海洋鉆井設(shè)備綜述

謝佳思

摘要：本文概述了國內(nèi)外海洋鉆井平臺的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀，分析了固定式、座底式、自升式和半潛式、鉆井船等各類鉆井設(shè)備的性能特點，介紹了我國海洋鉆井裝備的國產(chǎn)化現(xiàn)狀，分析了國產(chǎn)裝備與國際先進裝備的差距，提出鉆井裝備國產(chǎn)化的研制思路。對鉆井裝備的國產(chǎn)化重要性進行了說明，對發(fā)展我國海洋鉆井裝備提出了建議。

關(guān)鍵詞：海洋鉆井裝置；鉆井裝置分類與選用；鉆井工況組合

1海洋工程裝備

海洋工程裝備主要指海洋資源（特別是海洋油氣資源）勘探、開采、加工、儲運、管理、后勤服務(wù)等方面的大型工程裝備和輔助裝備，是先進制造、信息、新材料等高新技術(shù)的綜合體，產(chǎn)業(yè)輻射能力強，對國民經(jīng)濟帶動作用大。

海洋工程技術(shù)裝備分三大類：海洋油氣資源開發(fā)裝備；其他海洋資源開發(fā)裝備；海洋浮體結(jié)構(gòu)物。

海洋油氣資源開發(fā)裝備是目前海工裝備的主體，包括鉆井平臺、生產(chǎn)平臺、浮式生產(chǎn)儲油船、卸油船、起重船、鋪管船、海底挖溝埋管船、潛水作業(yè)船等

2我國海工裝備現(xiàn)狀

海工裝備制造作為高端裝備五大專項之一，已成為國家十二五的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。目標：“十二五”末，我國海工裝備制造業(yè)銷售收入超過2000億元，海洋油氣開發(fā)裝備的國際市場份額達到20%。工業(yè)增加值超過20%。要形成4個年銷售收入超過300億元的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，形成5-6個年產(chǎn)值150億以上、具有較強國際競爭力的總承包商；在模塊設(shè)計制造、配套設(shè)備供應(yīng)、裝備安裝調(diào)試、技術(shù)執(zhí)行服務(wù)等領(lǐng)域形成專業(yè)化的分包商；鉆井、動力定位、錨泊等核心關(guān)鍵設(shè)備的本土化配套率要達到25%以上。

3、鉆井平臺的類型及其分類

現(xiàn)有的海上鉆井平臺主要分為移動式和固定式兩類，其中移動式平臺分為五種主要的類型：自升式、座底式、半潛式、浮動式鉆井船和浮動式采油儲油卸油船；固定式可分為五種主要的類型：導(dǎo)管架平臺、重力式平臺、牽索塔平臺、張力腿平臺和獨柱式平臺。近年來還出現(xiàn)了一種新型的可應(yīng)用于海上石油鉆井和其他海上作業(yè)的多用途平臺：超大型浮體結(jié)構(gòu)。

3.1、座底式海上石油鉆井平臺

坐底式平臺通常由沉浮箱、工作平臺及中間支撐等部件組成。這類平臺最大的優(yōu)點是完井后可以用拖船運輸?shù)狡渌枰@井的場所，可移動性能良好，鉆井時平臺底而坐放在海床而上，基本不受海洋環(huán)境的影響，鉆井穩(wěn)定性較好。

3.2、自升式海上鉆井平臺

自升式鉆井平臺又稱甲板升降式或樁腿式平臺，這種平臺一般由平臺本體（或稱浮體）、升降裝置和樁腿（一般3或4個）等主要部件組成。整個平臺設(shè)計為一個整體，鉆井時，樁腿插入海床用于支撐整個平臺及臺而設(shè)備進行海洋鉆井作業(yè)。自升式平臺通常能滿足拖航移位時的浮性、穩(wěn)定性要求，又能夠滿足作業(yè)時著底穩(wěn)定性、強度的要求。

3.3、半潛式海上石油鉆井平臺

自1961年第1座半潛式鉆井平臺誕生以來，日前這類平臺已發(fā)展到第6代。在全球現(xiàn)有鉆井平臺中，半潛式平臺的數(shù)量大約占到了其中水深超過3000m，鉆井能力達到10000m，發(fā)展速度很快。從適應(yīng)水深能力來說，自第1代開始到當前的第6代平臺，其適用水深工作范圍分別為100，300，500，1500，2300，3000m，鉆井深度也經(jīng)歷了一個由淺到深的過程，日前鉆井深度已超過12000m；從船體結(jié)構(gòu)、承載能力和自動化程度來說，半潛式平臺經(jīng)歷了一個由低向高的發(fā)展歷程，如平臺定位已由過去傳統(tǒng)的錨泊定位發(fā)展到推進器輔助定位，直到目前性能先進的DP3動力定位，鉆井工藝由單井口發(fā)展到雙井口，鉆井工具由過去比較簡單的以手工操作為主發(fā)展到全自動化操作等。

