深水半潛式平臺(tái)-講課

深海半潛式鉆井平臺(tái)中國(guó)石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院徐興平1一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展1.半潛式鉆井平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀☆

1961年第一條半潛式鉆井平臺(tái)誕生☆

目前已發(fā)展到第六代超深水鉆井平臺(tái)☆

在全球現(xiàn)有鉆井平臺(tái)中,半潛式平臺(tái)約占1/6☆

全球在建鉆井平臺(tái)中,半潛式平臺(tái)1/32TRANSWORLD46BlueWaterRigNo.1(1961)OceanDriller(1961)Sedco135(1965)一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展1.1

第一代半潛式鉆井平臺(tái)

20世紀(jì)60年代作業(yè)水深小于100米結(jié)構(gòu)型式不太合理設(shè)備自動(dòng)化程度低31.2

第二代半潛式鉆井平臺(tái)一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展

20世紀(jì)70年代中后期作業(yè)水深達(dá)300米

VDL3000～4000S/T設(shè)備操作自動(dòng)化程度不高代表平臺(tái)：

南海2號(hào)

Sedco701/70241.3

第三代半潛式鉆井平臺(tái)一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展

20世紀(jì)80年代中期作業(yè)水深達(dá)500米

VDL約為4000S/T結(jié)構(gòu)較為合理，設(shè)備操作自動(dòng)化程度不高

20世紀(jì)80、90年代主力平臺(tái)，建造數(shù)量最多代表平臺(tái)：

南海5號(hào)南海6號(hào)AtwoodHunter5一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展1.4

第四代半潛式鉆井平臺(tái)

20世紀(jì)90年代末作業(yè)水深達(dá)1500米推進(jìn)器輔助定位配有部分自動(dòng)化鉆臺(tái)甲板機(jī)械設(shè)備能力與甲板可變載荷都有提高代表平臺(tái)：

JackBates

Scarabeo西方阿爾法6一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展1.5

第五代半潛式鉆井平臺(tái)

20世紀(jì)90年代末作業(yè)水深達(dá)2300米

VDL達(dá)7000MT

動(dòng)力定位為主，錨泊定位為輔配有全自動(dòng)化的司鉆房代表平臺(tái)：

DeepwaterHorizon

SedcoEnergy

Aker-H3.27一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展1.6

第六代半潛式鉆井平臺(tái)

21世紀(jì)初作業(yè)水深達(dá)3000米船體結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化，重量減輕配置雙井架

DP3動(dòng)力定位全自動(dòng)化控制的鉆井系統(tǒng)操作和甲板操作平臺(tái)可變載荷更大F&GExDAkerH-6eMSCDSS21GVA75008一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展序號(hào)船名獲得方式作業(yè)水深(米)建造日期購(gòu)入時(shí)間船齡建造地點(diǎn)1南海2號(hào)購(gòu)買(mǎi)舊船304.81974年1979年32挪威2南海5號(hào)購(gòu)買(mǎi)舊船4571983年1986年23挪威3南海6號(hào)購(gòu)買(mǎi)舊船4571982年1989年24瑞典4勘探3號(hào)國(guó)內(nèi)研制2001984年1994年22中國(guó)上海5勘探4號(hào)購(gòu)買(mǎi)舊船6101983年1994年23新加坡2.

國(guó)內(nèi)半潛式鉆井平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)海洋石油總公司現(xiàn)擁有15條鉆井平臺(tái)，其中3條為半潛式鉆井平臺(tái)。作業(yè)水深不超過(guò)500米，主要在中國(guó)近海海域進(jìn)行鉆井作業(yè)。國(guó)內(nèi)其他公司現(xiàn)擁有2條半潛式鉆井平臺(tái)。

國(guó)內(nèi)擁有的鉆井平臺(tái)船齡大部分都在22～32年之間，雖然目前這些平臺(tái)的設(shè)備狀況良好，但是在設(shè)備配置上也僅增加了頂部驅(qū)動(dòng)和泥漿泵，作業(yè)能力方面已落后于當(dāng)今的第四、五代主力鉆井平臺(tái)的配置。而且，現(xiàn)有的平臺(tái)作業(yè)水深也無(wú)法進(jìn)入南海深水區(qū)域，主要在中國(guó)近海海域進(jìn)行鉆井作業(yè)，自主深水勘探開(kāi)發(fā)尚為空白。9一.半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展3.

第六代超深水半潛式鉆井平臺(tái)

21世紀(jì)初，以GlobalSantaFe建造的DD1和DD2兩條平臺(tái)為代表的第六代鉆井平臺(tái)的雛形已經(jīng)確定。這代平臺(tái)比以往鉆井平臺(tái)先進(jìn)的設(shè)計(jì)就在于采用了雙井架、DP-2以上的動(dòng)力定位系統(tǒng)、8個(gè)推進(jìn)器、5～6個(gè)閘板防噴器、全自動(dòng)化控制的鉆井系統(tǒng)操作和甲板操作、生活區(qū)可以住150人以上。從船體結(jié)構(gòu)上來(lái)看，優(yōu)化了各參數(shù)，比以往船型的重量減輕了20～25％。最大的能力提升是可以進(jìn)行3,000米超深水的作業(yè)。截止2004年底，全球僅有兩條平臺(tái)的能力達(dá)到3,000米水深?？梢哉f(shuō)目前3,000米水深的半潛式鉆井平臺(tái)還是剛起步。2005年4月～10月份，在不到半年的時(shí)間，這一步伐突然加快了許多。據(jù)了解，全球共簽訂了10條深水半潛式鉆井平臺(tái)基本設(shè)計(jì)及建造合同。這些平臺(tái)作業(yè)能力都在3,000米作業(yè)水深左右,最大作業(yè)水深達(dá)3,810米(Sevan

DeepseasDriller#1))。10二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目1.

