海上钻井平台分类及技术特点
海洋石油钻井设备
坐底式钻井平台
特点
坐底式钻井平台是一种较为传统 的海洋石油钻井设备，具有结构 简单、稳定性好、成本较低等优
点。
工作原理
坐底式钻井平台通过在海底设置 固定基础，将钻井设备固定在基 础用场景
坐底式钻井平台适用于水深较浅、 海底地质条件较为简单的海域，
如近海石油开采等。
海洋石油钻井设备
contents
目录
• 引言 • 钻井平台 • 钻井装备 • 海洋石油钻井设备的发展趋势 • 结论
01 引言
海洋石油钻井设备的重要性
01
02
03
保障能源供应
海洋石油钻井设备是开采 海洋石油的关键设备，对 于保障全球能源供应具有 重要意义。
促进经济发展
海洋石油产业的发展能够 带动相关产业的发展，促 进地区和国家的经济发展。
节能
节能是环保的重要组成部分，通过提高能源利用效率，减少能源消耗。节能技 术包括优化设备设计、采用高效能材料、实施能源管理等。这些措施有助于降 低钻井成本，同时减少对环境的影响。
高技术与高附加值
高技术
随着科技的不断进步，海洋石油钻井设备正朝着高技术方向发展。这包括引入新 材料、新工艺、新技术等，以提高设备的性能和可靠性。例如，采用新型合金材 料和表面涂层技术可以提高设备的耐腐蚀性和耐磨性。
02 钻井平台
自升式钻井平台
特点
应用场景
自升式钻井平台是一种常见的海洋石 油钻井设备，具有结构简单、操作方 便、成本较低等优点。
自升式钻井平台适用于水深较浅、海 底地质条件较为简单的海域，如近海 石油开采等。
工作原理
自升式钻井平台通过桩腿支撑和升降 系统，可以在不同水深的海域进行作 业，并可根据需要调节平台高度。
海上钻井平台各系统简介
钻井平台各系统简介不知道从什么时候起，石油的价格节节攀升。
能源越来越紧张的今天，很多国家把目光从陆地转向了海洋。
自从世界上第一个海洋钻井平台制造出来以后，海洋工程有了长足的发展。
在几十米甚至上3~4000米深的海底钻一口井并不是一件容易的事，因为在海上环境的复杂多变以及恶劣。
经常要承受巨浪和暴风的袭击。
而钻井又要保持一个相对稳定的作业环境。
才能把一根根长长的钻杆钻进海底。
钻井平台从近海到深海，主要可以分为座底式，自升式，半潜式、钻井船等。
座底式是指，平台的结构直接座在海床上，几乎和陆上钻井没多大区别。
所以它们的可钻探深度很有限。
只能在几十米的水深的浅海区域作业。
自升式，又叫jack-up。
顾名思义，这种平台可以象千斤顶一样可以升降它的高度。
它典型的特征就式3-4条腿。
高高的绗架结构。
上面安装又齿条。
平台本体安装有齿轮。
它们一起啮合，传动。
在到达钻井区域的时候，腿就慢慢的伸到海床上。
平台就靠这几条腿站在海里了。
因为考虑到拖航的稳性，腿不能太长。
所以这种平台一般在120~150米水深的近海区作业。
半潜式，最新的已经到了第6代了。
这种平台综合了钻井船和坐底式驳船的优点，是漂浮在海面上的。
这样的话，它们就可以在更深的水域工作了；船体灌放水，可以调节吃水深度，保持船体稳定。
塔的下部是相当容积的浮筒，上面是若干个中空的立柱，支撑着上部平台平台上面是全部的钻井装备和必要的生活设施。
整个平台靠浮筒浮在水面。
它们带有2~3级动态定位系统，海底声纳定位系统，卫星定位系统等来保证平台的相对稳定的坐标。
它们有各种位移补偿装置来补偿海况带来的不稳定状况。
钻井船，钻井船是设有钻井设备，能在水面上钻井和移位的船，也属于移动式(船式)钻井装置。
较早的钻井船是用驳船、矿砂船、油船、供应船等改装的，现在已有专为钻井设计的专用船。
目前，已有半潜、坐底、自升、双体、多体等类型。
钻井船在钻井装置中机动性最好，但钻井性能却比较差。
钻井船与半潜式钻井平台一样，钻井时浮在水面。
钻井平台
• 我国的钻井平台欣赏
渤海一号 自升式钻井 平台
设计单位:中国船舶工业集团公 司第708研究所 制造单位:大连造船厂 制造国家:中国 出处:中国船舶工业集团公司第 708研究所 建造年代:1972年 纪年:1972 总长:60.60m 载重量:57000t 排水量:30m 型宽:32.50m 型深:5.00m 特点: 本平台式我国自行研制 的第一座海洋工程装置。有4 套桩腿和液压升桩结构。平台 经历过10级大风及唐山大地震 的考验。现已退役。
港海1号 自升式气垫组合钻井平台
设计单位:中国船舶工业集团公 司第708研究所 制造单位:大连造船厂 制造国家:中国 出处:中国船舶工业集团公司第 708研究所 建造年代:1998年 纪年:1998 总长:66.00m 排水量:3213t 型宽:36.00m 型深:4.00m 工作水深：0-2.5米 特点：插拔桩容易、重量轻、 操作方便、高效可靠、成本低； 强度、刚度高
设计单位,制造单位:大连船厂 制造国家: 中国 出处:《大连造船厂》 建造年代: 1982年 长:47.6米， 型宽:45.72米，型深:2.59米 工作水深:30.48米 钻井深度:7619.63米 总升力:4.7072万KN 设计建造和验收按照ABS规范和美国联邦规范
中海油3号
海港1号钻井平 台
• 当前世界上大型、先进的石油钻井浮船
• 发现者精神号(Discoverer Spirit) • 西班牙奥斯坦诺(Astano)船厂2000年建成 具有双井架、双套钻机，工 作水深：3,048m(10,000ft)，钻井深度：10,668m(35,000ft)，配有双 套Emsco EH V-5,000Hp钻机, 生活模块：200人 • 海军勘探者1号(Navis Explorer 1) • 韩国三星船厂2000年3月建，工作水深：3,048m(10,000ft)，钻深能力： 11,000m(36,000ft)，为当今最深，主尺度，201m（660ft） ×40m(131ft)×型深19.5m64ft)，可变载荷：15,000t，生活模块：130 人，钻机主绞车功率：Hitec AHD-6,600Hp • GLOMAR C。R。LUIGS号(Navis Explorer 1) • 北爱尔兰Harland & Wolff船厂于1999年建造，工作水深是目前最深的 一艘船,为3,658m（12,000ft，)，钻深能力：10,668m(35,000ft)，主 尺度为：229.25m(752ft)×36.80m(118ft)×型深17.68m(58ft)，生活 模块：150人
