鉆井平臺(tái)

中國(guó)石油工業(yè)起步比較晚，上世紀(jì)50年代末，當(dāng)時(shí)的石油部領(lǐng)導(dǎo)提出了“上山下海，以陸推?！钡暮Ｑ笫桶l(fā)展大略。1963年，在對(duì)海南島和廣西地質(zhì)資料進(jìn)行詳盡分析的基礎(chǔ)上，決定在南中國(guó)海建造海上石油平臺(tái)。此后的2年間，廣東茂名石油公司的專家們用土辦法制成了中國(guó)第一座浮筒式鉆井平臺(tái)，在鶯歌海漁村水道口外距海岸4公里處鉆了3口探井，并在400米深的海底鉆獲了15升原油。1966年12月31日，中國(guó)的第一座正式海上平臺(tái)在渤海下鉆，并于1967年6月14日喜獲工業(yè)油流，從此揭開了中國(guó)海洋石油勘探開發(fā)的序幕。

1981年地礦部為了開展海洋石油勘探，決定建設(shè)一臺(tái)半潛式的海洋鉆井船，取名叫“勘探三號(hào)”。1984年6月由上海708研究所、上海船廠、海洋地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合設(shè)計(jì)，上海船廠建造的中國(guó)第一座半潛式鉆井平臺(tái)—勘探3號(hào)建成。其后轉(zhuǎn)戰(zhàn)南北，共打出15口海底油、氣井。它為發(fā)現(xiàn)中國(guó)東海平湖油氣田殘雪構(gòu)造，作出了重要貢獻(xiàn)。

“勘探3”號(hào)由一座箱式甲板（亦稱平臺(tái)甲板）6根大型立柱、一座高大井架和兩只潛艇式的沉墊組成的半潛式鉆井平臺(tái)。從沉墊底部到平臺(tái)的上甲板有35.2米高，相當(dāng)于一座12層的高樓，如果算到井架頂部總高有100米，總長(zhǎng)91米，總寬71米，工作排水量219910噸，工作吃水20米，平臺(tái)上裝有900項(xiàng)，8600多臺(tái)件機(jī)電設(shè)備。平臺(tái)甲板被6根直徑9米的主柱高高地托在高空，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去像是一座島嶼。它除了包括鉆井、泥漿、固井、防噴系統(tǒng)在內(nèi)的全套鉆探設(shè)備外，還配置了4組（8臺(tái)）150噸的電動(dòng)錨機(jī)，5組660千瓦的柴油發(fā)電機(jī)組。同時(shí)，船上還配有潛水鐘和甲板減壓艙組成的200米飽和潛水系統(tǒng)，防火、防爆和可燃性氣體自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等現(xiàn)代化設(shè)備?！翱碧?”號(hào)平臺(tái)上設(shè)有地質(zhì)樓、報(bào)務(wù)室、應(yīng)急發(fā)電機(jī)室、水文氣象室、中心控制室和居住室等現(xiàn)代化的生活設(shè)施，水電通訊一應(yīng)齊全，甲板頂還有可供直升飛機(jī)起降的停機(jī)坪。

半潛式鉆井平臺(tái)具有優(yōu)良的抗風(fēng)浪性能和較大的可變載荷，并可在較深海域進(jìn)行鉆探作業(yè)。當(dāng)時(shí)世界上只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能建造，而且造價(jià)昂貴。為了能設(shè)計(jì)出適應(yīng)中國(guó)大陸架實(shí)際情況的半潛式鉆井平臺(tái)，3個(gè)單位的設(shè)計(jì)人員收集了大量的水文氣象資料，并通過深入實(shí)際的調(diào)查研究，對(duì)5種方案進(jìn)行了嚴(yán)格篩選，最后正式確定采用矩形半潛式鉆井平臺(tái)的方案。其主要性能參數(shù)為；工作水深35～200米，最大鉆井深度6000米。