項(xiàng)目概況

中國(guó)海洋石油總公司和中油海擬建的深水半潛式鉆井平臺(tái)最大作業(yè)水深3,000米，最大鉆井深度10,000米，可在南海、東南亞、西非等海域進(jìn)行高效、安全作業(yè)。平臺(tái)主要用于：勘探與開(kāi)發(fā)鉆井作業(yè)

完井與修井作業(yè)擬建的平臺(tái)結(jié)構(gòu)型式為雙浮箱、四立柱、箱式上船體結(jié)構(gòu)，立柱間設(shè)有四條水平支撐。作業(yè)方式為500米水深以內(nèi)拋錨（自帶錨鏈），500米-1500米預(yù)拋錨（鋼纜），1500米以上動(dòng)力定位。平臺(tái)在油田間遷移為自航（航速約為7節(jié)），遠(yuǎn)洋為拖航。平臺(tái)設(shè)計(jì)壽命30年。

11二.中石油\?？偵钏霛撌姐@井平臺(tái)項(xiàng)目12編號(hào)主要性能配置1最大甲板可變載荷約9000噸2鉆井深度鉆井深度10,000米，井架存放鉆桿能力12,000米3錨泊系統(tǒng)8點(diǎn)錨泊，預(yù)留12點(diǎn)錨泊系統(tǒng)。自帶500米水深作業(yè)所需錨鏈4動(dòng)力定位系統(tǒng)DP35井架模式雙井架（主井架1,000短噸，副井架500短噸）6提升系統(tǒng)的最大提升負(fù)荷1,000短噸7泥漿循環(huán)系統(tǒng)4×7,500psi，2,200HP泥漿泵8防噴器組（BOP）的配置6閘板18-3/4”×15,000psi防噴器組9隔水管長(zhǎng)度及存放方式75至90英尺，立臥結(jié)合（75%立放）3.

主要配置二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目133.

主要配置（續(xù)）編號(hào)主要性能配置10主動(dòng)力設(shè)備采用8臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，總功率為40～45MW。11推進(jìn)器8×3,800KW12吊機(jī)2臺(tái)吊機(jī)，單臺(tái)最大起重能力80噸。13生活區(qū)～160人14自持能力30天15直升飛機(jī)甲板適于SK-92型直生機(jī)起降二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目14二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目15二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目164.

平臺(tái)總布置二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目平臺(tái)主尺度：總長(zhǎng)：約110米作業(yè)狀態(tài)吃水：約20米總寬：約90米生存狀態(tài)吃水：約17米總高：約110米拖航狀態(tài)吃水：約8.2米17二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目18二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目19二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目20二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目21二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目22二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目23二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目24二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目25二.深水半潛式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目5.

項(xiàng)目挑戰(zhàn)技術(shù)先進(jìn)，與國(guó)際同步國(guó)內(nèi)缺乏設(shè)計(jì)、建造與管理經(jīng)驗(yàn)關(guān)鍵設(shè)備為進(jìn)口，交貨期長(zhǎng)無(wú)運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)26三、深水平臺(tái)要采用的新技術(shù)（一）動(dòng)力定位動(dòng)力定位系統(tǒng)原理船舶在海上除了受到本身推進(jìn)器的推力以外，還受到風(fēng)力、波浪與海流的外界作用力，從而產(chǎn)生6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，即縱蕩、橫蕩、升沉、縱搖、橫搖與艏搖。動(dòng)力定位系統(tǒng)利用位置測(cè)量設(shè)備測(cè)出本身位置的變化，利用各類(lèi)傳感器測(cè)出艏向、縱橫搖以及風(fēng)力風(fēng)向，再采用現(xiàn)代控制理論，建立船舶與推力器的數(shù)學(xué)模型，并采用多種控制方法，通過(guò)對(duì)船舶6個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)分量以及風(fēng)力風(fēng)向的計(jì)算，對(duì)船舶各主副推力器的推力進(jìn)行分配，從而控制船舶3個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，即縱蕩、橫蕩與艏搖。27動(dòng)力定位的等級(jí)28（二）雙井架起升系統(tǒng)2930(三)隔水管技術(shù)3132（三）裝備先進(jìn)化

深海半潛式平臺(tái)裝備了新一代的鉆井設(shè)備，平臺(tái)鉆井作業(yè)的自動(dòng)化、效率、安全性和舒適性等都有顯著提高。超深井海洋鉆機(jī)具有更大的提升能力和鉆深能力，鉆深達(dá)10700m～11430m，電動(dòng)絞車(chē)功率達(dá)3728．5kW～5369．04kW(5000hp～7200hp)，60．5in大通徑轉(zhuǎn)盤(pán)與之配套使用。液缸升降型鉆機(jī)、全靜液傳動(dòng)鉆機(jī)、全自動(dòng)控制鉆機(jī)成為海上石油鉆井裝備發(fā)展的重要方向。新一代的頂驅(qū)系統(tǒng)以交流變頻驅(qū)動(dòng)取代AC—SCR．