海洋环境与钻采工程 第八章

第八章海上钻井装置

海上钻井平台应满足下面三个条件 适应海洋钻井区域环境且安全 成本较低 满足钻井、采油、测试等各项作业的要求海上钻井平台的分类

海上钻井装置固定式移动式桩基式平台重力式平台张力式平台绷绳塔式坐底式浮动式坐底式平台自升式平台半潜式平台浮式钻井船过腿柱平台固定式与移动式平台比较情况优点：①稳定性好②海面气象条件对钻井工作影响小③如有工业性油气，可很快转换成采油平台如缺点：①不能够移动和重复使用②造价较高，其成本随水深增加而急剧增加第一节导管架桩基平台一.结构组成1、导管架是由若干直立的和具有一定斜度的导管，由横向、斜向连杆联成一体的框架结构。

作用：支承上部结构 作为打桩定位和导向的工具 将平台上面的负荷比较均匀地传递到桩上 可安装系靠船的设备 可作为安装上部结构时的临时工作平台

2、桩 用于承受平台的垂直重量及水平环境推力，并通过桩周的摩擦力和桩尖阻力，将这一负荷传递给基土层。支承桩。摩擦桩。目前导管架多采用8根和16根桩。3、上部结构由承受作业机械和其它荷载的各类桁架或梁（主梁、次梁、小梁）及平台甲板组成。

平台上荷载传递的次序：上部荷载→面板→小梁→次梁→主梁→桩→地基。上部结构常做成两层，即上层平台和下层平台。两层平台之间用柱或桁架相连接。 上层平台：用作安放井架、绞车、钻具堆放场地及宿舍等 下层平台：安放泥浆泵、泥浆池、防喷器、发电房、固井设备、仓库等二.导管架的运送、就位及安装1、运送与就位如图 提升法：水深30m以内 滑入法+起重机：水深30--70m

滑入法+控制压载机：水深70--120m

浮运法：水深120m以上2、安装

打桩：少则四根，多则十多根，打入深度少则50m，多则几百米 铺设平台上部结构 整体铺设 分块铺设3、井架的移位一、重力式平台 七十年代初出现，它完全借助于其本身的重量直接稳定地座在海底 分为混凝土重力式平台和钢质重力式平台1、混凝土重力式平台： 由沉垫、立柱、甲板三部分组成 沉垫----整个建筑物的基础。有多种形式：圆形、六角形、正方形 立柱有：三腿、四腿、独腿等几种 甲板----为生产提供工作场所，安装各种生产处理设施和生活设施。有钢质和混凝土两种第二节其它固定式平台与导管架平台相比，具有以下优缺点 优：不需打桩 具有相当的贮油能力 节省钢材，防火、防腐性较好，维修费用低，寿命长 缺：对地质条件要求高 出现缺陷后修复较困难

2、钢质重力式平台 1971年意大利首造，水深90米称洛安高平台 整个平台由沉箱、支承框架、甲板三部分组成，沉箱可作贮油罐优点：重量比混凝土轻 预制过程中对水域要求不高 拖船马力小 对地基承载力要求不高缺点：贮油量小 用钢多，易腐蚀3、混合重力式平台

由混凝土基础和钢质导管架所组成。分为混合塔式平台和重力基础导管架式平台两种。世界最大的钢质重力式平台 英国北海莫林（Maureen)油田的一个平台，水深98m，平台结构钢重4万t，造价3.2亿美元；固体压舱物重5.1万t，甲板、组块和设备重16200t，钻井导管重490t，平台储油能力为65万t，平台建造时间36个月，于83年夏安装就位

二、张力（腿）式平台TLP

(TensionLegPlatform) 英国北海赫顿（Hutton）油田首次于生产中使用此平台，1983年安装，84年投产

张力式平台主要由甲板、立柱（大浮体）、缆索及系缆桩组成 它是今后深水用主要平台

优点：受力合理、用钢少、成本低、适用于深水、对海洋环境适应性大三、绷绳塔架式平台 研究证明：绷绳塔架式平台最经济的工作水深范围在240~480m之间 与钢质桩基相比，优点如下节省钢材（成本低）井口装置可设置于水面上移动式钻井平台分类座底式钻井平台自升式钻井平台半潜式钻井平台浮式钻井平台第三节移动式钻井平台1949年出现第一台移动式钻井装置“环球钻机40”，它是一台座底式钻井平台1953年出现第一台自升式钻井平台1953年出现了浮式钻井船1961年出现了半潜式钻井平台一、座底式钻井平台结构组成沉垫浮箱工作平台中间支撑优缺点优点：钻井时固定牢靠不受海洋环境的影响完井后移动灵活缺点：工作高度恒定，不能调节对海底地基要求高工作水深较浅“胜利2号”座底式钻井平台简介

