半潛式海洋鉆井平臺的發(fā)展

4.半潛式海洋鉆進(jìn)平臺的發(fā)展隨著陸地資源的日益枯竭，石油天然氣開采已經(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200?6000m,因而廣闊的深海領(lǐng)域必將是未來能源開發(fā)的主戰(zhàn)場。半潛式海洋鉆井平臺具有極強(qiáng)的抗-K浪能力、優(yōu)良的運(yùn)動性能、巨大的甲板面積和裝載容量、高效的作業(yè)效率等特點(diǎn)，其在深海能源開采中具有其他形式平臺無法比擬的優(yōu)勢。4.1潛式鉆井平臺的發(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誕生到目前，半潛式鉆井平臺經(jīng)歷了6個發(fā)展階段。第1代半潛式鉆井平臺出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代中后期，由座底式平臺演變而來，這個時期平臺作業(yè)水深為90?180m，采用錨泊定位。1961年誕生的OceanDriller為3立柱結(jié)構(gòu)，甲板呈V字形；BlueWater鉆井公司擁有的RigNO.1半潛式平臺為4立柱結(jié)構(gòu)，該平臺為Shell公司設(shè)計(jì)；1966年Sedco135半潛式平臺為12根立柱，為FriedeGoldman公司設(shè)計(jì)，這個時期的平臺結(jié)構(gòu)布局大多不合理，設(shè)備自動化程度低。20世紀(jì)70年代，出現(xiàn)了以BulfordDolphin，OceanBaroness，NobleTheraldMartin等為代表的第2代半潛式鉆井平臺，這類平臺作業(yè)水深180?600m，鉆深能力以6096m（20000英尺）和7620m（25000英尺）兩種為主，采用錨泊定位，設(shè)備操作自動化程度不高。1980?1985年，以Sedco714，AtwoodHunter，AtwoodEagle，AtwoodFalcon等為代表的第3代半潛式鉆井平臺出現(xiàn)，此時平臺作業(yè)水深450?1500m，鉆深以7620m（25000英尺）為主，采用錨泊定位，結(jié)構(gòu)較為合理，操作自動化程度不高。以JackBatesoNobleAmo$Runner，NoblePaulRomano，NobleMaxSmith為代表的第4代半潛式鉆井平臺出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代末，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化鉆臺甲板機(jī)械，設(shè)備能力與甲板可變載荷都有提高。2000—2005年期間，出現(xiàn)了以O(shè)ceanRover，SedcoEnergy，SedcoExpress為代表的第5代半潛式鉆井平臺，其作業(yè)水深達(dá)1800?3600m，鉆深能力在7620?11430m（25000?37500英尺）之間，采用動力定位為主，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代半潛式鉆井平臺相繼誕生，如Scarabeo9，AkerH6e，GVA7500MSCDSS21等。第6代半潛式鉆井平臺作業(yè)水深達(dá)2550?3600m，多數(shù)為3048m，鉆深大于9144m（30000英尺），采用動力定位，船體結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化，可變載荷更大，配備自動排管等高效作業(yè)設(shè)備，能適應(yīng)極其惡劣的海洋環(huán)境。第6代平臺比以往鉆井平臺更先進(jìn)的設(shè)計(jì)在于采用了雙井VI作業(yè)方式，即相對于陸地鉆機(jī)而言，該平臺鉆機(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)，雖然平臺的投資有所增加，但是對于深海鉆井作業(yè)效率的提高是顯著的，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%的時間。隨著作業(yè)水深的逐漸加大，半潛式鉆井平臺鉆機(jī)能力也逐漸加大，需要的絞車、泥漿泵、頂驅(qū)、轉(zhuǎn)盤能力均相應(yīng)提高。目前，半潛式鉆井平臺頂驅(qū)以美國國民油井Varco公司、加拿大Canrig以MatimeHydraulics公司的產(chǎn)品為主，僅就技術(shù)和使用情況來說，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國外研制現(xiàn)狀半潛式鉆井平臺的設(shè)計(jì)技術(shù)含量極高。目前國際上設(shè)計(jì)半潛式鉆井平臺的公司主要有:美國的Friede&Goldman公司，挪威的AkerKvaerner公司、新加坡的HaraldFrigstad工程設(shè)計(jì)公司、挪威的GlobalMaritime公司、瑞典的GAV咨詢公司、荷蘭的海洋結(jié)構(gòu)咨詢公司、美國的J.RayMcDermott公司和新加坡的吉寶公司（KeppelFELS）等。半潛式鉆井平臺的建造工程非常龐大，周期長，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的公司主要有新加坡的吉寶公司和SembCorp海洋公司、韓國的三星重工公司和大宇造船海洋工程公司、美國的FrriedeGoldman近海公司、挪威的Aker集團(tuán)。近年來，隨著國外造船任務(wù)的日益增長，部分平臺建造也轉(zhuǎn)移到中國，如煙臺萊佛士船業(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，該系列平臺工作水深2500m，鉆深能力9144m，屬于第5代平臺。4.1.3國內(nèi)研制現(xiàn)狀我國海洋油氣開發(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)國家仍存在較大差距，尤其是半潛式平臺技術(shù)方面的差距更為明顯。1984年，我國第1臺半潛式平臺一一勘探3號誕生，由中國船舶與海洋工程設(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。該平臺為非自航半潛式鉆井平臺，工作水深35?200m，最大鉆井深度6000m，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)備主要由美國大陸EMSCO公司供應(yīng)，泥漿泵為2臺FB-1300型三缸單作用泵。近年來，通過購買舊船方式，我國新增了數(shù)座半潛式鉆井平臺。中海油擁有南海2號、南海5號、南海6號；中石化的勘探4號為AkerH-3、Friede&Goldman公司設(shè)計(jì)的第3代半潛式平臺，這幾座平臺的工作水深除勘探4號為600m左右，其余均小于500m，鉆井深度為7620m（25000英尺），服役均在20a以上。目前我國南海深水區(qū)域已有重大的油氣發(fā)現(xiàn)，但受深水鉆井裝備的限制，開發(fā)進(jìn)展緩慢，為此，我國已經(jīng)將“深水半潛式鉆井船設(shè)計(jì)與建造關(guān)鍵技術(shù)”列為國家863項(xiàng)目。中海油和美國F&G公司正在聯(lián)合研制CNOOCSemisubTBNI號半潛式平臺，該平臺最大作業(yè)水深3000m，最大鉆井深度10000m，屬于第6代半潛式平臺。4.2潛式鉆井平臺研究熱點(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)、動力錨道等，以提高工作效率，是研制半潛式鉆井平臺的關(guān)鍵。b） 升沉補(bǔ)償系統(tǒng)在深海鉆井作業(yè)過程中為了保持鉆頭恒定接觸井底，必須設(shè)法補(bǔ)償平臺由于風(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，因此必須采用可靠的定位方法對其進(jìn)行定位。半潛式平臺的定位方式主要有錨泊定位和動力定位2種，當(dāng)水深大于1500m時，多采用動力定位的方式。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)備控系兀■等Oe）平臺設(shè)備集成控制：平臺設(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)建一個數(shù)字化、智能化的控制平臺。4.3結(jié)語目前深海鉆探作業(yè)呈迅猛的增長趨勢，導(dǎo)致半潛式鉆井平臺供不應(yīng)求，研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的半潛式鉆井