石油平臺(tái)

世界上第一次從水下油井打出石油是在1891年，這個(gè)油井位于俄亥俄州的圣瑪麗大湖上的木樁上。世界上第一座海上鉆井平臺(tái)是1896年，在美國(guó)加利福尼亞海岸的圣巴巴拉海峽大陸架，從一只簡(jiǎn)陋的木筏上開創(chuàng)了石油海上鉆探的歷史。

其他早期的水下鉆井行動(dòng)還包括，1900年代伊利湖加拿大一側(cè)的油井和1910年代路易斯安娜喀多湖上的油井。1911年，在美國(guó)路易斯安娜和科克薩斯之間的海上灘涂區(qū)，建起了世界上第一座海上鉆井平臺(tái)。1920年代，委內(nèi)瑞拉在馬拉開波湖上的混凝土鉆井平臺(tái)。1930年代早期，德士古公司開發(fā)了第一條可移動(dòng)式的鋼制駁船用于墨西哥灣半海水水域的鉆井。

石油平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)

1. 石油泄漏，破壞生態(tài)環(huán)境

2. 造成大陸架下沉，引發(fā)地震/海底火山爆發(fā)

根據(jù)不同的情況，該平臺(tái)可以被固定到海底，可能是人工島，或是漂浮于海上。多個(gè)海底油井也可以連接到一個(gè)石油平臺(tái)，經(jīng)由管線連接。

石油平臺(tái)是在世界最大的可移動(dòng)的人造結(jié)構(gòu)。 有幾種類型：

石油平臺(tái)固定平臺(tái)

導(dǎo)管架式平臺(tái)，用鋼樁固定于海底。鋼樁穿過導(dǎo)管打入海底，并由若干根導(dǎo)管組合成導(dǎo)管架。導(dǎo)管架先在陸地預(yù)制好后，拖運(yùn)到海上安放就位，然后順著導(dǎo)管打樁，最后在樁與導(dǎo)管之問的環(huán)形空隙里灌入水泥漿，使樁與導(dǎo)管連成一體固定于海底。這種施工方式，使海上工作量減少。平臺(tái)即設(shè)于導(dǎo)管架的頂部，高于作業(yè)的波高，具體高度須視當(dāng)?shù)氐暮r而定，一般大約高出4～5米，這樣可避免波浪的沖擊。樁基式的整體結(jié)構(gòu)剛性大，能適用于各種土質(zhì)，是目 前最主要的固定式平臺(tái)。但其尺度、重量隨水深增加而急驟增加，所以在深水中的經(jīng)濟(jì)性較差。

混凝土重力式平臺(tái)，底部通常是巨大的混凝土基礎(chǔ)（沉箱），用三個(gè)或四個(gè)空心的混凝土立柱支撐甲板結(jié)構(gòu)。這種平臺(tái)的重量可達(dá)幾十萬噸，依靠自身的重量將平臺(tái)固定在海底。由于自重很大，對(duì)于制造和使用的海域有限制?，F(xiàn) 在只有北海有大約20座混凝土重力式平臺(tái)。

石油平臺(tái)順應(yīng)塔式平臺(tái)

順應(yīng)塔平臺(tái)和導(dǎo)管架平臺(tái)很相似，而這均具有支撐水面設(shè)施的鋼制導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)。不同的是，順應(yīng)塔平臺(tái)會(huì)隨水流或風(fēng)載荷移動(dòng)，與浮式平臺(tái)類似。順應(yīng)塔通過樁固定于海底，其導(dǎo)管架更加窄小而具有彈性，可能包括兩個(gè)或更多部分。上部的導(dǎo)管架還可能有浮式結(jié)構(gòu)，下部導(dǎo)管架固定于海底，固定地點(diǎn)的水深即平臺(tái)的高度。其應(yīng)用水深可達(dá)1000米。

石油平臺(tái)半潛式平臺(tái)