3.4、浮動式鉆井平臺（FPSO）

新型技術(shù)FPSO成為開發(fā)商的首選海上油田的開發(fā)愈來愈多地采用FPSO裝置，該裝置主要而向大型化、深水及極區(qū)發(fā)展。FPSO在甲板上密布了各種生產(chǎn)設(shè)備和管路，并與井曰平臺的管線連接，設(shè)有特殊的系泊系統(tǒng)、火炬塔等復(fù)雜設(shè)備，整船技術(shù)復(fù)雜，價格遠遠高出同噸位油船。它除了具有很強的抗風(fēng)浪能力、投資低、見效快、可以轉(zhuǎn)移重復(fù)使用等優(yōu)點外，還具有儲油能力大，并可以將采集的油氣進行油水氣分離，處理含油污水、發(fā)電、供熱、原油產(chǎn)品的儲存和外輸?shù)裙δ?，被譽為“海上加工廠”，己成為當今海上石油開發(fā)的主流方式。

3.5、導(dǎo)管架型平臺

在軟土地基上應(yīng)用較多的一種樁基平臺。由上部結(jié)構(gòu)（即平臺甲板）和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成。上部結(jié)構(gòu)一般由上下層平臺甲板和層間桁架或立柱構(gòu)成。甲板上布置成套鉆采裝置及輔助工具、動力裝置、泥漿循環(huán)凈化設(shè)備、人員的工作、生活設(shè)施和直升飛機升降臺等。平臺甲板的尺寸由使用工藝確定?；?/p>

3.6、張力腿式平臺

張力腿式平臺。上部結(jié)構(gòu)是浮體，通過收緊錨固在海底的纜索，使浮體的吃水深度比靜平衡狀態(tài)大一些，浮力大于浮體重力，剩余浮力由纜索的張力來平衡。當平臺受到擾動力時，纜索張力改變而產(chǎn)生彈性變形，因此，平臺只產(chǎn)生微量位移。纜索可豎向或斜向布置。

4、隨國產(chǎn)化裝備發(fā)展展望

4.1市場前景

隨著石油勘探開發(fā)力度日益加大，陸地石油資源必將趨向枯竭，因此各國紛紛將勘探開發(fā)戰(zhàn)場轉(zhuǎn)向海洋。隨著我國國民經(jīng)濟發(fā)展的快速增長，石油需求快速增加，陸上和淺海油田增產(chǎn)潛力相對較小，石油、天然氣進口量逐年增大，石油供應(yīng)對外依存度過大已經(jīng)成為影響國家經(jīng)濟安全運行的重要因素之一。

4.2采購成本

目前，我國油氣勘探開發(fā)集中在淺海、近海區(qū)域，深海開發(fā)技術(shù)能力與國際水平差距較大，尤其是動力定位鉆井船和深水半潛式鉆井平臺關(guān)鍵裝備處于國外企業(yè)壟斷。

4.3技術(shù)提高的帶動作用

深海油氣開發(fā)裝備是一個高技術(shù)、先進制造業(yè)的代表，目前被國外公司高度壟斷。預(yù)計經(jīng)過5～10a，我國石油鉆采裝備企業(yè)必將實現(xiàn)我國在深海鉆井裝備關(guān)鍵設(shè)備全面重大的突破，這將打破西方國家對鉆井平臺關(guān)鍵設(shè)備的壟斷，結(jié)束我國依賴進口國外高端海洋鉆井裝備來滿足深海鉆井作業(yè)的需要，同時將促進我國石油勘探開發(fā)領(lǐng)域的裝備水平和競爭力上一個新臺階。

5、結(jié)束語

當前，海洋石油勘探開發(fā)已進入到一個新的時代，世界各國對海洋油氣資源勘探開發(fā)的力度不斷加大。近年來我國雖然在海洋平臺建造及技術(shù)研究方而做了大量工作，并取得了可喜的成績，但就海洋裝備技術(shù)實力和技術(shù)水平而言，我國仍處于一個比較落后的位置。現(xiàn)在，國內(nèi)建造的多個平臺和船體上用的主機、動力系統(tǒng)、專用設(shè)備、自動化工具等仍需花巨資向發(fā)達國家購買。在海洋鉆井、平臺定位、系統(tǒng)控制、自動檢測和事故處理等技術(shù)方而，我國與發(fā)達國家之間還存在著很大的差距。因此，我國必須加快科研步伐，奮力追趕西方發(fā)達國家，甲一日步入世界海洋石油裝備強國行列。

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