海洋工程各种平台分类与介绍
海洋工程各种平台分类与介绍下面图文并茂简单介绍下海洋平台分类、钻井船、FPSO SEVAN平台，纯属胡扯，各位看官不要喷我，海洋平台简单可以分为以下2大类（1）固定式平台:导管架式平台重力式平台（2）移动式平台: 坐底式平台自升式平台半潜式平台张力腿式平台牵索塔式平台SPAR平台第一个导管架平台(Jacket)，适用于浅近海。
导管架平台可以看作最原始，最直接的将钻井设备与海底连接起来的措施。
钢桩穿过导管打入海底，并由若干根导管组合成导管架。
导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安装就位，然后顺着导管打桩，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管之间的环形空隙里灌入水泥浆，使桩与导管连成一体固定于海底。
重力式（混凝土）钻井平台: 混凝土重力式平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础(沉箱)，用三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构，在平台底部的巨大基础中被分隔为许多圆筒型的贮油舱和压载舱，这种平台的重量可达数十万吨，正是依靠自身的巨大重量，平台直接置于海底。
坐底式钻井平台是早期在浅水区域作业的一种移动式钻井平台。
平台分本体与下体（即浮箱），由若干立柱连接平台本体与下体，平台上设置钻井设备、工作场所、储藏与生活舱室等。
钻井前在下体中灌入压载水使之沉底，下体在坐底时支承平台的全部重量，而此时平台本体仍需高出水面，不受波浪冲击。
自升式钻井平台(Jack-up)又称甲板升降式或桩腿式平台。
这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力、器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到新的井位。
半潜式平台(Semi)是大部分浮体沉没于水中的一种小水线面的移动式平台，它从坐底式平台演变而来，由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。
此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接，在下体问的连接支撑一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力；平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。
海上石油钻井平台
五、钻井船
钻井船从结构上说很简单，外形就是一条船。所有的钻井 设备、工具，材料以及作业人员的工作间和生活区，直升飞机 平台等都在船上。
钻井船在海上只能进行浮式钻井作业。
作业期间，船体受到风、浪、流的作用，会产生各种运动。 这些运动有时非常剧烈，例如严重的摇摆，升沉和横向漂移， 给钻井作业带来很大的影响，甚至使钻井作业无法进行而中断。 所以，钻井浮船需要使用锚泊系统定位，或者使用自动动力定 位系统定位。
缺点：抗海水腐蚀性能差。
所以，有的地方，曾采用过抗海水腐 蚀性能好的铝制平台，但因造价昂贵，未 能普遍应用。
结构：基础部分和上层建筑。
基础部分是由导管架和桩管组成。导 管可事先在岸上预制好。然后，用驳船运 至目的地，或依靠中空的浮力拖至目的地， 下沉并坐在海底上。再将桩管由导管内插 入，并用打桩机打入海底一定深度。
升降任务完成之后，升降机构应当停止工作，以便检修。在拔桩以后并 将桩腿升起，准备拖航移位时，也存在桩腿与船体之间的位置的固定问题。 解决此间题的方法是用楔子自锁固定。拖航时上楔系统锁定，钻井作业期间 下楔系统锁定。
实际的升降系统，除了上述动力设备外，还要有一套控制系统，在中央 控制室集中进行控制操作。
3、绷绳塔式平台
如1983年建于墨西哥湾水深305米 的海域，塔架高329米，重19000吨，用 钢桩打入海底。但该塔架又瘦又高，柔 性较大，在波浪作用下可以允许轻微摇 摆。整个塔架靠20根直径227毫米的钢 绳作为绷绳向四面八方的海底拉紧，并 固定于海底。由于该平台的固有频率， 所以平台的摇摆不会对人员健康和生产 作业有大的影响。
钻井船的发展：
海洋钻井
概念：1.做底式钻井平台:指一种具有沉垫或称浮箱的钻井平台，它利用充水排气或排水充气方式使平台坐入海底或是浮出海面。
2.自升式钻井平台：具有3-4个可自行升降桩腿的钻井平台。
3.绷绳塔式钻井平台:绷绳塔式钻井平台是指平台由塔架支撑，塔架用钢桩打入海底，并用钢绳作为绷绳向四面八方的海底拉紧，固定于海底。
4.张力腿式钻井平台:利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。
5. 重力式钻井平台：借助于其本身的重量直接稳定地坐在海底,从而与海底牢固联结。
6. 桩基式钻井平台：桩基式平台是靠向海底打桩，将平台与海底牢牢地固定。
7. 破损稳定性：破损稳定性是指平台局部性的破坏之后仍然具有足够的稳性保证不翻船。
8. 海流：具有相对稳定速度的海水运动。
9.平台：从事海上油气勘探开发的各种海上建筑物的统称。
10..海水流速：指单位时间内洋流流动的距离(厘米/秒)。
