海洋石油钻采平台

自升式钻井平台
自升式采油平台
与自升式钻井平台不同的是，采油 平台还装备了采油、油气分离处理 设备，甚至在其下部还有储油设施。 自升式采油平台特别适合中小油田 和边际油田的开发。 可以在平台上钻从式井、完井和采 油、油气分离处理外，还可以同时 与周围水下完井采油的卫星井相连 接，进行卫星井的采油和油气分离 处理。
半固定式
移动式
浮式钻采平台
人工岛
人工岛是在滩海（一般水深小于6m）地区，用人工以 土、砂石或混凝土结构堆建成的小岛。 人工岛上安装类似于陆地的石油钻机，在钻机底部设滑 移装置，以便钻从式井，在此进行钻井、完井采油，将 生产出的石油、天然气就地分离或外输分离处理。
极浅水钢混结构固定平台 极浅水钢混结构固定平台一般应用于水深<15m， 通常用钢结构与混凝土结构的结合体或外部为钢沉 箱结构、内部填充黏土或砂土。 在海底固定，避免风浪流的冲击造成平台位移，通 常要在底部打桩固定。 可在钻机底部设滑移装置，类似陆地钻从式井或完 井采油。
第一代Spar平台
1996 年Oryx 能源公司在墨西哥湾水深590 m 的Viosco knoll 826 区块安装了第一座Spar 油气开发平台 Neptune ，标志着第一代Classic Spar 平台的诞生。 Neptune 壳体呈圆柱形,长215 m、直径23 m、重 12895t ,设计吃水198 m ,由6 条系泊索动态定位。 1998～1999 年，继Neptune 之后,又有2 座Classic Spar 平台Genesis 和Diana Hoover 先后在墨西哥湾建成投产, 其水深分别达到了790 m 和1448 m。
海洋石油钻采平台
徐雪松 上海交通大学船建学院
内容介绍 海洋平台
固定式、半固定式、移动式海洋平台
• 第1～6代浮式钻井平台 • 半潜式生产平台发展展望
海洋平台
座底式平台 固定平台 自升式平台 张力腿平台 单柱式平台 半潜式平台 浮式平台(船)
深度增加
海洋平台分类
人工岛
固定式
极浅水钢混结构固定平台 浅水钢结构固定平台 水力重力平台 深水钢结构固定平台 导管架式采油平台 张力腿平台 Spar平台 顺应式采油平台 坐底式钻采平台 接地式钻采平台 自升式钻采平台 半潜式钻采平台 钻井船平台 浮船式生产储油卸油装置（FPSO）
浅水钢结构固定平台
水力重力平台
水力重力平台是钢筋混凝土或钢筋混凝土结构与钢结构 的复合体。多见于北海（英国和挪威近海）、水较深、 气候严冷、海底较平坦而土质较硬，海底石油高产量地 区，在北海地区有23座以上。工作水深目前已经超过 300m，质量超过80万t。 优点：
• 建造时不需要专用结构钢材，不需要高的焊接等建造技术； • 建造好后靠浮力拖至海上，靠自身重力（必要时灌水）在海底座 定，不需要专用打桩固定，安装迅速方便； • 平台可以储存大量原油（可达到15万m3以上）； • 抗低温和腐蚀； • 维修费用低。
半潜式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ油（生产）平台
半潜式采油平台 ( 或称半潜式生产平台 ) 分为常规的半潜式平台(半 潜式FPS) 和圆筒形半潜式钻井采油储油卸油平台(半潜式 FDPSO)及 圆筒形半潜式采油储油卸油平台(半潜式FPSO)三种。 它的船体形式和总体结构与半潜式钻井平台基本相同 , 也分为自航 式、非自航式和自航兼动力定位等几种。它同样有锚泊定位半潜式 采油平台、锚泊和动力定位组合的半潜式和动力定位半潜式采油平 台。也同样具有可移性好、抗风浪能力强、作业舒适性、稳定性 佳、工作水深范围广、甲板空间大、储存能力大、可变载荷高等一 系列优点。 它是在半潜式钻井平台基础上增加平台的油、气、水生产处理装置 以及相适应的立管系统、动力系统、辅助生产系统及生产控制中心 等。它除具有钻井、修井能力外 , 还有适应多海底井和卫星井的 采 油能力 ( 圆筒形的还具有储油、卸油能力 ) 。其发展仅次于浮船式 FPSO 。
水力重力平台
深水钢结构固定平台 这类平台在陆地上建造完成运输到开发位置安装 好后，从平台上钻井和采油。 这类平台通常有桩固定的形式、拉索锚定形式等。 最大工作水深达450m。在导管架平台未出现之 前，是应用于50～300m水深最多的平台。