1984年6月25日上午，“勘探3”號(hào)在中國(guó)最大的拖輪“德大”號(hào)的拖引下，離開上海港到東海溫州灣外的海域進(jìn)行各種性能試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，“勘探3”號(hào)輻射狀錨泊系統(tǒng)布置合理，十分適應(yīng)該平臺(tái)的精確定位和作業(yè)。其間“勘探3”號(hào)在試驗(yàn)的狂風(fēng)巨浪中接受了中國(guó)船舶檢驗(yàn)局和美國(guó)ABS船級(jí)社的入級(jí)簽證，美國(guó)船級(jí)社的日籍驗(yàn)船師木下博敏把“勘探3”號(hào)稱作為中國(guó)現(xiàn)代海上工程的標(biāo)志。國(guó)外一般海洋鉆探公司獲悉中國(guó)有這樣高質(zhì)量的鉆井平臺(tái)后，紛紛前來探詢租用或合資經(jīng)營(yíng)“勘探3”號(hào)鉆探承包作業(yè)的可能性。

世界海洋石油的勘探開發(fā)主要集中在靠近陸地的稱之為大陸邊緣的部分。大陸邊緣又分為大陸架、大陸坡和大陸隆三部分。中國(guó)大陸架是世界最寬的大陸架之一，總面積473萬平方千米。據(jù)有關(guān)專家估計(jì)僅大陸架石油地質(zhì)儲(chǔ)量約250億噸，天然氣80000億立方米。如果再考慮整個(gè)大陸邊緣，其發(fā)展前景更不可限量。根據(jù)1994年的數(shù)據(jù)，中國(guó)海上采集地震測(cè)線57萬公里，打探井363口，發(fā)現(xiàn)油氣構(gòu)造88個(gè)，獲得石油地質(zhì)儲(chǔ)量11.88億噸、天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量1800億立方米，年產(chǎn)量達(dá)到了647萬噸。年產(chǎn)油量2500萬噸，年產(chǎn)氣量約50億立方米。

2008年6月6日，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司宣布：全球最大的座底式鉆井平臺(tái)——中油海三號(hào)座底式鉆井平臺(tái)安全抵達(dá)冀東南堡油田。該平臺(tái)投用后，將大大提高中國(guó)石油灘海地區(qū)勘探開發(fā)的能力。中油海三號(hào)是由中國(guó)石油海洋公司與上海708所聯(lián)合研制，由山海關(guān)造船廠制造。該平臺(tái)長(zhǎng)78.4米，寬41米，上甲板高20.9米，空船總重量5888噸，適合10米以內(nèi)水深的海上作業(yè)，是全球最大的座底式鉆井平臺(tái)。中國(guó)石油海洋公司組建于2004年11月，2006年，公司在渤海灣三個(gè)油田海上鉆完井17口，試油試采11.2萬噸，動(dòng)用自有船舶8艘、外雇船舶19艘，安全完成了19次海上平臺(tái)的拖航、移位。中國(guó)石油海洋公司已擁有各類移動(dòng)式平臺(tái)七座，包括五座自升式鉆井平臺(tái)和兩座生活平臺(tái)，還有正在新加坡建造三座自升式鉆井平臺(tái)，預(yù)計(jì)將于2008—2009年間陸續(xù)完成。

中國(guó)正在設(shè)計(jì)、建造的超深水鉆井平臺(tái)（船）主要有：

一、由708所與上海外高橋造船廠設(shè)計(jì)、建造3000米工作水深的半潛式鉆井平臺(tái)。

二、中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司大連造船新廠建造了BG9000型4艘超深水半潛式鉆井平臺(tái)。

三、由中國(guó)與韓國(guó)合資的江蘇韓通船舶重工有限公司承擔(dān)建造、舍凡鉆井公司（Sevan Drilling)擁有的“舍凡鉆工（Sevan Driller)”號(hào)半潛式平臺(tái)，工作水深達(dá)當(dāng)前創(chuàng)世界紀(jì)錄的12500英尺（3810米）；中部具有雙井架的、鉆深能力亦達(dá)當(dāng)前創(chuàng)世界紀(jì)錄的40000英尺（12200米）超深井鉆機(jī)；是世界第一艘SSP（即舍凡穩(wěn)定性（減搖）鉆井平臺(tái)）。