半潛式平臺(tái)由坐底式平臺(tái)發(fā)展而來，上部為工作甲板，下部為兩個(gè)下船體，用支撐立柱連接。工作時(shí)下船體潛入水中，甲板處于水上安全高度，水線面積小，波浪影響小，穩(wěn)定性好、自持力強(qiáng)、工作水深大，新發(fā)展的動(dòng)力定位技術(shù)用于半潛式平臺(tái)后，工作水深可達(dá)900-1200米。半潛式與自升式鉆井平臺(tái)相比，優(yōu)點(diǎn)是工作水深大，移動(dòng)靈活；缺點(diǎn)是投資大，維持費(fèi)用高，需有一套復(fù)雜的水下器具，有效使用率低于自升式鉆井平臺(tái)。

石油平臺(tái)自升式鉆井

自升式鉆井，采用腳架與工作平臺(tái)一體的設(shè)計(jì)，只需拖運(yùn)到開采的預(yù)定海域后，讓腳架末端的千斤頂延伸到海底，將工作平臺(tái)撐高，即可進(jìn)行開采作業(yè)。如須更改開采地點(diǎn)，只需收起腳架千斤頂，再拖運(yùn)到目的海域即可。因此設(shè)備可以繼續(xù)使用。

石油平臺(tái)鉆井船

鉆井船是浮船式鉆井平臺(tái)，它通常是在機(jī)動(dòng)船或駁船上布置鉆井設(shè)備。平臺(tái)是靠錨泊或動(dòng)力定位系統(tǒng)定位。按其推進(jìn)能力，分為自航式、非自航式；按船型分，有端部鉆井、舷側(cè)鉆井、船中鉆井和雙體船鉆井；按定位分，有一般錨泊式、中央轉(zhuǎn)盤錨泊式和動(dòng)力定位式。浮船式鉆井裝置船身浮于海面，易受波浪影口向，但是它可以用現(xiàn)有的船只進(jìn)行改裝，因而能以最快的速度投入使用。鉆井船的排水量從幾千噸到幾萬噸不等，它既有普通船舶的船型和自航能力，又可漂浮在海面上進(jìn)行石油鉆井。由于鉆井船經(jīng)常處于漂浮狀態(tài)，當(dāng)遇到海上的風(fēng)、浪、潮時(shí)，必然會(huì)發(fā)生傾斜、搖擺、平移和升降現(xiàn)象，因此鉆井船的穩(wěn)定性是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。目前，海上鉆井船的定位常用的是拋錨法，但該方法一般只適用于200m以內(nèi)的水深，水再深時(shí)需用一種新的自動(dòng)化定位方法。

2010年7月，國(guó)家能源局正式授牌成立國(guó)家能源海洋石油鉆井平臺(tái)研發(fā)中心(以下簡(jiǎn)稱研發(fā)中心)。研發(fā)中心依托中集集團(tuán)海洋工程研究院建設(shè)，著眼深海和超深海海洋石油鉆井裝備，致力于全面提升我國(guó)海洋工程裝備實(shí)驗(yàn)、研發(fā)設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)海洋石油鉆井平臺(tái)的全生命周期研發(fā)設(shè)計(jì)一體化，開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、覆蓋主流海洋石油鉆井平臺(tái)產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)。同時(shí)以項(xiàng)目作牽引，對(duì)配套裝備組織系統(tǒng)攻關(guān)，帶動(dòng)我國(guó)海洋工程配套裝備國(guó)產(chǎn)化水平的提升。

研發(fā)中心高度重視基礎(chǔ)設(shè)施及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，研發(fā)大樓建設(shè)已基本完成，計(jì)劃9月投入使用。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)方面，研發(fā)中心建立了新一代IT信息化支撐系統(tǒng)：三維一體化數(shù)字設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。逐步搭建國(guó)際最先進(jìn)的工程軟件庫(kù)，涵蓋了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整個(gè)設(shè)計(jì)階段所需的分析軟件，可以獨(dú)立完成各種常規(guī)、非常規(guī)船型的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，涵蓋了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)中所有的核心分析技術(shù)。同時(shí)針對(duì)海工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)，研發(fā)中心自主研發(fā)了數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全過程管理與跟蹤。