11.可燃冰：又称天然气水合物，指在高压低温条件下由气体与水相互作用形成的白色固态结晶物质，分子式为CH4.8H2O。
12.波压：波浪作用在静止、直立于海水中的平面物体上的正压力。
13. 动力定位系统：依靠平台上的动力系统抵抗外力的影响，自动的保持平台在海上的位置。
14.海雾：由于海洋条件影响而形成的雾。
15.浮动平台的倾侧：浮动平台在海上运动时，浮轴偏离铅垂线，称为倾侧。
16. 船井井口：船体上的一个允许钻柱通过并且能够安装井口装置的贯通上下的开口。
17. 潮流：海水的周期性流动。
18. 浮动平台的静稳性：即静力稳定性，在一定外力作用下，平台将倾侧一定的角度。
外力若减小，则倾侧角度将随之减小。
当外力减至零时，平台将回到正浮状态。
18. 浮动平台的静稳性：即静力稳定性，在一定外力作用下，平台将倾侧一定的角度。
外力若减小，则倾侧角度将随之减小。
当外力减至零时，平台将回到正浮状态填空：水下井口装置的引导系统包括井口盘、引导架、引导绳、张紧装置。
海上钻井平台
第二章海上钻井平台§2--1 海上各类钻井平台简介一、桩基式固定平台固定平台是借助导管架固定在海底的一个高出水面的建筑物，上面铺设甲板，作为平台，用以放置钻井机械及设备。
1.固定平台分类（1）按导管架的结构型式分:有直桩式、直桩—斜桩式、联结式三种（2）按材料分:有木桩、混凝土桩、钢桩三种木桩(强度低，易腐烂)混凝土桩(强度低)钢桩(易腐蚀）（３）按打桩用的设施分:有带桩架、不带桩架两种前者通过打桩架打桩后，打桩架即作为导管架的组成部分后者需在驳船运送来的甲板上打桩，打桩后留下甲板固定好，驳船即离开。
（４）按钻井设备布置分:有带辅助船、不带辅助船两种。
前者将钻杆、套管、泥浆材料、水泥等器材存放在辅助船上，因而平台面积可缩小至15×302m。
后者需加大平台面积至16×402m，或采用多层式结构，分层布置设备，但因高度增加，稳定性差。
（5）按桩的数目分a.单桩腿b.三、四桩腿；c.多桩腿2.固定平台的建造：a. 预制导管架；b.移运到海上；c.打桩增大支撑：爆扩桩、倾斜桩d.架设上层建筑立柱式、桁架式3.平台升离高度：原则：最高潮位、最大浪高时，海水不能打到平台上计算： H=2/3最大浪高＋最高潮位＋1.5米4．固定平台的优缺点优点：１）稳定性好；２）海面气象条件对钻井工作影响小。
缺点：１）不能移运；２）造价高，适用水深有限，它的成本随水深增加而急剧增加。
二、坐底式钻井平台坐底式钻井平台：是一种具有沉垫（浮箱）的平台，借助沉垫可坐于海底，若漂浮海面则可拖航1．沉垫坐底式(1)沉垫（浮箱）钻井时，沉垫中注水，可坐于海底。
完井后，排水充气，平台升起，即可拖航。
沉垫（浮箱）有船舱型及浮筒型两种。
(2)工作平台有正方形、长方形、三角形三种型式，与中间支柱焊接相连。
一边有开口，以便于完井后移运，两侧安置吊梯或起重机，以便从辅助船上搬运器材。
(3)支柱一般采用金属衍架结构，与平台及沉垫相连接，它的高度随工作水深而定，约为20～30m。
六海上钻井平台
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9
光明号——负责装置巨大的锚椿
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10
巨僕三号——运送中央处理平台
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11
作业
• 海上钻井平台的组成部分有哪些？
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12
钻井平台的分类
• 海洋钻井平台是主要用于钻探井的海上结 构物。平台上装钻井、动力、通讯、导航 等设备，以及安全救生和人员生活设施， 是海上油气勘探开发不可缺少的手段。
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13
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23
张力腿式钻井平台
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24
• 张力腿式钻井平台（TLP）是利用绷紧状态下的 锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井 平台或生产平台。
• 其所用锚索绷紧成直线，不是悬垂曲线，钢索的 下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。用的 是桩锚(即打入水底的桩为锚)或重力式锚(重块)等， 不是一般容易起放的抓锚。
• 原油一般是通过管线运 输，在深水中可用近海 装油设施进行输送。
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固定平台
• 固定平台包括导管架式平台、混凝土重力 式平台、深水顺应塔式平台等。
• 钢质导管架式平台使用水深一般小于300米， 通过打桩的方法固定于海底，它是目前海 上油田使用广泛的一种平台。
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27
导管架式平台
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28
混凝土重力式平台
目前我国正在设计、建造的超深水钻井平台
一、由708所与上海外高桥造船厂设计、建造3000米工作水 深的半潜式钻井平台。
二、中国船舶重工集团公司大连造船新厂建造了BG9000型4 艘超深水半潜式钻井平台。
