半潛式鉆井平臺深海油氣開采技術(shù)新進展

摘 要：文章介紹了開采深海油氣技術(shù)中半潛式鉆井平臺技術(shù)的新進展，包括已經(jīng)開鉆的第六代深水半潛式鉆井平臺和正在研發(fā)過程中的第七代深水半潛式鉆井平臺；針對半潛式鉆井平臺無法布置較大的原油儲存裝置，介紹了先進的儲油系統(tǒng)，使讀者對該領(lǐng)域內(nèi)的深海油氣開采技術(shù)有最新的了解。

關(guān)鍵詞：半潛式鉆井平臺，第六代，第七代，儲油系統(tǒng)

中圖分類號：N04；TE95 文獻標識碼：A 文章編碼：1673-8578（2014）S1-141-03

The Technology Development of Semisubmersible Drilling Platform in Exploitation of Deepwater Oil and Gas

SONG Jie

Abstract：This paper introduces the new progress of semisubmersible drilling platform technology in exploitation of deepsea oil and gas， including both the sixth and seventh generation semisubmersible drilling platform. The paper also introduces the advanced oil storage system for the shortage that semisubmersible drilling platform cant load large crude oil storage devices. The newest technology of exploitation of deepsea oil and gas can be learned in the paper.

Keywords：semisubmersible drilling platform， the sixth generation， the seventh generation， oil storage system

收稿日期：2014-06-09

作者簡介：宋潔（1980—），女，山東萊陽人，國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作中心副研究員。通信方式：jsong03@gmail.com。

引 言

在當(dāng)今世界能源需求越來越強勁而能源供應(yīng)卻越來越緊張的形勢下，開拓更廣的能源供應(yīng)途徑就成了當(dāng)今世界各國發(fā)展的重點。其中，海上石油開采技術(shù)的發(fā)展最為迅速，而深海與超深海又蘊藏著最多的石油資源，因此，開發(fā)應(yīng)用于深海的油氣開采技術(shù)就成為亟待解決的關(guān)鍵問題。中國目前在南海正面臨著與東南亞國家的油氣資源和主權(quán)爭端，而深海油氣開發(fā)卻缺乏合適、先進的深海裝備。半潛式平臺已經(jīng)被證明為最適合深海鉆井的一種裝備，這是因為半潛式鉆井平臺下體都浸沒在水中，其縱、橫搖擺幅值都很小，但垂蕩運動影響較大，這就決定了半潛式鉆井平臺在波浪中的水平效應(yīng)較好。在海洋工程中，這不僅可應(yīng)用于鉆井生產(chǎn)，而且如生產(chǎn)平臺、鋪管船、供應(yīng)船、海上起重船等都可采用 [1]。

一 半潛式鉆井平臺的最新進展

2012年5月9日，中國首座自主設(shè)計、建造的第六代深水半潛式鉆井平臺“海洋石油981” 在南海海域正式開鉆，這是中國石油公司首次獨立進行深水油氣勘探開發(fā)，也是首次在南海自營勘探開發(fā)深水油氣資源。此前中國開發(fā)的海上油田，水深普遍小于300米?！昂Ｑ笫?81”最大作業(yè)水深3 000米，鉆井深度可達10 000米，是當(dāng)今世界最先進的鉆井平臺之一?！昂Ｑ笫?81”在南海正式開鉆，開啟了中國海油正式挺進深水的新征程，展現(xiàn)了中國不斷加強海洋石油工業(yè)深水裝備體系化建設(shè)的成果和深水勘探開發(fā)自主作業(yè)的配套能力，對于開發(fā)深海油氣資源、維護國家能源安全和海洋主權(quán)具有戰(zhàn)略意義。截至目前，南海海域各國各類鉆井平臺達1 000多座，及時發(fā)現(xiàn)并監(jiān)測這些海上靜止目標顯得極為重要[2]。

