科学研究

走进海洋工程

日期:2020-09-16    阅读:1654   

一、半潜式钻井平台

       半潜式钻井平台是从坐底式演化来的,但也有设计成既可坐在海底作业,也可半潜作业的平台。其在非工作状态,下船体漂浮在海面上,被拖往工区定位后,抛锚,在压载舱内灌水,下潜到一定工作水深,(一般为20m),成为半潜状态,其主甲板的底面距离海平面尚有10m的间隙,因此可避免海浪拍击。

       由于平台有相当一部分浸没在水中,受涌浪影响面积又小,横摇和纵摇的幅度均很小,所以相对来说,半潜式平台作业稳性较好。而影响较大的运动是升沉,即垂直运动。钻柱受力和钻头的钻压受到影响。因此,平台必须装设升沉补偿器,以使钻井像陆地一样正常进行。

        半潜式钻井平台有多种设计型式,特别是早期,型式多样。现在趋向结构简单,容易制造,抗风浪能力强。半潜式平台除了作业稳定性好之外,装载量大、运移性好,能适应深水作业。目前,全世界共有248座半潜式平台分布在各个海域作业。我国也有近十座半潜式钻井平台分布在全球海域作业。

“勘探三号”,我国第一艘自行研究、设计、制造的半潜式钻井平台,出厂30年,转战国内外,为我国的海洋油气业立下了赫赫战功。

 

二、导管架式平台

       陆地和海底地下都有油气,于是,人们的勘探步伐逐渐从陆上就走向海里。最初在海里钻井是从浅水海边开始的,在海里搭木架,把钻机放在上面打井,后来改成钢架。离岸远一点就造固定式平台,钻井也如同在陆地上钻井一样。最初的固定平台大部分都是钢结构的。但也有一些是水泥与钢结构混合制成。但当工作水深超过100m后,固定式采油平台造价越来越高且又不能移动,作为打探井用的钻井平台就不合适了,导管架平台就应运而生了。

       导管架式平台是目前浅海油气勘探开发的主力装备,具有稳定性好、技术成熟、造价低廉等优点。但缺点是不能移动,无法重复使用,目前大多用于100m水深之内。我国大陆架由于水浅,导管架式平台适合我国国情。

在渤海油田作业的修井和生活采油导管架平台

 

三、FPSO-浮式生产储油和卸油系统

       FPSO,即浮式生产储卸油装置。FPSO由锚系到海底的大型油轮型驳船构成。FPSO通常与井口平台或海底采油系统组成一个完整的采油、原油处理、储油和卸油系统。其作业原理是:通过海底输油管线接受从海底油井中采出的原油,并在船上进行初步处理,然后储存在货油舱内,最后通过船艉卸载系统输往穿梭油船。FPSO 发展迅速,我国是全世界拥有FPSO最多的国家,近20多年来,在引进、消化、应用、研制的基础上,技术不断创新,形成了自己的技术品牌—抗冰型和世界特有的超浅吃水型、抗台风型,已成功用于中外合作开发的油田,这说明我们在该领域的技术水平己达到世界先进水平。但不可否认的是,我们在该领域的一些单项技术与国外还有差距,特别是一些配套设备。

       随着深水油气田及边际油田的勘探开发不断发展,人们对FPSO的认知及不同海上油田的各种要求,FPSO也出现了新的设计理念,开拓了全新概念,FPSO的灵便多样,深海超大型的FPSO,LNG-FPSO,LPG-FPSO,FSRU等……都在不断涌现。

上海外高桥造船有限公司造的海洋石油111(用在番禺4-25-1油田)

 

四、生活支持平台

       海洋油气勘探开发的活跃和海洋工程装备市场的长期繁荣,使海上钻井的数量不断增加,各类钻井平台需求量也在增加。现在,人们对海上钻井工作的安全性和舒适性要求也越来越高。诸如低噪音的工作环境和居住条件。还设置必要的医疗设备、体育锻炼的器材和娱乐设施。 使在海上工作的员工身体健康得以维护。同时钻井和生活物资、备件、材料需大量储存,以确保钻井工作的顺利进行。另外平台上还配备了大起重量的吊机,保证海上各种作业的起吊和安装。

       因此它是多功能的平台,能为钻井、生产平台提供必需的钻井材料输送、生活物资储存、海上安装,又为工作人员居住、医疗、娱乐等提供必要的设施。

烟台来福士设计制造的“开拓勇士”号(Exploter lifter)

 

五、油气运输、储存、处理装备

       LNG运输船是在零下162摄氏度的低温下运输液化天然气的专用船舶,集中了当今世界最先进的造船技术,被誉为“皇冠上的明珠”。

LNG船的成功建造,是我国船舶工业发展史上的一个重要里程碑,标志着我国在LNG船设计、建造、关键设备国产化等方面均获得了重大突破。

       经过十年的奋斗,我国沪东中华造船厂终于造出了“皇冠上的明珠”,并包揽了迄今我国5个LNG能源引进项目中的16艘LNG船建造合同。目前已建成交付的6艘LNG船性能优异,运行良好。

       早在上世纪80年代末,江南造船厂曾建造出我国自行设计的第一艘3000立方米液化石油气船(LPG),以后不断推陈出新,逐步掌握了大型全冷式液化气船的设计以及关键制造技术,在LPG船研制方面位居世界前列,并建成了LEG(乙烯液化气)船。

沪东中华生产的14.7万立方米的LNG船“大鹏号”

 

六、自升式钻井平台

       自升式钻井平台是主体能自行至海面升降的移动式平台。它是由一个大的矩形或者三角形的船体和船体每个角上安装的桩腿组成。当处于漂浮状态的平台被拖到井位时,桩腿在升降机构(液压驱动或者电驱动)的作用下,向下运动插入海底,升降机构继续运动使船体抬起,直至抬到船体涌浪打不到的高度。(一般为10m左右),再施加一定的重量,使桩腿插牢海底。这样就可以如同在陆地上一样钻井了。等钻完井后,下降船体,拔桩升腿,拖航到新井位。

       由于自升式钻井平台既可移位,又能适应较深的作业水深,(通常作业水深几十米到120m左右,最深可达168m),作业机动性好,工作安全,操作费用较低的优点。因此其发展迅速,钻井平台数量占整个钻井装置数近乎60%还多。截至目前,自升式钻井平台总共有647座,主要分布在美国墨西哥湾、波斯湾、挪威北海、西非、南美、东南亚等海域。 在海洋钻井中发挥了主力军的作用。其缺点是桩腿长度有限,使其工作水深受到限制。

勘探二号自升式钻井平台

 

七、坐底式钻井平台

       坐底式钻井平台又称沼泽驳船或营地驳船。这类平台用于浅水作业,一般水深不超过20m。坐底式钻井平台有两个船体,上船体放置设备以及材料、人员住房,中部为支撑圆柱或者箱形柱,下船体称为沉箱。坐底式钻井平台像普通的驳船一样,拖到打井位置,然后在下船体灌水压载,坐到海底。下船体的设计能力能够经受住全部装置和钻井时的载荷。

       坐底式平台的优点是结构简单、投资较少、建造周期短、钻井时类似陆地钻井,固定牢靠,钻完井后在浅水中运移灵活,特别适用0-20m水深海床平坦的浅海海域钻井。其缺点是只能在浅海工作,另外就是座底掏空,沉垫座落海底后,水流作用产生海底被冲刷和掏空,造成平台倾斜和滑移。

       “中油海3号”座底式钻井平台是目前我国最先进的座底式钻井平台,也是目前世界上最大的座底式钻井平台。

中油海3号坐底式钻井平台

 

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