三、由中国与韩国合资的江苏韩通船舶重工有限公司承担建 造、舍凡钻井公司(SevanDrilling)拥有的“舍凡钻工 (SevanDriller)”号半潜式平台，工作水深达当前创世界纪录 的12500英尺(3810米)；中部具有双井架的、钻深能力亦达 当前创世界纪录的40000英尺(12200米)超深井钻机；是世 界第一艘SSP（即舍凡稳定性（减摇）钻井平台）。
《海上钻井平台》课件
浮式钻井平台
只有主平台浮在海面上，稳定 性差一些。但价格，可移动性 都比半潜式更好。
固定式钻井平台
类似于平台式海洋平台，用于 淺海和陆架地理位置优越时使 用。
海上钻井平台的构造和工作原理
构造
主平台、井架、液气分离装置、液压系统、钻具， 电气系统，办公区等。
工作原理
平台攻破海底，钻井设备开展钻井工作并通过各种 设施进行油气开采。
海上钻井平台的应用领域
1
海上钻探
搜寻和钻探油气。
2
海上采集
生物资源调应对油船事故或平台意外的抢险救灾，进行设备维修和大规模施工等。
海上钻井平台的优势和挑战
1 优势
可设备强度大，平台空间大，工作效率高，可移动性强。
2 挑战
生产和施工难度大，对环境要求高，风险和安全隐患比较大。
海上钻井平台的未来发展
技术创新
未来将会运用数字化技术、自动化设备，有望实现 代工厂式作业。
绿色环保
针对生态环境考虑更多，研发智能钻探设备，建设 绿色低碳的能源平台。
结束
海上钻井平台是为满足人们对石油能源不断增长的需求而发展出来的高科技 产品。未来，我们期待更加高效、环保、智能的钻井平台的出现，为人们带 来更多方便，同时也保护着整个地球的生态。
《海上钻井平台》PPT课 件
从定义、类型到未来发展，一篇关于海上钻井平台的全面介绍，让你更深入 了解这项关键的工程技术。
海上钻井平台的定义
作用
搜寻、开发海底油气资源的 基础设施。
位置
搭建在海洋上的固定或移动 平台，用以钻探海底。
特点
结构复杂，属于油气行业重 要的高端装备之一。
各类平台详解
随着人类对油气资源开发利用的深化，油气勘探开发从陆地转入海洋。
因此，钻井工程作业也必须在浩瀚的海洋中进行。
在海上进行油气钻井施工时，几百吨重的钻机要有足够的支撑和放置的空间，同时还要有钻井人员生活居住的地方，海上石油钻井平台就担负起了这一重任。
由于海上气候的多变、海上风浪和海底暗流的破坏，海上钻井装置的稳定性和安全性更显重要。
目前的海上石油钻井平台可分为固定式和移动式两种。
固定式钻井平台大都建在浅水中，它是借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置，平台上面铺设甲板用于放置钻井设备。
支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的，所以，钻井平台的稳定性好，但因平台不能移动，故钻井的成本较高。
为解决平台的移动性和深海钻井问题，又出现了多种移动式钻井平台，主要包括：坐底式钻井平台、自升式钻井平台、钻井浮船和半潜式钻井平台。
坐底式钻井平台又称沉浮式或沉底式钻井平台，其上部和固定式钻井平台类似，其下部则是由若干个浮筒或浮箱组成的桁架结构，充水后，使钻井平台下沉坐于海底并处于工作状态，排水后，使钻井平台上浮可进行拖航和移位。
坐底式钻井平台多用于水浅、浪小、海底较平坦的海区。
自升式钻井平台是有多个（一般为3～4个）桩腿插入海底，并可自行升降的移动式钻井平台。
自升式钻井平台基本由两部分组成，一部分是可以安放钻井设备、器材和生活区的平台，另一部分是可升降并可插入海底的桩腿。
我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的，桩腿的高度有七十多米，升降装置是插销式液压控制机构。
该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强，因而，我国海上钻井多使用自升式钻井平台。
钻井平台桩腿的高度总是有限的，为解决在深海区的钻井问题，又出现了漂浮在海面上的钻井船。
钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等，它既有普通船舶的船型和自航能力，又可漂浮在海面上进行石油钻井。
由于钻井船经常处于漂浮状态，当遇到海上的风、浪、潮时，必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象，因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。
海上钻井工艺技术课件
– 隔水管系统：
» 作用：隔离海水；形成泥浆循环通道；
» 包括：隔水管；伸缩隔水管；挠曲接头及球接头； 张紧绳及张紧系统；
– 快速连接器：
» 快速连接和拆卸上述三部分。
1.1 海上钻井井口装置
• 水下井口装置—导引系 统
– 井口盘用水泥浇铸成钢 骨水泥结构；
– 送入井口盘应该有临时 导引绳；
– 用临时导引绳将导引架 及导管送入并座位；
1.2 海上套管程序
• 导管井段的施工—浮动式 平台（常规法） – 第二步：钻孔。
» 依靠临时导引绳下钻， 使钻头准确进入井口盘； 钻柱上带伸缩钻杆；
» 用海水“有进无出”法 钻出36“的井眼；钻完 后立即用高粘度泥浆替 入。防止海水浸泡井眼 垮塌。
» 起钻。
导向臂
1.2 海上套管程序
• 导管井段的施工—浮动式平台 （常规法）
第一章 海上钻井工艺技术
1.1 海上钻井井口装置 1.2 海上套管程序 1.3 海上井控技术 1.4 海上固井技术 1.5 海上泥浆技术 1.6 海上完井与测试 1.7 双梯度钻井介绍
1.2 海上套管程序
• 海上套管程序的系列化
– 由于井口装置的防喷器体积很大，一般一个平台只 搞一套防喷器组。每个钻井平台根据自己的特点， 选定一套适应防喷器组的套管程序，以后就基本上 不再改变。
» 对油层的损害； » 造成巨大的资金损失。
海洋石油钻井技术特点
海洋石油钻井技术特点1．作业范围广且质量要求高移动式钻井平台（船）不是在固定海疆作业，应适应移位、不同海疆、不同水深、不同方位的作业。