四、由上海船廠與美國(guó)Frontter公司簽訂于2007年3季末以后開始建造4-5萬噸動(dòng)力定位深水鉆井船。

以上均是中國(guó)垮入超深水鉆井平臺(tái)建造的重要標(biāo)志，中國(guó)在建造平臺(tái)、船體噸位總量方面僅次于韓國(guó)而居世界第2位，但在自行設(shè)計(jì)建造用于平臺(tái)、船上的主機(jī)、特別是浮式鉆井專用設(shè)備方面幾乎還是空白，這需要國(guó)內(nèi)海洋裝備企業(yè)瞄準(zhǔn)世界頂尖水平繼續(xù)努力?！?五、 “海洋石油981”是中國(guó)首次自主設(shè)計(jì)、建造的第六代3000米深水半潛式鉆井平臺(tái)，代表了當(dāng)今世界海洋石油鉆井平臺(tái)技術(shù)的最高水平，堪稱海工裝備里的“航空母艦2100433B

（1）移動(dòng)式平臺(tái)： 坐底式平臺(tái)、自升式平臺(tái)、鉆井船、半潛式平臺(tái)、張力腿式平臺(tái)、牽索塔式平臺(tái)

（2）固定式平臺(tái)：導(dǎo)管架式平臺(tái)、混凝土重力式平臺(tái)、深水順應(yīng)塔式平臺(tái)固定式鉆井平臺(tái)大都建在淺水中，它是借助導(dǎo)管架固定在海底而高出海面不再移動(dòng)的裝置，平臺(tái)上面鋪設(shè)甲板用于放置鉆井設(shè)備。支撐固定平臺(tái)的樁腿是直接打入海底的，所以，鉆井平臺(tái)的穩(wěn)定性好，但因平臺(tái)不能移動(dòng)，故鉆井的成本較高。

為解決平臺(tái)的移動(dòng)性和深海鉆井問題，又出現(xiàn)了多種移動(dòng)式鉆井平臺(tái)，主要包括：坐底式鉆井平臺(tái)、自升式鉆井平臺(tái)、鉆井浮船和半潛式鉆井平臺(tái)。

坐底式鉆井平臺(tái)又叫鉆駁或插樁鉆駁，適用于河流和海灣等30m以下的淺水域。坐底式平臺(tái)有兩個(gè)船體，上船體又叫工作甲板，安置生活艙室和設(shè)備，通過尾郡開口借助懸臂結(jié)構(gòu)鉆井；下部是沉墊，其主要功能是壓載以及海底支撐作用，用作鉆井的基礎(chǔ)。兩個(gè)船體間由支撐結(jié)構(gòu)相連。這種鉆井裝置在到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)后往沉墊內(nèi)注水，使其著底。因此從穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)方面看，作業(yè)水深不但有限，而且也受到海底基礎(chǔ)（平坦及堅(jiān)實(shí)程度）的制約。所以這種平臺(tái)發(fā)展緩慢。然而中國(guó)渤海沿岸的勝利油田、大港油田和遼河油田等向海中延伸的淺海海域，潮差大而海底坡度小，對(duì)于開發(fā)這類淺海區(qū)域的石油資源，坐底式平臺(tái)仍有較大的發(fā)展前途。80年代初，人們開始注意北極海域的石油開發(fā)，設(shè)計(jì)、建造極區(qū)坐底式平臺(tái)也引起海洋工程界的興趣。已有幾座坐底式平臺(tái)用于極區(qū)，它可加壓載坐于海底，然后在平臺(tái)中央填砂石以防止平臺(tái)滑移，完成鉆井后可排出壓載起浮，并移至另一井位。

