海洋鉆井平臺主體結構建造工藝問題探究

（渤海裝備遼河重工有限公司裝備研究院,遼寧省盤錦市興隆臺區(qū)迎賓路31號，124010）

一、背景介紹

陸地能源危機，促進者海洋油氣資源的開發(fā)技術的不斷提升，以及促進海洋工程裝備制造業(yè)蓬勃興起。而海洋經濟的發(fā)展也加快了海洋工程裝備的國產化率，提高了關鍵技術以及產品的更新?lián)Q代。

1 國內海洋工程裝備市場現(xiàn)狀及趨勢分析

我國海岸線全長1.8 萬公里，綜合評估我國海域共有油氣資源量總共可達350-400 億噸。但開采率和開采成都程度和平均探明率都非常低，海洋油氣開發(fā)技術以及裝備還遠遠落后于其他先進國家。隨著我國綜合國力的提升和最海洋石油勘探開發(fā)技術的重視，中國制造或改造了很多高端海洋工程裝備，并投入使用或已交付國際客戶，例如各種半潛式平臺、自升式平臺、FPSO、FSO、海洋工程特種船將；中國扶植海工裝備制業(yè)的政策扶植力度也不短加大，造海洋工程裝備具有廣闊的市場前景。全球首艘兼具鉆井功能的FPSO（Floating Production Storage and Offloading 的縮寫，即浮式儲油卸油裝置，可對原油進行初步加工并儲存，被稱為"海上石油工廠"）已交付，將開啟FPSO 市場的新的篇章。

2、海洋鉆井平臺的發(fā)展歷程

海洋能源的開發(fā)過程，從近海到遠海、從淺海到深海。一開始由于技術的局限性，只能開采從海岸直接向淺海延伸的油氣資源。睡著能源危機的家具和技術進步，近海石油勘探技術飛速發(fā)展，海洋石油的開采開始想遠海、深海進軍。海上鉆井平臺技術的提高也標志著海底油氣開發(fā)技術的進步。

海上鉆井平臺有兩種：固定式鉆井平臺和移動式鉆井平臺。之后又開發(fā)出的多種移動式鉆井平臺，解決了鉆井平臺的移動性和深海鉆井問題，主要包括：沉墊式鉆井平臺、自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺和鉆井船等，其中工作穩(wěn)定性良好，對水深適應性強，發(fā)展較快是自升式鉆井平臺，約占海上移動式鉆井平臺的一般以上。

二、自升式海洋石油鉆井平臺的發(fā)展

1、自升式鉆井平臺的結構和作業(yè)范圍

自升式鉆井平臺，又稱為樁腳式鉆井，又船體，樁腳和升降機構等組成，樁腿是自升式鉆井平臺的關鍵。自升式鉆井平臺具有定位能力強、作業(yè)靈活、可移動性能好等特點，在未來海洋油氣勘探開發(fā)中將會扮演著越來越重要的角色。由于自升式鉆井平臺最大的作業(yè)水深受到制約，作業(yè)范圍限于大陸架200m 水深以內。

2 自升式平臺在我國的應用

上世紀50 年代，世界上第一艘自升式鉆井平臺誕生，我國第一艘自升式鉆井平臺"渤海一號"1972 建成交船使用，是我國自升式鉆井平臺技術開始。此后,渤海石油公司在"渤海一號"的基礎上,設計了40m 自升式鉆井平臺："渤海 5 號"和"渤海7 號"。成為渤海石油公司的主力平臺，已成功地打了多口井 ，其中對升降機構作了技術上的重大改進，雙移動環(huán)梁插銷式升降機構應運而生，解決了之前"渤海一號"在液壓升降機構上不同步問題。

中國海洋石油總公1982 年成立后,引進美國ETA 公司設計,新加坡和日本分別建造的羅布雷(Robinloh)300 型平臺，現(xiàn)共有"南海1、3、4 號""渤海4 號"以及原地礦部海洋地質調查局的"勘探2 號"5 艘鉆井平臺。我國自主創(chuàng)新設計建造了"港海一號"。"港海一號"自升式鉆井平臺，具有吃水淺等特點。平臺66m 長，36m 寬，型深4 m,吃水僅1.5,作業(yè)水深0～2.5m。