移位、就位、生产作业、风暴雨雪等简单作业工况对钻井平台（船）提出很高的质量要求。
如半潜式钻井平台工作水深达1500～3500米，而且要适应高海况持续作业、13级风浪时不解脱等高标准要求。
2．使用寿命长，牢靠性指标高高牢靠性主要体现在：（1）强度要求高，永久系泊在海上，除了要经受风、浪、流的作用外，还要考虑台风、冰、地震等灾难性环境力的作用。
（2）疲惫寿命要求高，一般要求25～40年不进坞修理，因此对结构防腐、高应力区结构形式以及焊接工艺等提出了更高要求。
（3）建筑工艺要求高，为了保证海洋工程的质量，采纳了高强度或特别钢材（包括Z向钢材、大厚度板材和管材）。
（4）生产管理要求高，海洋工程的建筑、下水、海上运输、海上安装甚为简单，生产管理明显地高于常规船舶。
3．平安性要求高由于海洋石油工程装置所产生的海损事故非常严峻，随着海洋油气开发向深海区域进展、海上平安与技术规范条款的变化、海上生产和生活水准的提高等因素变化，对海洋油气开发装备的平安性能要求大大提高，特殊是对包括平安设计与要求、火灾与消防及环保设计等HSE的贯彻执行更加严格。
4．学科交叉，技术简单海洋石油钻井平台的结构设计与分析涉及了海洋环境、流体动力学、结构力学、土力学、钢结构、船舶技术等多门学科。
因此，只有运用当代造船技术、卫星定位与电子计算机技术、现代机电与液压技术、现代环保与防腐蚀技术等先进的综合性科学技术，方能有效解决海洋石油开发在海洋中定位、建立海上固定平台或深海浮动式平台的泊位、浮动状态的海上钻井、完井、油气水分别处理、废水排放和海上油气的储存、输送等一系列难题。
海上钻井平台
海上钻井平台概述海上钻井平台主要用于钻探井的海上结构物。
上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施。
海上油气勘探开发不可缺少的手段。
主要有自升式和半潜式钻井平台。
①自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。
1953年美国建成第一座自升式平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占移动式钻井装置总数的1／2。
工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。
②半潜式钻井平台上部为工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。
工作时下船体潜入水中，甲板处于水上安全高度，水线面积小，波浪影响小，稳定性好、自持力强、工作水深大，新发展的动力定位技术用于半潜式平台后，工作水深可达900～1200米。
半潜式与自升式钻井平台相比，优点是工作水深大，移动灵活；缺点是投资大，维持费用高，需有一套复杂的水下器具，有效使用率低于自升式钻井平台。
海上钻井平台主要特点和火灾危险性1．结构复杂，火灾蔓延快。
海上钻井平台内部结构十分复杂，为了满足生产、生活的需要，往往将一个大空间在分成多个房间，造成内部舱室紧凑、走道宽度狭小，层间高度低矮，楼梯坡度较大，出入口小，一旦发生火灾，极易造成火势迅速扩大蔓延。
2．可燃物较多，火灾荷载大。
由于平台舱室在装饰装修过程中，大量使用了可燃材料。
平台在生产过程中，需要使用大量油料；在试油期间，排放石油、天然气等易燃易爆物品，扩大了平台危险区，遇到火源极易引起火灾。
3．电机设备多，用电量大。
平台各种类型的钻井电机及生产辅助设备繁多，生活电器集中安放，部分电器线路还敷设嵌置在装饰层中，一旦电机设备、生活电器发生故障或电线超荷载、短路等，很容易造成火灾。
4．人员密集，相对孤立，易造成重大伤亡。
平台职工居住十分密集，外协人员还不时上平台，居住拥挤，且对平台通道不熟悉。
海上钻井平台概述
历史与发展
早期发展
未来趋势
自20世纪初以来，海上钻井平台经历 了从简易木筏到现代化设施的发展历 程。
未来海上钻井平台将更加注重环保、 智能化和自动化，以降低成本和提高 生产效率。
技术进步
随着科技的不断进步，海上钻井平台 在结构、材料、装备和工艺等方面不 断改进，提高了钻井效率和安全性。
海上钻井平台的重要性
新型钻井设备
针对海洋环境的特殊要求， 研发新型的钻井设备，如 深海钻井装备、高压油气 分离技术等。
监测与控制技术
利用先进的监测和控制技 术，实时监测海上钻井平 台的运行状态，确保作业 安全。
环保法规的挑战
排放限制
随着环保法规的日益严格，海上 钻井平台的排放限制也更加严格，
需要采取有效的环保措施。
废弃物处理
制定完善的应急预案，包括火灾、爆 炸、泄漏等突发事件的处理方案，确 保在紧急情况下能够迅速应对。
安全措施
采取多种安全措施，如安全警示标识、 防护设备、安全检查等，保障员工的 人身安全和生产安全。
04 海上钻井平台的挑战与前 景
海洋环境的影响
风浪影响
海上钻井平台受到风浪、潮汐和 洋流等自然因素的影响，需要具 备足够的稳定性和抗风浪能力。
人员配置
海上钻井平台需要配置不同专业背景 的人员，包括工程师、技术人员、操 作工、安全员等，以确保平台的正常 运营和安全生产。
培训
针对不同岗位的人员，提供相应的培 训课程，包括技能培训、安全培训、 管理培训等，以提高员工的专业技能 和安全意识。
生产流程与管理
生产流程
海上钻井平台的生产流程包括钻井作业、采油作业、油气处理等环节，需要合 理安排各环节的工作，确保生产的高效进行。
海上钻井平台分类及技术特点
缺点
{ {
重量比混凝土轻 预制过程中对水载要求不高 拖船马力小 对地基承载力要求不高 贮油量 用钢多，易腐蚀
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重力式平台的特点