研發(fā)中心在自升式鉆井平臺(tái)、半潛式鉆井平臺(tái)、特種船舶和海上風(fēng)電安裝平臺(tái)等技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究，取得了重要成果。一是自主開發(fā)自升式鉆井平臺(tái)核心關(guān)鍵技術(shù)。目前研發(fā)中心已經(jīng)完成了300英尺、330英尺、400英尺水深自升式鉆井平臺(tái)的技術(shù)方案開發(fā)，并已取得了美國(guó)船級(jí)社(ABS)和外部專家組的認(rèn)可，其中有兩款自主研發(fā)產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。研發(fā)中心為中集來福士里海自升式平臺(tái)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了全套技術(shù)方案，并在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)樁腿等重要部件。該項(xiàng)目是我國(guó)在里海的第一個(gè)鉆井平臺(tái)EPC總包項(xiàng)目。

海洋石油981深水半潛式鉆井平臺(tái)，中國(guó)海油深海油氣開發(fā)"五型六船"之一，是根據(jù)中國(guó)海洋石油總公司（簡(jiǎn)稱“中海油”）的需求和設(shè)計(jì)理念，由中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七〇八研究所設(shè)計(jì)、上海外高橋造船有限公司承建的，耗資60億元，中海油擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，由中海油服租賃并運(yùn)營(yíng)管理。該平臺(tái)采用美國(guó)F&G公司ExD系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化及增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)定位能力，以及錨泊定位，是在考慮到南海惡劣的海況條件下設(shè)計(jì)的，整合了全球一流的設(shè)計(jì)理念、一流的技術(shù)和裝備，所以它還有著“高精尖”內(nèi)涵。除了通過緊急關(guān)斷閥、遙控聲吶、水下機(jī)器人等常規(guī)方式關(guān)斷井口，該平臺(tái)還增添了智能關(guān)斷方式，即在傳感器感知到全面失電、失壓等緊急情況下，自動(dòng)關(guān)斷井口以防井噴。設(shè)計(jì)能力可抵御兩百年一遇的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，首次采用最先進(jìn)的本質(zhì)安全型水下防噴器系統(tǒng)，具有自航能力，還有世界一流的動(dòng)力定位系統(tǒng)。

2012年5月9日，“海洋石油981”在南海海域正式開鉆，是中國(guó)石油公司首次獨(dú)立進(jìn)行深水油氣的勘探，標(biāo)志著中國(guó)海洋石油工業(yè)的深水戰(zhàn)略邁出了實(shí)質(zhì)性的步伐。

中國(guó)海洋石油首座超深水半潛式鉆井平臺(tái)，也就2014年曾在西沙勘探的981鉆井平臺(tái)，獲得2014年國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

海洋石油981深水半潛式鉆井平臺(tái)主要參數(shù)

海洋石油981深水半潛式鉆井平臺(tái)長(zhǎng)114米，寬89米，面積比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)還要大，平臺(tái)正中是約5、6層樓高的井架。該平臺(tái)自重30670噸，承重量12.5萬噸，可起降西科斯基S-92直升機(jī)。作為一架兼具勘探、鉆井、完井和修井等作業(yè)功能的鉆井平臺(tái)，“海洋石油981”代表了海洋石油鉆井平臺(tái)的一流水平，最大作業(yè)水深3000米，最大鉆井深度可達(dá)10000米。該平臺(tái)總造價(jià)近60億元。

具體參數(shù)為：

海洋石油981深水半潛式鉆井平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)

“海洋石油981”擁有多項(xiàng)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，平臺(tái)穩(wěn)性和強(qiáng)度按照南海惡劣海況設(shè)計(jì)，能抵御南海200年一遇的波浪載荷；選用大馬力推進(jìn)器及DP3動(dòng)力定位系統(tǒng)，在1500米水深內(nèi)可使用錨泊定位，甲板最大可變載荷達(dá)9000噸。該平臺(tái)可在中國(guó)南海、東南亞、西非等深水海域作業(yè)，設(shè)計(jì)使用壽命30年。