自升式鉆井平臺(tái)由平臺(tái)、樁腿和升降機(jī)構(gòu)組成，平臺(tái)能沿樁腿升降，一般無自航能力。工作時(shí)樁腿下放插入海底，平臺(tái)被抬起到離開海面的安全工作高度，并對(duì)樁腿進(jìn)行預(yù)壓，以保證平臺(tái)遇到風(fēng)暴時(shí)樁腿不致下陷。完井后平臺(tái)降到海面，拔出樁腿并全部提起，整個(gè)平臺(tái)浮于海面，由拖輪拖到新的井位。1953年美國(guó)建成第一座自升式平臺(tái)，這種平臺(tái)對(duì)水深適應(yīng)性強(qiáng)，工作穩(wěn)定性良好，發(fā)展較快，約占移動(dòng)式鉆井裝置總數(shù)的1/2。中國(guó)自行制造的自升式鉆井平臺(tái)“渤海一號(hào)”平臺(tái)的四根樁腿是由圓形的鋼管做成的，樁腿的高度有七十多米，升降裝置是插銷式液壓控制機(jī)構(gòu)。該型鉆井平臺(tái)造價(jià)較低、運(yùn)移性好、對(duì)海底地形的適應(yīng)性強(qiáng)，因而，中國(guó)海上鉆井多使用自升式鉆井平臺(tái)。

鉆井平臺(tái)樁腿的高度總是有限的，為解決在深海區(qū)的鉆井問題，又出現(xiàn)了漂浮在海面上的鉆井船。

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。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。

半潛式鉆井平臺(tái)（SEMI）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)。半潛式鉆井平臺(tái)已經(jīng)經(jīng)歷了第一代到第六代的歷程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)有深水自升式鉆井平臺(tái)65艘，大部分工作在墨西哥灣和北海。其運(yùn)營(yíng)商主要為美國(guó)石油公司。

牽索塔式鉆井平臺(tái)得名于它支撐平臺(tái)的結(jié)構(gòu)如一桁架式的塔，該塔用對(duì)稱布置的纜索將塔保持正浮狀態(tài)。在平臺(tái)上可進(jìn)行通常的鉆井與生產(chǎn)作業(yè)。原油一般是通過管線運(yùn)輸，在深水中可用近海裝油設(shè)施進(jìn)行輸送。牽索塔式平臺(tái)比導(dǎo)管架式平臺(tái)、重力式平臺(tái)更適合于深水海域作業(yè)，它的應(yīng)用范圍在200米～650米。

固定平臺(tái)包括導(dǎo)管架式平臺(tái)、混凝土重力式平臺(tái)、深水順應(yīng)塔式平臺(tái)等。鋼質(zhì)導(dǎo)管架式平臺(tái)使用水深一般小于300米，通過打樁的方法固定于海底，它是海上油田使用廣泛的一種平臺(tái)。自1947年第一次被用在墨西哥灣6米水域以來，發(fā)展十分迅速，到1978年，其工作水深達(dá)到312米，世界上大于300米水深的導(dǎo)管架平臺(tái)有7座。

混凝土重力式平臺(tái)的底部通常是一個(gè)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著甲板結(jié)構(gòu)，在平臺(tái)底部的巨大基礎(chǔ)中被分隔為許多圓筒型的貯油艙和壓載艙，這種平臺(tái)的重量可達(dá)數(shù)十萬噸，正是依靠自身的巨大重量，平臺(tái)直接置于海底。已有大約20座混凝土重力式平臺(tái)用于北海。不過由于混凝土平臺(tái)自重很大，對(duì)地基要求很高，使用受到限制。

固定平臺(tái)的鉆井模塊既可以放到固定平臺(tái)上，也可以采用移動(dòng)式平臺(tái)，但是上部模塊價(jià)格比較貴，一套要好幾億美元以上，所以一般都可以移植到移動(dòng)式上面，一般是打一槍換一個(gè)地方。

張力腿式鉆井平臺(tái)（TLP）是利用繃緊狀態(tài)下的錨索產(chǎn)生的拉力與平臺(tái)的剩余浮力相平衡的鉆井平臺(tái)或生產(chǎn)平臺(tái)。