由于整个结构比较大，一般先在岸边开挖 的泥坞中建造基座，再拖往有掩护的深水区接高， 然后浮运至现场，加载下沉。目前这种平台一般是 作为海底贮油罐或用于钻采海底石油。 其主要特点是抵御风暴及波浪袭击的能力 强，结构耐久和维护费用低，但需开挖岸边坞坑， 并要有近岸深水施工水域，结构高度因此受到限制。
台、半潜式钻井平台以及浮式钻井船。可随意移动， 特别适用于钻勘探井或纵式生产井。 钻井模块既可以放到固定式平台上，也可以 采用移动式平台，但是上部模块价格比较贵，一套要 好几亿美元以上，所以一般都放到移动式平台上面， 一般是打一枪换一个地方。
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1、坐底式钻井平台
坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳，适用于 河流和海湾等30m以下的浅水域。
41
导管架式平台的结构
基础部分是由导管架和桩管组成。 导管可事先在岸上预制好。然后， 用驳船运至目的地，或依靠中空的 浮力拖至目的地，下沉并坐在海底 上。再将桩管由导管内插入，并用 打桩机打入海底一定深度。 上层建筑 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
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张力腿式平台的特点
张力腿式平台本身是一个浮动平台，平台的 贮备浮力远远大于平台的重力，靠缆绳或锚链(称作 张力腿)的张力将平台与事先固定在海底的锚桩上拉 紧，平衡一部分浮力，并使平台较好地固定在海面上。 这种非刚性地连接，不仅可减小平台的摇 摆和倾斜，而且由海底地震引起的海床运动，也在到 达平台之前被大大减弱了。
坐底式钻井平台
第四章__海洋钻井设备概述
第四章海洋钻井设备概述陆上钻井时，钻机等设备都安装在地面上的底座上；在海上钻井时，不可能将钻井设备安放在海里，因此就需要一个安放钻井设备等的场所，这个场所就是海洋钻井平台。
§4-1海上钻井平台的类型与性能一、海上钻井平台的分类（一）按运移性可分为两类：1、固定式钻井平台2、移动式钻井平台（坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、浮式钻井船、步行式、气垫式）（二）按钻井方式分可分为：1、浮动式（浮式）钻井用的平台：半潜式、浮船、张力腿式2、稳定式（稳式）钻井用的平台：固定、自升、坐底二、海上钻井平台的结构及特点1、固定式钻井平台它是从海底架起的一个高出水面的构筑物，上面铺设平台，用以放置钻井机械设备，提供钻井作业场所及工作人员生活场所。
（1）结构组成：a、导管架这是整个平台的支撑部分，是用钢管焊接而成的一个空间钢架结构。
它的制造工艺复杂，就拿两管相交处的相贯线的加工来说，一般的切割工艺都不能满足要求，必须用数控切割机床进行加工，这就需要先求出相贯线方程，输入机床的控制台，方可进行切割。
再如管节点的焊接，必须采用手工电弧焊，多层多道焊接，焊完后需进行超声波无损探伤，如发现夹渣或焊不透，必须刨掉重焊，一次返工后仍不合格，则这个管节点就得报废。
也许有人认为这样的要求太苛刻了，但这并不过分。
因为导管架大部分浸于海水中，受到海洋环境载荷的作用，很容易产生腐蚀疲劳破坏，管节点是导管架的薄弱点，这个课题在世界范围内，已进行了多年研究。
86年国家经委组织了国内一些科研机构对这个问题进行了研究，我室也有幸参与了这一科研工作，做了大量的实验研究，到目前为止，这个问题还没彻底解决。
1）管节点导管架的薄弱环节是管节点，管节点的类型有许多种，如下图所示。
由两根正交的管子构成的管节点叫做T型管节点。
如撑杆与主管以锐角相交，该连接称为Y型节点。
如果两根撑杆都在弦管的一侧，即每根撑杆的中心线与弦管的轴线形成锐角，该连接称为K 型节点。
钻井平台海上作业技术说明
钻井平台海上作业技术说明随着世界石油需求的不断增长，海洋上的石油工业也得到了飞速的发展。
海上作业的主要方式是通过钻井平台来完成。
钻井平台作为海洋石油工业的主力军，其作业技术也日益完善。
本文将从钻井平台的类型、主要设备以及海上作业流程三个方面，对钻井平台海上作业技术进行说明。
一、钻井平台的类型目前，钻井平台的类型较多，主要包括浮式钻井平台、半潜式钻井平台、全潜式钻井平台以及定位式钻井平台。
1. 浮式钻井平台浮式钻井平台是目前应用最广泛的一种钻井平台。
它是一种没有底部支撑的浮动船体，可以在水深较浅的海域进行作业。
由于其灵活性较高，使用的设备也比较简单，因此成本相对较低。
但是，浮式钻井平台在受到海浪冲击时易受影响，安全性相对较差。
2. 半潜式钻井平台半潜式钻井平台的船体底部有支撑结构，可以在较深的海域进行作业。
由于其底部结构的稳定性，可以严格控制平台的位置和高度，因此适合在恶劣的天气条件下进行作业。
但是，半潜式钻井平台的成本相对较高。
3. 全潜式钻井平台全潜式钻井平台采用了封闭式船体结构，在海洋底部进行作业。
由于其深度较深，因此需要更坚固的船体结构，而设备也会更加复杂。
但是，全潜式钻井平台可以进行深水区的作业，因此在深海石油勘探中得到了广泛应用。
4. 定位式钻井平台定位式钻井平台可以通过定位系统精确地控制平台的位置和高度，因此在恶劣天气条件下作业也较为安全。
但是，由于其需要许多锚链和锚具，因此成本也相对较高。
二、主要设备钻井平台的主要设备包括钻井设备、井口设备、油气处理设备以及生活设备等。
1. 钻井设备钻井设备由钻台、固井设备、钻机和钻头等组成。
钻井设备可以在井口处将钻头送入井下，通过旋转钻头开采油气资源。
2. 井口设备井口设备包括井口套管、井口防喷器、变径套管、粘岩器、泥浆设备等，主要是用于控制井口的压力和防止爆炸事故。
3. 油气处理设备油气处理设备包括脱水设备、分离器、储油罐等，主要是将开采的油气进行初步处理，减少它们对环境的污染。