3 自升式平臺的最新發(fā)展

中國石油集團2004 年11 月成立海洋工程有限公司,并立即部署打造新的鉆井平臺計劃。2006 年8 月開工建造作業(yè)水深4.5～40m 的自升式鉆井平臺"中海油5、6 平臺"兩艘，2007 年完成交船。并在投入冀東南堡油田使用勘探后，又相繼開工建造"中油海 7、8 平臺"。

2006 年5 月，目前具備當代世界先進水平的自升式鉆井平臺"海洋石油 941"，由中國海洋石油總公司建造完成。引進美國 F&G(Friede&Goldman)公司設計的JU2000 型平臺，并相繼建造第二艘平臺。

4 現(xiàn)狀分析

我國三大石油集團目前僅有20 艘自升式鉆井平臺正在使用，其15 艘已經使用已超過20 年。"勘探二號"和 "南海一號"更是有30 年的船齡。期間雖然做過很多技術上的改進和零件上的更換，但性能上并沒有變化。僅憑目前國內現(xiàn)有的自升式鉆井平臺還是遠遠不能解決國內能源需求的日益增長與能源急劇短缺的矛盾。

三、新一代自升式鉆井平臺的建造

隨著能源危機和人們對能源需求不斷增長之間的矛盾日益加深，新一代自升式鉆進平臺技術面臨著巨大挑戰(zhàn)。

自升式鉆井平臺的建造包括：

1 自升式鉆井平臺的建造：建造一個自升式鉆井平臺的時間大概是24 個月。建造加工過程為樁靴的安裝、雙層底的安裝、樁腳井的安裝、內隔壁及外板的安、平臺甲板板的安裝、輔助設備和用品的吊裝上層支架、提升裝置、樁腿的安裝等不同階段。

2 模塊化技術與造船：設計根據原材料和配套設備的標準化工況確定船體構件和舾裝單元的標準尺寸和標準構造。我國海洋工程界在固定式石油平臺的設計和建造中也引進了"平臺模塊"。自升式鉆井平臺在結構上分為主船體部分、生活樓部分、懸臂梁部分，樁腿和上下 基礎以及井架部分。分段建造是現(xiàn)代船舶與海洋工程結構物制造工業(yè)中普遍采用的建造方法。同時便于進行殼舾涂一體化等現(xiàn)代化的工藝。

3 樁腿的建造：鉆井船最重要的部件之一是樁腿。樁腿建造關鍵在于控制其焊接質量的和尺寸精度。樁腿主弦管、主要支撐管的質地材料的碳當量均較大，是超高強度調質鋼，焊接性能比較差。應嚴格控制焊接工藝、焊接溫度、焊接變形、焊接順序、焊工管理、焊縫外觀等方面。樁腿的尺寸的精度控制是建造最大難點。設計中對樁腿的精度要求都非常高，應認真測量監(jiān)控來料尺寸、胎架工裝、焊前尺寸、焊接過程中尺寸、焊后尺寸。

結語

海洋工程是我國想建設世界造船大國和強國的重要環(huán)節(jié)，海洋工程的發(fā)展必須堅持科學發(fā)展，以引進和創(chuàng)新為技術提升的必要手段，提升使我國海洋工程裝備開發(fā)設計和制造技術水平，這樣才能逐步縮小和世界先進水平的差距。

[1]陳宏、李春祥；自升式鉆井平臺的最新進展綜述[J]；中國海洋平臺，7007（6）：1-6

[2]周珊海 ,王才良 .海上鉆井裝置的發(fā)展歷程 [J]，石油科技論壇 ,2004(4)

[3]王維玉，自升式鉆井平臺樁腿建造工工藝 [D]；哈爾濱工程大學，2006.。