2014年2月28日，世界上最新一代——第七代超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺Frigstad Deepwater Rig Beta由中集來福士海洋工程有限公司在山東煙臺開工建設(shè)，這是目前世界上最大的最新一代的超深水半潛式鉆井平臺之一。這是繼2013年8月28日，該平臺的姊妹平臺——全球首座第七代深水雙鉆半潛式鉆井平臺Frigstad Deepwater Rig Alfa之后的又一次開發(fā)。Frigstad Deepwater Rig Beta超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺長117米、寬92.7米、高118米、最大排水量達7萬噸，最大工作水深為3 658米，鉆井深度為15 250米，雙頂驅(qū)載荷達1 250噸。該平臺采用了眾多全球最先進的裝備和技術(shù)，采用國際主流供應(yīng)商——國民油井華高（NOV）的液壓雙鉆塔設(shè)計，并首次采用DP3閉環(huán)設(shè)計、巖屑艙內(nèi)處理存儲系統(tǒng)和壓載水處理系統(tǒng)。尤其在甲板空間利用上實現(xiàn)了海工行業(yè)前所未有的設(shè)計優(yōu)化，將所有設(shè)備放置在機艙，提升甲板利用空間，使其穩(wěn)定性、安全性、生產(chǎn)效率均有大幅提高。該平臺在排水量、最大工作水深、鉆井深度及雙頂驅(qū)載荷深度等指標上均創(chuàng)世界紀錄。平臺將于2016年上半年完工，建成后可在墨西哥灣、中國南海、澳大利亞、西非、南大西洋等深水海域作業(yè)。該平臺的建造標志著中國正在向離岸平臺建造行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位闊步邁進。

二 半潛式鉆井平臺的儲油系統(tǒng)

第六代和第七代半潛式平臺，其穩(wěn)定性好、甲板面積大、有效載荷較高、移位方便、建造難度低，但由于半潛式平臺無法布置較大的原油儲存裝置，一般只能將開采的原油儲存在其立柱內(nèi)，所以其儲油量低，海上油氣生產(chǎn)能力低。

半潛式鉆井儲油平臺系統(tǒng)，具有半潛式的主平臺和多座浮式分平臺。浮式分平臺通過連接臂與主平臺活動連接，浮式分平臺的運動與主平臺的運動產(chǎn)生耦合。在風(fēng)浪條件惡劣的深海環(huán)境下，多座浮式分平臺由于與主平臺產(chǎn)生運動耦合，可以大幅度減小主平臺的多自由度運動，使得系統(tǒng)具有很強的適應(yīng)性，從而提高了平臺系統(tǒng)在風(fēng)暴下的自存能力。為了應(yīng)對海面多變的風(fēng)浪，增加主平臺在面對多方向海浪時的穩(wěn)定性，浮式分平臺環(huán)繞主平臺對稱設(shè)置。針對傳統(tǒng)的具有左舷、右舷、船艏和船尾等四個方位的半潛式主平臺，在這四個方位分別設(shè)有一個浮式分平臺，且四個浮式分平臺之間呈90度設(shè)置，可以增加主平臺的穩(wěn)定性。為了保證連接臂強度，同時盡可能地減輕重量，也方便設(shè)置相應(yīng)的連接管路和電纜等設(shè)備，而且保證浮式分平臺能產(chǎn)生有效的耦合運動，連接臂為桁架連接臂，內(nèi)部中空，既減輕了重量，又保證了連接臂的強度。同時在桁架連接臂兩端使用鉸鏈連接，可以保證浮式分平臺可相對于主平臺進行一定幅度的運動，與主平臺產(chǎn)生耦合并最終提高主平臺各個自由度的運動性能[3]。

這樣的半潛式鉆井儲油平臺系統(tǒng)，中央主平臺四個方向的浮式分平臺可以起到儲存原油的作用，大大提高了半潛式平臺的儲油能力。同時，浮式分平臺內(nèi)也可設(shè)置燃料艙或淡水艙，有效節(jié)省主平臺空間。浮式分平臺遠離主平臺，具有更好的作業(yè)安全性。

三 結(jié) 語

先進的半潛式平臺和為提高儲油量而研制的儲油系統(tǒng)，充分發(fā)揮了國內(nèi)科技人員的智慧和技術(shù)潛力，體現(xiàn)了中國在深海領(lǐng)域開采油氣的技術(shù)能力。中國海洋油氣資源豐富，天然氣水合物資源更加豐富。中國的石油公司不僅應(yīng)加快淺海油氣勘探開發(fā)，更應(yīng)把進軍深海作為一個重要的發(fā)展戰(zhàn)略，加緊落實、努力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的各項技術(shù)。向深海石油勘探開發(fā)進軍，這不僅僅是中國經(jīng)濟建設(shè)的需要，也是維護中國海洋權(quán)益的需要。

參考文獻

[1] 王國雨. 淺談我國深海石油勘探的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].科技咨詢，2013（3）：84.

[2] 盧向前.“海洋石油981”開鉆、南海區(qū)塊對外招標 中國海洋維權(quán)與資源開發(fā)加速推進[J]. 國際石油經(jīng)濟，2013（z1）：50-51.

[3] 張永康，沈翰，戴峰澤，等. 圓筒形超深海半潛式鉆井儲油平臺運動特性分析[J]. 江蘇大學(xué)學(xué)報，2013（1）：33-37.