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钻井平台可转化为采油平台使用。
29
固定式钻井平台分类
按导管架结构分：直桩式、直桩-斜桩式、联结式。
按桩柱结构分：木桩、钢桩、混凝土。混凝土桩要
先预制好，再在海上打桩。现在的钢管桩都要在管中 加注混凝土。 按打桩的设施分：带桩架、不带桩架。 按设备布置分：带浮船、不带浮船。 按照结构特点分：导管架式钻井平台、重力式钻井 平台、张力式钻井平台、绷绳塔式钻井平台。
3
陆地钻井
海洋钻井
4
一、海洋钻井与陆地钻井的异同
顶驱
钻井绞车
转盘 泥 浆 泵
井下钻具
泥 浆 池
5
各种钻头
A
B
C
D
E
F
地层岩石
井眼轨迹设计
多个断层
叠加
海上
多层系油层
辐射型
裂缝油层
固井与完井工艺
相同与不同
陆地钻井 海洋钻井 程序接近，但内容不同 本质区别 本质区别 相同 接近但不同 接近但不同 接近但不同 相同 相同
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满足钻井、采油、测试等各项作业的要求。
海上石油平台
13
海洋石油平台
14
海上石油平台
15
海上石油平台
海上石油平台是海上石油开采的主要装置，它的分类 方法有很多，其中按照用途大体可以为四类： 钻井/勘探平台：主要用于勘探石油资源、钻探石油。 采油平台：主要用于石油生产。 中心平台：用于石油初步加工和石油输送。 储存式平台：主要用于石油采集后海上储存，并且还有预处 理功能。 以上四种平台又可以细分为很多类，下面我们主要讲 述一下海洋钻井平台的分类及其特点。
40
4、导管架式钻井平台
桩：用于承受平台的垂直重量及水平 环境推力。 目前国内外应用最多的是钢桩平台。 优点： (1)可事先做成导管架型式， 在岸上预制好，然后到海上进行打桩； (2)平台的整体性好，施工快。 缺点：抗海水腐蚀性能差。 所以，有的地方，曾采用过 抗海水腐蚀性能好的铝制平台，但因 造价昂贵，未能普遍应用。 结构：基础部分和上层建筑。
坐底式钻井平台
单立柱坐底式钻井平台
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1、坐底式钻井平台
类型：浮筒型，钢瓶型和浮垫型。 浮垫型坐底式平台是目前应用最为广泛的坐底式平台。
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1、坐底式钻井平台
海面
海底
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坐底式钻井平台的优缺点
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 拖航时阻力大，当海底冲刷严重 时，钻井易移位，需要采取防滑 移、防冲刷及防掏空等措施
下面主要介绍一下最后一种分类方法。
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1、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，从而与海底牢固联结。一般用混 凝土制造，少数也有钢质的。
康迪普型平台
塞尔默型平台
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1、重力式平台
结构： 平台由沉垫、立柱、甲板三部分组成 沉垫有多种形式：圆形、六角形、 正方形 立柱有三腿、四腿、独腿等几种 甲板有混凝土和钢质两种：混凝土重 力式平台、钢质重力式平台 重力式平台的基础和腿柱中都分
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2、张力腿式平台TLP
张力腿式平台主要由甲板、 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； 张力腿平台可以用于水深超过600m 的海区，但通常认为最经济的作业 水深范围是450～600m之间。
36
张力腿式钻井平台
固定式钻井平台的面积和平台上的设备都
要合理，而且结构强度要满足要求。
47
本章主要内容
一、海洋钻井与陆地钻井的异同
二、钻井平台及分类
三、固定式钻井平台
四、移动式钻井平台 五、钻井平台的选择 六、海洋环境条件对钻井装备的影响
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四、移动式钻井平台
移动式钻井平台，作业完成后，可拖航或自
航到其他地点。包括坐底式钻井平台、自升式钻井平
本章主要内容
一、海洋钻井与陆地钻井的异同
二、钻井平台及分类
三、固定式钻井平台
四、移动式钻井平台 五、钻井平台的选择 六、海洋环境条件对钻井装备的影响
1
一、海洋钻井与陆地钻井的异同
钻井是一门工程技术。它是利用现有技术条件， 建立一条连接地面及地下油藏的安全的油气流通通道。 钻井作为勘探开发过程中的重要环节，其费用占 勘探开发投资的50%以上，钻井速度的高低、钻井质量的 优劣在很大程度上影响着勘探开发的整体效益。
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3、绷绳塔式平台（牵索塔式平台）
绷绳塔式平台亦称牵索塔 平台，是将一个预制的钢质塔 身安放在海底基础块上，四周 用钢索锚定拉紧而成。它适用 于水深较大的海域。 优点：
节省钢材（成本低）
井口装置可设置于水面上
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绷绳塔式平台的特点
特点： 结构简单构件尺寸小，能 抵抗周围环境所产生的各种作用 力；从工作水深上比较，在深水 区，这种平台的建造总费用比桩 基导管架式平台低，反映在钢材 费用、建造和安装时间上，绷绳 塔式平台在成本上占有优势。它 适应深水钻采作业的需要，工作 水深在300~600m。有的资料表明， 绷绳塔式平台最经济的工作水深 范围在240~480m之间。