深水钢结构固定平台
导管架式采油平台
导管架式钻井采油平台具有一般固定平台类似陆地钻井采 油的优点外，还可以在建造平台的同时，进行油气田开放 预钻作业，待平台建造好后运移至海上，以预钻井的海底 基盘定位安装，将海底井口回接至平台上进行完井采油。 这种方法可将油气开发周期缩短一年以上，故导管架式采 油平台式固定式平台中数量最多的，多用于250m水深以内。 导管架式采油平台与其他钢结构固定平台一样，其负荷由 打入地基的桩承担。 我国东海平湖油气田的导管架综合钻采平台，12根裙桩用 水下打桩机打入海底，裙桩与导管架固定，下部采用将桩 与导管架环空灌水泥作业填充。
极浅水钢混结构固定平台
浅水钢结构固定平台 浅水钢结构固定平台的工作水深通常小于50m， 其结构类型多种。 为减少海浪、海流的波浪力，通常作成单立柱结 构，有三支腿或四支腿的形式。 钢结构固定平台除有坐底式沉箱可以储油外，为 增加坐底的稳定性，避免底部被海流掏空而产生 位移，可在沉箱周边增加桩基，另外它特别适合 冰区采油和储油。
坐底式钻井采油平台
坐底式钻井采油平台主要适用于水深小于15m的极浅海海 域的钻井采油作业, 平台拖航就位后在沉箱中灌水 , 沉入 海底坐牢后实施钻井、完井、采油和油气分离处理 , 将原 油储存于坐底的沉箱内 ( 将沉箱内的水置换出 ) , 该区块 完成钻井采油后, 可将沉箱中的水排出, 平台上浮, 再拖航 就位于新油区实施类似的钻井、完井、 采油和油气分离 处理等作业。 在某些海区, 为避免由于海流对平台反复冲刷、出现平台 底 部被掏空的现象 , 还在平台底部打定位桩, 当平台需要 移走时, 可将定位桩丢弃。
导管架式采油平台
东海平湖油气田的导管架综合钻采平台
张力腿平台（Tension Leg Platform，TLP）
张力腿平台适用于较深水域（300m～2000m），且油气 储量较大的油田。 TLP一般由上部组块、甲板、船体（下沉箱）、张力钢索、 锚系、底基等几部分组成。船体可以是3、4或6组沉箱，下 设多组张力钢索，垂直于海底锚定。 平台及其下部沉箱受海水浮力，使张力钢索处于张紧状 态，在钻井或采油作业时，TLP几乎没有升沉运动，平移运 动仅为水深的1.5%‾2%，在钻井和完井时大部分由水中钢 索和井内相对细长的钻具自行适应。
第二代Spar平台
Nansen
Horn Mountain
第三代Spar平台
2004 年Kerr_McGee 油气公司在墨西哥湾Garden Banks Block 877 区块建成投产了1 座Cell Spar 平台Red Hawk ) , 水深1 524 m ,这是第三代Spar 平台。 Red Hawk 壳体长171 m ,有效直径则只有20 m。由6 个圆 筒围绕中央圆筒组成,圆筒的直径均为6 m。其中3 个圆筒 的长度为171 m ,与其它3 个85 m 的圆筒相间布置在中央 圆筒周围。Red Hawk 采用6 条尼龙缆动态定位。该平台 仅用钢7 200 t ,而同样尺寸的其它类型Spar 平台需用钢 1.2 万t ,这使Spar 平台在深水和极深水开发中更具竞争力。
第三代Spar平台： Red Hawk
Spar平台
顺应式采油平台 顺应式平台往往用于超过 500m水深，类似于草原上随 风摇摆的“狗尾草”顺应水流方 向，平台入水部分为细杆桁架 结构。底部打裙桩与海底固 定，上部为钻井采油和油气处 理模块，桁架水面以下约60m 处加设围板和浮力舱，减少平 台的摇摆，并减少地基的承载 能力和增强细杆桁架结构的稳 定型。
第一代Spar平台
第二代Spar平台
2002 年Ker_ McGee 油气公司在水深1122 m 的East Bresks 602 区块建成投产了1 座Truss Spar 平台Nansen， 标志着第二代Spar 平台的诞生。该平台主体长165. 5 m， 直径27 m。硬舱长73 m ,软舱长5 m ,干舷高度15 m。桁 架部分长88 m ,被3 个垂荡板分为4 层。Nansen 采用9 条 系泊索动态定位。 Truss Spar 平台的经济性和动力稳定性比Classic Spar 有了 进一步提高,其卓越的性能使Spar 平台的发展势头更加迅 猛,仅2002 年就先后有3 座Truss Spar平台Nansen、 Boomvang 和Horn Mountain 建成投产,水深达到了1 645 m。2003～2005 年的墨西哥湾又有4 座Truss Spar 平台 下水,远远超过了其它浮式平台的发展速度。