“海洋石油981”的6個(gè)世界首次：

1、首次采用南海200年一遇的環(huán)境參數(shù)作為設(shè)計(jì)條件，大大提高了平臺(tái)抵御環(huán)境災(zāi)害的能力；

2、首次采用3000米水深范圍DP3動(dòng)力定位、1500米水深范圍錨泊定位的組合定位系統(tǒng)，這是優(yōu)化的節(jié)能模式；

3、首次突破半潛式平臺(tái)可變載荷9000噸，為世界半潛式平臺(tái)之最，大大提高了遠(yuǎn)海作業(yè)能力；

4、中國(guó)國(guó)內(nèi)首次成功研發(fā)世界頂級(jí)超高強(qiáng)度R5級(jí)錨鏈，引領(lǐng)國(guó)際規(guī)范的制定。同時(shí)為項(xiàng)目節(jié)約大量的費(fèi)用，也為中國(guó)國(guó)內(nèi)供貨商走向世界提供了條件；

5、首次在船體的關(guān)鍵部位系統(tǒng)地安裝了傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為研究半潛式平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布、錨泊張力范圍等建立了系統(tǒng)的海上科研平臺(tái)，為中國(guó)在半潛式平臺(tái)應(yīng)用于深海的開發(fā)提供了更寶貴和更科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)；

6、首次采用了最先進(jìn)的本質(zhì)安全型水下防噴器系統(tǒng)，在緊急情況下可自動(dòng)關(guān)閉井口，能有效防止類似墨西哥灣事故的發(fā)生。

“海洋石油981”的10項(xiàng)中國(guó)國(guó)內(nèi)首次：

1、國(guó)內(nèi)由中海油首次擁有第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)船型基本設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)研究、系統(tǒng)集成研究、概念研究、聯(lián)合設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)，使國(guó)內(nèi)形成了深水半潛式平臺(tái)自主設(shè)計(jì)的能力；

2、國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用6套閘板及雙面耐壓閘板的防噴器（BOP、防噴器聲納遙控和失效自動(dòng)關(guān)閉控制系統(tǒng)，以及3000米水深隔水管及輕型浮力塊系統(tǒng)，大大提高了深水水下作業(yè)安全性；

3、國(guó)內(nèi)首次建造了國(guó)際一流的深水裝備模型試驗(yàn)基地，為在國(guó)內(nèi)進(jìn)行深水平臺(tái)自主設(shè)計(jì)、自主研發(fā)提供了試驗(yàn)條件；

4、國(guó)內(nèi)首次完成世界頂級(jí)的深水半潛式鉆井平臺(tái)的建造。三維建模、超高強(qiáng)度鋼焊接工藝、建造精度控制和輕型材料等高端技術(shù)的應(yīng)用，使國(guó)內(nèi)海洋工程的建造能力一步跨進(jìn)世界最先進(jìn)行列；

5、國(guó)內(nèi)首次成功研發(fā)液壓鉸鏈?zhǔn)礁邏核荛T裝置并應(yīng)用在實(shí)船上，解決了傳統(tǒng)水密門不能用于空間受限、抗壓和耐火等級(jí)高、布置分散和集中遙控的難題，使國(guó)內(nèi)水密門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制技術(shù)處于世界先進(jìn)水平；

6、國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用一個(gè)半井架、BOP和采油樹存放甲板兩側(cè)、隔水立管垂直存放及鉆井自動(dòng)化等先進(jìn)技術(shù)，大大提高了深水鉆井效率；

7、國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用了遠(yuǎn)海距離數(shù)字視頻監(jiān)控應(yīng)急指揮系統(tǒng)，為應(yīng)急響應(yīng)和決策提供更直觀的視覺依據(jù)，提高了平臺(tái)的安全管理水平；

8、國(guó)內(nèi)首次完成了深水半潛式鉆井平臺(tái)雙船級(jí)入級(jí)檢驗(yàn)，并通過該項(xiàng)目使中國(guó)船級(jí)社完善了深水半潛式平臺(tái)入級(jí)檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范體系；