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固定式钻井平台分类
带辅助船的小型固定钻井平台：将部分设备和
材料放在辅助船上，以减小平台的尺寸。
这种小型平台建筑面积可以达到最小限度。一
般只将井架、绞车、动力联动机及其附属设备放在平台 上，而其它设施及食宿等都设置在辅助船上。 优点：平台的投资少，体积小，便于施工，而 且当钻完一口油井后，辅助船可以很快转移到另一井位，
二、钻井平台及分类
海洋钻井分为：海上钻井、海底钻井和深海科研钻井三 类（主要是海上钻井）。 海上钻井是在追踪陆地油田在海底延伸的过程中开始的。
海上钻井平台：从事海上油气勘探开发的各种海上建筑
物的统称，一般是一种高出海面或海底的顶部平坦结构物，是进 行近海作业的施工场所，目前使用的平台型式主要取决于平台用 途。 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;
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张力腿式平台的特点
张力腿式平台本身是一个浮动平台，平台的 贮备浮力远远大于平台的重力，靠缆绳或锚链(称作 张力腿)的张力将平台与事先固定在海底的锚桩上拉 紧，平衡一部分浮力，并使平台较好地固定在海面上。 这种非刚性地连接，不仅可减小平台的摇 摆和倾斜，而且由海底地震引起的海床运动，也在到 达平台之前被大大减弱了。
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2、自升式平台
自升式钻井平台又称甲板升降式或桩 腿式平台,是目前国内外应用最为广泛的钻井平 台。
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2、自升式平台
海面
海底
55
2、自升式平台
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各种自升式平台
海上钻井作业大 多数也是使用自升式平 台，如：“渤海四号”、 “渤海五号”、 “渤海 七号”、 “渤海八号”、 “渤海十号”、“南海 三号”、“南海四号”、 “勘探二号”、“胜利 五号”和“胜利六号” 等自升式钻井平台。其 中“渤海五号”和 “渤 海七号”是我国自行设 计建造的自升式钻井平
42
导管架式平台的结构
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导管架的作用
•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
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安装完毕后平台状态
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各类固定式钻井平台性能对比表
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固定式钻井平台的优缺点
固定式钻井平台的优点是稳定，海面气象 条件对它的影响较小，而且完井后可作为采油平台， 使用时间大大增加。但是，它的灵活性差，不能及 时运移，而且造价高，不能在较深的水域工作。
钻井费用 占59.9% 钻井费用 占48.8% 钻井费用 占51.5%
勘探投资
开发投资
2010年钻井占勘探开发投资比例
勘探开发总投资
钻井过程中包括的程序
陆地、海洋钻井
一口井的综合设计 井场及设备基础准备 复杂情况处理 破岩钻进 复杂情况处理 固井 复杂情况处理 完井 复杂情况处理
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一口井的综合设计 井场及设备基础准备 复杂情况处理 破岩钻进 复杂情况处理 固井 复杂情况处理 完井 复杂情况处理
本章主要内容
一、海洋钻井与陆地钻井的异同
二、钻井平台及分类
三、固定式钻井平台
四、移动式钻井平台 五、钻井平台的选择 六、海洋环境条件对钻井装备的影响
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海洋钻井平台
海洋钻井平台上装钻井、动力、通讯、导 航等设备，以及安全救生和人员生活设施，是海上 油气勘探开发不可缺少的手段。 开发海洋石油，首先从浅水海域开始，然 后逐渐向深海发展。海洋钻井平台经历了由浅海到 深海、由简单到复杂的发展过程。
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海洋钻井平台
•按资产拥有方式：油公司模块钻机和承包商专业钻机;
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本章主要内容
一、海洋钻井与陆地钻井的异同
二、钻井平台及分类
三、固定式钻井平台
四、移动式钻井平台 五、钻井平台的选择 六、海洋环境条件对钻井装备的影响
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三、固定式钻井平台
固定式钻井平台，固定于海底，在整
个使用寿命期内位置固定不变，不能再移动。
主要用于有工业油流的油田，一般工作水深在
20m左右（如渤海早期的埕北A/B钻井平台）。
台、半潜式钻井平台以及浮式钻井船。可随意移动， 特别适用于钻勘探井或纵式生产井。 钻井模块既可以放到固定式平台上，也可以 采用移动式平台，但是上部模块价格比较贵，一套要 好几亿美元以上，所以一般都放到移动式平台上面， 一般是打一枪换一个地方。