張力腿式鉆井平臺(tái)也是采用錨泊定位的，但與一般半潛式平臺(tái)不同。其所用錨索繃緊成直線，不是懸垂曲線，鋼索的下端與水底不是相切的，而是幾乎垂直的。用的是樁錨（即打入水底的樁為錨）或重力式錨（重塊）等，不是一般容易起放的抓錨。張力腿式平臺(tái)的重力小于浮力，所相差的力量可依靠錨索向下的拉力來補(bǔ)償，而且此拉力應(yīng)大于由波浪產(chǎn)生的力，使錨索上經(jīng)常有向下的拉力，起著繃緊平臺(tái)的作用。張力腿式平臺(tái)自1954年提出設(shè)想以來，迄今已有40年的歷史。

作用于張力腿式鉆井平臺(tái)上的各種力并不是穩(wěn)定不變的。在重力方面會(huì)因載荷與壓載水的改變而變化；浮力方面會(huì)因波浪峰谷的變化而增減；擾動(dòng)力方面因風(fēng)浪的擾動(dòng)會(huì)在垂向與水平方向產(chǎn)生周期變化，所以張力腿的設(shè)計(jì)，必須周密考慮不同的載荷與海況。對(duì)于平臺(tái)的水下構(gòu)件，不論垂向或水平的，都會(huì)因波浪的波峰與波谷的作用而產(chǎn)生影響，因此如何選取水下構(gòu)件的形狀與尺度，使波浪擾動(dòng)力的作用為最小，減小平臺(tái)在波浪中的運(yùn)動(dòng)以及錨索上的周期性載荷，是張力腿式平臺(tái)的研究課題之一。一般張力腿式平臺(tái)的重心高、浮心低，非錨泊情況時(shí)要求初穩(wěn)性高為正值，為此要求穩(wěn)心半徑大或水線面的慣性矩大，這樣在平臺(tái)發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)，仍能正浮于水面。要求達(dá)到此目的，就要把立柱設(shè)計(jì)得較粗，這樣必然會(huì)使平臺(tái)在波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)較大。也有一種把立柱設(shè)計(jì)得很細(xì)，雖然初穩(wěn)性高可能出現(xiàn)負(fù)值，但在錨索拉力的作用下也是穩(wěn)定的。這種平臺(tái)在波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)較小，造價(jià)也可能低些，不過安全性差些。

