣勘探開辟從20世紀(jì)60年代起步于渤海灣,逐步走向南黃海、東海、南海,現(xiàn)又預(yù)備走向世界。

自升式鉆井平臺適用于大陸架(水深200m以內(nèi))海域的油氣勘探開辟。我國渤海海域最大水深(包括潮差)在40m以內(nèi),因此,已開辟的40m自升式鉆井平臺的技術(shù)性能已能滿腳要求,只需增加平臺的數(shù)量即

可。然而,南黃海、東海以及南海大陸架水深大,需要作業(yè)水深76m(250ft)、91m(300ft)、107m(350ft)、122m(400ft)乃至152～183m(500

～600ft)的自升式鉆井平臺,而這些平臺正是我國目前急需進(jìn)展的。4.2新一代自升式鉆井平臺的要緊特點(diǎn)

(1)最大作業(yè)水深超過122m(400ft),將增至152～183m(500～

600ft);(2)采納高強(qiáng)度鋼和甚高強(qiáng)度鋼,以落低平臺自重;(3)增大可

?21?中國海洋平臺第23卷第4期

變載荷和自持能力;(4)采納先進(jìn)的樁腿(包括樁靴)結(jié)構(gòu)和升落機(jī)構(gòu);(5)配備鉆井能力更強(qiáng)、自動化程度更高的先進(jìn)鉆井設(shè)備;(6)更加注重健康、安全、環(huán)保。

5結(jié)束語

我國“船舶工業(yè)中長期進(jìn)展規(guī)劃”要求大力開展技術(shù)創(chuàng)新,提高自主研發(fā)能力。依照我國能源進(jìn)展的形勢和要求,為我國海洋油氣勘探開辟提供新型、經(jīng)濟(jì)、有用的海洋工程裝備是我國造船界面臨的新的機(jī)會和挑戰(zhàn),也是責(zé)無旁貸的光榮任務(wù)。

附表

國內(nèi)現(xiàn)有自升式鉆井平臺公司名稱

鉆井平臺名稱樁腿類型

最大作業(yè)水深(m)最大鉆井深度(m)

創(chuàng)造年份

改造年份

備注中國石油集團(tuán)海洋工程公司

中油海一號4根圓柱形樁腿極淺海海圖水深2.5

450019982004

國產(chǎn)中油海五號3根圓柱形樁腿4070002007國產(chǎn)中油海六號

3根圓柱形樁腿4070002007國產(chǎn)中國

石

化集團(tuán)

上海海洋石油勘探開辟公司勘探二號3根桁架式樁腿帶樁靴9060001976進(jìn)口

勝利油田海洋鉆井公司

勝利五號

4根圓柱形樁腿帶樁靴25600019812000進(jìn)