它由上海交通大学和胜利油田钻采设计研究院联合设计的世界上第一座极浅海步行式石油钻井平台，于88年9月19日在青岛北海船厂下水。这是我国也是国际造船史上的一项重大突破。

“胜利2号”钻井平台长72m，宽42.5m，主甲板高12.6m排水量4000t。平台船体结构象火柴盒，有内体和外体。在拖航、沉浮、座底等情况下，内外体由锁紧装置连接，平台在陆上移动时脱开锁紧装置，内外体在微机控制下分别起降升落，并借助于液压步行机械系统，实行内外体交替移动。该平台“一步”可跨10m，“步行”平均速度为60~100m/h。1、结构组成 自升式平台由工作平台、桩腿和升降机构组成工作平台的形状有三角形、四边形、五角形等多种形状二、自升式钻井平台桩腿桩腿数目有3,4,5,6,12,14,18腿等多种桩腿直径从两米多到十多米不等桩腿外形桩腿箱和底垫柱型桁架型矩形三角形四边形圆筒形升降机构升降机构的作用是升降平台和拔桩。它分为两类： 一类是孔穴插销液压升降装置，另一类是齿轮 齿条式电动升降装置齿轮齿条式电动升降装置孔穴插销液压升降装置2、自升式平台的安置与撤离压载压载有两种：一种是靠自身重量压载，另一种是压载舱压载升起平台平台纵向和横向倾斜不能大于1º平台离开水面高度一般在6~18m之间2、自升式平台的安置与撤离降下平台固定活动部件，关闭密封舱门，检查升降机构抛锚下降拔起桩腿冲桩→迅速同时提桩→固桩拖航拖航方式有串联和并联插、升、降、拔、拖3、自升式平台的优缺点对水深适应性强无桩脚底垫时，用钢量少，造价较低在出现意外的高海浪时，平台可增大离水面的距离桩脚插入海底时，有良好的抗侧向移动性平台离开水面后，可维修整个船体桩腿下部有底垫时，容易造成整个装置的飘移不适于更深海域拖航时，易遭风暴的袭击渤海七号渤海七号钻井平台主要技术尺寸

建造：大连造船厂非自航自升式钻井平台。 总长：75.6m

船体型宽：34m

船体型深：5.5m

桩腿总长：78m

桩腿直径：3m

桩腿中心距（纵）：34.8m

桩腿中心距（横）：27.4m

桩腿结构类型：圆柱型 桩腿数：4根 艉端钻井凹槽：11m×8.4m

直升机坪直径：17.2m×21m设计标准： 最大作业水深:40m

最大钻井深度：6000m

最低工作环境温度：一20°C 平台最大抗风能力：51.4m／s

平台升降速度：36m/h

钻井作业时最大可变载荷：1950t。

舱室储存能力： 燃油：365.4m3

钻井水：170.2m3

淡水：391.7m3

在用泥浆：190m3

储备泥浆：80m3三、半潜式钻井平台1、结构组成沉垫浮箱 其外形有矩形、鱼雷形、潜艇形及上下平坦、左右两侧为椭圆等多种形式上部平台 其外形有三角形、矩形、五角形、八角形、十字形及中字形等多种形式立柱 立柱个数有3，4，5，6，8个等2、半潜式平台的定位 动力定位 锚泊定位

用得较多的是450夹角类半潜式钻井平台进入井场和锚泊的几种典型的抛锚方法之一风力2到4级风向45o3(4)1(3)2(7)4(1)5(2)6(5)7(8)8(6)平台航向3、半潜式钻井平台优缺点优点：稳定性好移动灵活兼有座底式平台的优点缺点：造价高净负荷能力小航行速度较低相对于钻井船相对于自升式四、浮式钻井船第一艘浮式钻井船是1953年改装下水的船体有单船体和双船体1、浮式钻井平台优缺点优点：适用于较深的海域移动性能好造价较低，易维护船速高缺点：对风浪极为敏感、稳定性差被迫停工率高增设升沉补偿装置采取定位（抛锚或动力定位）措施中心抛锚以减少摇摆采用钻杆自动排放架设置减摇舱、减摇罐采用双体船型，增加横摇周期2、克服船体运动对钻井影响的措施不同钻井装置对比表海洋钻机与陆地钻机的区别1、驱动形式不同 陆地钻机采用柴油机联合机械驱动 海上多采用电驱动：柴油机→交流发电机→整流输出直流电→直流电动机驱动工作主机。（SCR电驱动系统）2、井架、底座的差异 海洋多采用塔式井架，并进