世界現(xiàn)代石油工業(yè)最早誕生于美國(guó)賓西法尼亞州的泰特斯維爾村。一個(gè)叫喬治·比爾斯的人于1855年請(qǐng)美國(guó)耶魯大學(xué)西利曼教授對(duì)石油進(jìn)行了化學(xué)分析，得出了石油能夠通過加熱蒸餾分離成幾個(gè)部分，每個(gè)部分都含有碳和氫的成分，其中一種就是高質(zhì)量的用以發(fā)光照明的油。1858年比爾斯請(qǐng)德雷克上校帶人打井，1859年8月27日在鉆至69英尺時(shí)，終于獲得到了石油。從此，利用鉆井獲取石油、利用蒸餾法煉制煤油的技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，現(xiàn)代石油工業(yè)誕生了?！‰S著人類對(duì)石油研究的不斷深入，到了20世紀(jì)，石油不僅成為現(xiàn)代社會(huì)最重要的能源材料，而且其五花八門的產(chǎn)品已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)角落，被人們稱為“黑色的金子”，“現(xiàn)代工業(yè)的血液”，極大地推動(dòng)了人類現(xiàn)代文明的進(jìn)程。高額的石油利潤(rùn)極大推動(dòng)了石油勘探開采活動(dòng)，除了陸地石油勘探外，對(duì)于海洋石油資源的開發(fā)也日益深入。近海石油的勘探開發(fā)已有100多年的歷史。1897年，在美國(guó)加州Summer land灘的潮汐地帶上首先架起一座76.2米長(zhǎng)的木架，把鉆機(jī)放在上面打井，這是世界上第一口海上鉆井。1920年委內(nèi)瑞拉搭制了木制平臺(tái)進(jìn)行鉆井。1936年美國(guó)為了開發(fā)墨西哥灣陸上油田的延續(xù)部分，鉆成功第一口海上油井并建造了木制結(jié)構(gòu)生產(chǎn)平臺(tái)，兩年后，于1938年成功地開發(fā)了世界上第一個(gè)海洋油田。第二次世界大戰(zhàn)后，木制結(jié)構(gòu)平臺(tái)改為鋼管架平臺(tái)。1964-1966年英國(guó)、挪威在水深超過100米、浪高達(dá)到30米、最高風(fēng)速160千米/小時(shí)、氣溫至零下且有浮冰的惡劣條件下，成功地開發(fā)了北海油田。標(biāo)志著人們開發(fā)海上油田的技術(shù)已臻成熟。已有80多個(gè)國(guó)家在近海開展石油商業(yè)活動(dòng)，原油產(chǎn)量占世界石油總產(chǎn)量的30%左右。1897年，在世界上第一口海上鉆井的旁邊，美國(guó)人威廉姆斯在同一個(gè)地方造了一座與海岸垂直的棧橋，鉆機(jī)、井架等放在上面鉆井。由于棧橋與陸地相連，物資供應(yīng)就方便多了。另外，鉆機(jī)在棧橋上可以隨意浮動(dòng)，從而在一個(gè)棧橋上可打許多口井。在海邊搭架子，造棧橋基本上是陸地的延伸，與陸地鉆井沒有差別。能否遠(yuǎn)離岸邊在更深的海里鉆井呢？　1932年，美國(guó)得克薩斯公司造了一條鉆井駁船“Mcbride”，上面放了幾只錨，到路易斯安那州Plaquemines地區(qū)“Garden”島灣中打井。這是人類第一次“浮船鉆井”，即這個(gè)駁船在平靜的海面上漂浮著，用錨固定進(jìn)行鉆井。但是由于船上裝了許多設(shè)備物資器材，在鉆井的時(shí)候，該駁船就坐到海底了。從此以后，就一直用這樣的方式進(jìn)行鉆探。這就是第一艘坐底式鉆井平臺(tái)。同年，該公司按設(shè)計(jì)意圖建造了一條坐底式鉆井駁船“Gilliasso”。1933年這艘駁船在路易斯安那州Pelto湖打了“10號(hào)井”，鉆井進(jìn)尺5700英尺。以后的許多年，設(shè)計(jì)和制造了不同型號(hào)的許多坐底式鉆井駁船，如1947年，john hayward設(shè)計(jì)的一條“布勒道20號(hào)”，平臺(tái)支撐件高出駁船20多米，平臺(tái)上備有動(dòng)力設(shè)備、泵等。它的使用標(biāo)志著現(xiàn)代海上鉆井業(yè)的誕生。

由于經(jīng)濟(jì)原因，自升式鉆井平臺(tái)開始興起，濱海鉆井承包商們認(rèn)識(shí)到在40英尺或更深的水中工作，升降系統(tǒng)的造價(jià)比坐底式船要低得多。自升式鉆井平臺(tái)的腿是可以升降的，不鉆井時(shí)，把腿升高，平臺(tái)坐到水面，拖船把平臺(tái)拖到工區(qū)，然后使腿下降伸到海底，再加壓，平臺(tái)升到一定高度，脫離潮、浪、涌的影響，得以鉆井。1954年，第一條自升式鉆井船“迪龍一號(hào)”問世，12個(gè)圓柱形樁腿。隨后幾條自升式鉆井平臺(tái)，皆為多腿式。1956年造的“斯考皮號(hào)”平臺(tái)是第一條三腿式的自升式平臺(tái)，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒輪沿樁腿上的齒條升降船體，樁腿為×架式。1957年制造的“卡斯二號(hào)”是帶有沉墊和4條圓柱形樁腿的平臺(tái)?！‰S著鉆井技術(shù)的提高，在一個(gè)鉆井平臺(tái)上可以打許多口井而鉆井平臺(tái)不必移動(dòng)，特別是近海的開發(fā)井。這樣，固定式平臺(tái)也有發(fā)展。固定式平臺(tái)就是建立永久性鉆井平臺(tái)，大都是鋼結(jié)構(gòu)，打樁，然后升出海面；也有些是水泥結(jié)構(gòu)件。至今工作水深最深的固定平臺(tái)是“Cognac”，它能站立在路易斯安那州近海318米水深處工作。