锚泊定位的半潜式钻井平台
锚泊定位的半潜式钻井平台多用 于水深≤1500m, 它具有可移性 好、抗风浪能力强、作业舒适性 稳定性佳、工作水深范围广、甲 板空间大、储存能力大、可变载 荷高等优点。 半潜式钻井平台的锚泊定位多用 8 -12 点锚泊系统 ( 矩形平台 4 个 角上各两个) , 锚多为大抓力锚 , 采用三用工作船进行非自抛锚作 业。 国内第一艘半潜式钻井平台 " 勘 探 3 号 " 为典型锚泊定位的半潜 式钻井平台
张力腿平台（Tension Leg Platform，TLP）
Spar平台
Spar平台也称为悬腿式平台或单柱浮体平台，它是在柱体 浮标和张力腿概念的基础上研制出的一种用于深水的生 产平台。 这种平台的上部由一座单柱直径约数十米，长约100m甚 至更长的圆筒形柱体结构支撑；柱体下方用垂直或斜向 向外圆周辐射状张力索系泊定位；与TLP平台相似，适用 于深水和超深水的采油作业。 悬腿中心主干是钢管焊接成的空间框架结构或大型空心 钢管，顶部为甲板及上部钻采模块，系泊拉索呈辐射布 置；系泊拉索下端由重力锚或吸力锚固定；其下部还可 以用其底部的圆筒体储油。
动力定位半潜式钻井平台
动力定位半潜式钻井平台主要适 用于 I000m 到≥3000m 的深水 和超深水钻井 , 并多用于 2000m 到≥3000mUDW 钻井。 动力定位半潜式钻井平台集中了 半潜式钻井平台可移性好、扰风 浪能力强、作业舒适性、稳定性 佳、工作水深范围广、甲板空间 大、储存能力大、可变载荷高等 相同优点及≥3000mUDW 和 ≥10000mUDW 的工作能力。 典型的深水和超深水钻井平台如 右图所示，它通常具有简洁的四 柱式和两个下沉垫结构 ; 安装有 双套钻机的双井架结构和双旋转 吊机。
坐底式钻井采油平台
自升式钻井平台
自升式钻井平台分拖航式和自航式两种。桩脚 ( 腿 ) 的升 降方式主要分为电驱动的齿轮减速一齿轮齿条驱动升降 和液压 ( 液缸或液马达 ) 驱动升降两种。由于海上自航半 潜式运输船专门用于运送自升式、半潜式等平台的出现 , 自航的自升式钻井平台趋于淘汰。 自升式钻井平台的主要优点是钻井作业不受气象和海况 的限制，类似陆地钻井或钻从式井确保作业人员和设备 的安全；平台造价相当低廉且可移动性较好，可重复使 用，特别适用于≤122m（400ft）水深钻勘探井和生产井。 缺点：受桩腿长度的限制，水深一般≤122m；甲板空间 较小，可变载荷较小；在平台运移、插桩升平台和降平 台拔桩作业存在由于设计或操作不当的安全风险。
半潜式钻井平台
半潜式钻井平台按移动方式分为自航式、非自航式; 按定位方式分为锚泊定位 ( 适应30 -1500m 的水深或更 深 ) 、锚泊和动力定位组合 ( 适应 400 -2500m 乃至 4000m 的水深 ) 和 动力定位 ( 适应 1000 ～≥3000m 乃 至 4000m 的水深 ) 等几种。 其主要特点是可移性好、抗风浪能力强、工作水深范围 广、甲板空间大、储存能力大、可变载荷高等一系列优 点以及作 业时呈平潜状态而重心与浮心较低、摇摆度 ≤±3°，作业稳定。 特别适用于深水、超深水勘探钻井和采油。
锚泊和动力定位组合的半潜式钻井平台
锚泊和动力定位组合的半潜式钻井平台主要适用于 400 2500m乃至更深的深水和超深水 ( Ultra - depth water) 钻 井。 通常水深≤1500m 时采用锚泊定位 ( 锚链与辅缆组合 ) ; 水深 1500m 以上的超深水采用动力定位。该平台装有动 力定位系统的均为自航式。 具有锚泊和动力定位组合的半潜式平台上除装备上述锚 泊系统外，还装备有动力定位系统 , 主要是为在水深≤ 1500m 时采用锚泊定位而明显节约采用动力定位消耗的 巨额燃料费用。 锚泊和动力定位组合的半潜式钻井平台的结构、优点与 锚泊定位或动力定位的半潜式钻井平台相同。