9、國(guó)內(nèi)首次建立了全景仿真模擬系統(tǒng)，為今后平臺(tái)的維護(hù)，應(yīng)急預(yù)案制定、人員培訓(xùn)等提供了最好的直觀情景與手段；

10、國(guó)內(nèi)首次建立了一套完整的深水半潛式鉆井平臺(tái)作業(yè)管理、安全管理、設(shè)備維護(hù)體系，為在南海進(jìn)行高效安全鉆井作業(yè)提供了保障。

一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)專利目的

《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》要解決的技術(shù)問題是提供一種海上多方位鉆井的自升式平臺(tái)，該平臺(tái)能夠在一次就位后有效地完成多方向、多井組的鉆井作業(yè)，解決常規(guī)海洋鉆井平臺(tái)只能單方向鉆井工作的難題，《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》的目的是為海上油氣勘探開發(fā)提供一種多方位鉆井的自升式平臺(tái)。

一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)技術(shù)方案

《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》是這樣實(shí)現(xiàn)的：該平臺(tái)包括移動(dòng)底座、移動(dòng)裝置、移動(dòng)支撐軌道、換向轉(zhuǎn)盤、主軸、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主軸固定在自升式平臺(tái)主體中間，轉(zhuǎn)動(dòng)軸套裝在主軸外，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上部圓周外安裝有齒圈，均布安裝6個(gè)主動(dòng)齒輪與齒圈嚙合，主動(dòng)齒輪通過聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在自升式平臺(tái)主體上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上端固定安裝有換向轉(zhuǎn)盤，換向轉(zhuǎn)盤與自升式平臺(tái)主體的上甲板保持在一個(gè)水平面上，并安裝有2條平行的移動(dòng)支撐軌道，自升式平臺(tái)主體的上甲板與換向轉(zhuǎn)盤上的移動(dòng)支撐軌道相對(duì)應(yīng)的位置也安裝有移動(dòng)支撐軌道，移動(dòng)支撐軌道上安裝有移動(dòng)底座，移動(dòng)底座上安裝有鉆井模塊，換向轉(zhuǎn)盤為圓形，并與自升式平臺(tái)主體的上甲板中心孔相配合，在同一水平面上，主軸的下部與轉(zhuǎn)動(dòng)軸還套裝有一環(huán)形扶正圈，移動(dòng)支撐軌道加工成凸?fàn)?，移?dòng)底座加工成倒凹狀，移動(dòng)裝置有液壓缸式或者齒輪齒條式兩種，液壓缸式移動(dòng)裝置的液壓缸一端安裝在移動(dòng)底座上，另一端通過液壓桿與移動(dòng)機(jī)爪連接，移動(dòng)機(jī)爪安插在移動(dòng)支撐軌道上的孔中，齒輪齒條式的齒條安裝在移動(dòng)底座上，齒輪與齒條嚙合并通過聯(lián)軸器與安裝在自升式平臺(tái)主體上的電機(jī)連接。

一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)改善相關(guān)

《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）平臺(tái)一次就位后，可以在平臺(tái)周邊的要求范圍內(nèi)進(jìn)行多方位的鉆井作業(yè)，而不用反復(fù)的升降、轉(zhuǎn)向、壓載、固定平臺(tái)，大大降低了作業(yè)準(zhǔn)備費(fèi)用。

（2）平臺(tái)一次就位多方位作業(yè)的特點(diǎn)，可以保護(hù)海底地基不會(huì)因?yàn)槎啻螇狠d、固定而造成破壞，保障了平臺(tái)和平臺(tái)工作人員的安全。

（3）平臺(tái)的多方位鉆井模式，為海上采油新技術(shù)和固定采油平臺(tái)新模式的進(jìn)一步發(fā)展提供了有效的技術(shù)支撐。

（4）轉(zhuǎn)盤式換向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不僅可用于自升式平臺(tái)，還可以推廣到坐底式平臺(tái)、半潛式平臺(tái)以及固定式修井平臺(tái)應(yīng)用，具有非常高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

（5）平臺(tái)主體的形狀不小于四變形，也可以建造為六邊或者八邊形，其經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。