1953年，Cuss財(cái)團(tuán)造成的“Submarex”鉆井船是世界第一條鉆井浮船，它由海軍的一艘巡邏艦改裝建成，在加州近海3000尺水深處打了一口取心井。1957年，“卡斯一號(hào)”鉆井船改裝完畢，長(zhǎng)78米，寬12.5米，型深4.5米，吃水3米，總噸位3000噸，用6臺(tái)錨機(jī)和6根鋼纜把船系于浮筒上。用浮船鉆井會(huì)帶來一系列問題，由于波浪、潮汐至少給船帶來三種運(yùn)動(dòng)，即漂移、搖晃、上下升沉，鉆頭隨時(shí)可能離開井底，泥漿返回漏失，鉆遇高壓油氣大直徑的導(dǎo)管伸縮運(yùn)動(dòng)而不能耐高壓等等。這樣就把防噴器放到海底。該船首先使用簡(jiǎn)易的水下設(shè)備，從而把浮船鉆井技術(shù)向前推進(jìn)了一步?！「〈@井的特點(diǎn)是比較靈活，移位快，能在深水中鉆探，比較經(jīng)濟(jì)。但它的缺點(diǎn)是受風(fēng)浪海況影響大，穩(wěn)定性相對(duì)較差，給鉆井帶來困難。

1962年，殼牌石油公司用世界上第一艘“碧水一號(hào)”半潛式鉆井船鉆井成功?！氨趟惶?hào)”原來是一條坐底式平臺(tái)，工作水深23米。當(dāng)時(shí)為了減少移位時(shí)間，該公司在吃水12米的半潛狀態(tài)下拖航。在拖航過程中，發(fā)現(xiàn)此時(shí)平臺(tái)穩(wěn)定，可以鉆井，這樣就受到了啟示，后把該平臺(tái)改裝成半潛式鉆井平臺(tái)。1964年7月，一條專門設(shè)計(jì)的半潛式平臺(tái)“碧水二號(hào)”在加州開鉆了。第一條三角形的半潛式平臺(tái)是1963年完工的“海洋鉆工號(hào)”，第二條是1965年完工的“賽德柯135”。

隨著海上鉆井的不斷發(fā)展，人類把目光移向更深的海域。半潛式鉆井平臺(tái)就充分顯示出它的優(yōu)越性，在海況惡劣的北海，更是稱雄，與之配套的水下鉆井設(shè)備也有發(fā)展，從原來簡(jiǎn)單型逐漸趨于完善。半潛式鉆井平臺(tái)的定位一般都是用錨系定位的，而深海必須使用動(dòng)力定位。第一條動(dòng)力定位船是“Cussl”，能在12000英尺水深處工作，獲取600英尺的巖心。以后出現(xiàn)了動(dòng)力定位船“格洛瑪·挑戰(zhàn)者號(hào)”，它于1968年投入工作，一直用于大洋取心鉆井。世界上真正用于海上石油勘探的第一條動(dòng)力定位船是1971年建成的“賽柯船445”鉆井船，工作水深在動(dòng)力定位時(shí)可達(dá)600米以上?！“霛撌狡脚_(tái)有自航和非自航的。動(dòng)力定位船所配套的水下設(shè)備是無導(dǎo)向繩的水下鉆井設(shè)備。后來，鉆井平臺(tái)又有新的型式出現(xiàn)。如張力腿平臺(tái)和“Spar”?？茖W(xué)在進(jìn)步，時(shí)代在發(fā)展，海上鉆井技術(shù)也在飛速發(fā)展，人們已向更深的海域進(jìn)軍，無論是鉆井井深、鉆井水深、鉆井效率都有新的世界紀(jì)錄出現(xiàn)。

坐底式鉆井平臺(tái)工作原理是利用其浮體（沉墊或穩(wěn)定立柱）灌水下沉，用幾個(gè)立柱支承固定高度的上層平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)作業(yè)完成后，排除浮體（潛體）中的水而起浮，轉(zhuǎn)移到另一個(gè)作業(yè)點(diǎn)。該種平臺(tái)名稱較多，中國(guó)海上移動(dòng)式鉆井平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范中將它稱為坐底式鉆井平臺(tái)，是從它的接地方式而命名的，反映了坐底工作的特點(diǎn)，應(yīng)成為它的正式名稱，但也有些稱以及可沉式或沉浮式，以及固定甲板高度式。

坐底式鉆井平臺(tái)是海上移動(dòng)式平臺(tái)中產(chǎn)生最早的一種。早期的鉆探作業(yè)是將鉆井設(shè)備安裝在駁船上，然后下沉坐在海底進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。由于駁船型深有限，工作水深很淺，而且它抗風(fēng)、浪能力很差，很快就被后來的沉墊坐底式和格管坐底式所代替，形成現(xiàn)代的坐底式鉆井平臺(tái)，由上部平臺(tái)、下部結(jié)構(gòu)和立柱支撐結(jié)構(gòu)三個(gè)主要部分組成。

自升式鉆井平臺(tái)包括很多通用的結(jié)構(gòu)，最大的不同在于樁腿結(jié)構(gòu)、升降系統(tǒng)、樁腿與船體之間的載荷傳遞系統(tǒng)。

自升式鉆井平臺(tái)沉墊式樁靴式

沉墊式將自升式鉆井平臺(tái)的所有樁腿固定在一個(gè)樁基系統(tǒng)上。沉墊式樁基結(jié)構(gòu)主要有兩大優(yōu)勢(shì)：第一，面積更大，因此所受軸向壓力小于樁靴結(jié)構(gòu)，這在土質(zhì)不能承受較大軸向壓力時(shí)顯得尤為重要。第二，在漂浮拖航模式下，沉墊式樁基提供更大浮力，相應(yīng)提高了鉆井平臺(tái)的載重能力。

沉墊式樁基結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是對(duì)于不平坦或具有較大斜面的海底并不適用。

帶有獨(dú)立樁靴的樁基結(jié)構(gòu)的樁靴數(shù)量與樁腿數(shù)量相同。樁靴式樁基結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠適應(yīng)不同的海底地形。除此之外，樁靴的壓載并沒有嚴(yán)格的順序要求。

目前，主流自升式平臺(tái)多采用樁靴式樁基系統(tǒng)，避免了在軟土層地區(qū)作業(yè)時(shí)樁腿插入太長(zhǎng)影響作業(yè)深度，同時(shí)也提高了插樁和拔樁作業(yè)時(shí)安全性，一般這種樁靴底部會(huì)做成突起的過渡形狀，像一個(gè)小錐形的頭部，方便入泥的功用，樁靴上一般自身帶有沖樁系統(tǒng)。

自升式鉆井平臺(tái)圓柱式

所有的自升式鉆井平臺(tái)都具有樁腿結(jié)構(gòu)。樁腿結(jié)構(gòu)的作用是保證船體升離水面到一定高度而不必承受波浪載荷。樁腿結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：圓柱式和桁架式。

圓柱式樁腿適用于作業(yè)水深小于300英尺，當(dāng)水深大于300英尺時(shí)通常使用桁架式樁腿結(jié)構(gòu)。

圓柱式樁腿結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢(shì)在于體積較小，占用較少的甲板面積，因而建造工藝比較簡(jiǎn)單。桁架式樁腿結(jié)構(gòu)由弦管及撐管構(gòu)成。

該系統(tǒng)根據(jù)修井現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，以及各個(gè)修井工藝的目的要求，將整個(gè)鉆井平臺(tái)進(jìn)行三維可視化，結(jié)合三維交互仿真的表現(xiàn)特點(diǎn)，達(dá)到真實(shí)有效的教學(xué)、培訓(xùn)、演練和實(shí)驗(yàn)的目的。