自升式平台

世界上第一座海上钻井平台
下图就是自升式平台的主要发展里程碑
1956年,美国发明家 R.G.LeTourneau 设 计的第一座三腿自升式钻井平台“ 天蝎号” (Zapata Scorpion) 建成交付 Zapata Offshore 公司使用 。美国前总统乔治.布什 时任 Zapata Offshore总裁 ，他大胆采用了 LeTourneau创新的桁架式桩腿及齿条和齿轮 升降系统 的平 台设计。“ 天蝎号” 平台 型长 5 6.7 m(186 ft ) ，型宽45.7m(150ft )， 桩腿长 4 2 .7 m( 140ft ) ，总重4000t ，是 独立桩腿式平台，也是现代自升式钻井平 台的雏形 。1963年，第一座由LeTourneau 公司设计的斜桩腿式平 台“ Dixilyn 250号” 建造完毕 。第一座可在北海常年工作的 自 升式钻井平台“ 猎户星座号”( Offshore Orion 于 1966 年建成。第一座 自航式平台 “ 水星号” ( Offshore Mercury )于1969年 下水 。这两座平台皆由当前全球最大的海 洋钻井承包商 Transocean Inc的前身之一滨 海公司( Offshore Company ) 设计 。

此外，荷兰Huisman公司发展出概念新颖的旋转型悬臂梁，它通过径向与环向滑 轨实现移动，有与X—Y悬臂梁类似的可移动范围内均匀的可变载荷，但目前型 号的旋转型悬臂梁的可变载荷没有X—Y悬臂梁大，但旋转型悬臂梁可以在甲板 上抬高，可以增加甲板的可用面积。
（2）平台船体设计技术 自升式钻井平台的船体采用模块化设计与施工，加大甲板主尺寸和作业面积， 增大可变载荷和钻井物资储放能力，延长在偏远恶劣海域作业的自持力。将 平台生活区移到船艏，采用挑出式与包络式设计，既可减少悬臂梁钻井作业 发生事故时，对船员造成的伤害，也可以腾出甲板中部空间给作业堆料。另 一方面，悬臂梁悬挑作业时，会将平台整体重心往船艉移动。平台生活区的 前移，可以减少平台重心的后移量，减少左舷与右舷桩腿轴力的增加量。 （3）桩腿技术 新一代自升式钻井平台多采用超高强度钢、大壁厚、小管径壁厚比的主弦管 与支撑管，以减小水阻力与波浪载荷。一般采用具有高强度、高刚度的“X” 与逆“K”型管节点，并减少节点数量。在逆“K”型水平撑管上多采用叠加式 节点，以提高节点抗剪强度。
2006年5月31日，国内首座 122m (400ft)水深自升式钻 井平台，总投逾10亿元人民 币的“海洋石油 941 ”(美 国F&G JU2OO0E设计型号) 在大连船舶重工集团有限公 司建成交付中海油使用。6 月26日，“ 海洋石油941” 在拖船的拖带下驶向南海北
部湾进行钻井作业。11月15
为尽快形成我国自主研发的海洋工程装备标准体系，推动自主研发设计 能力快速提高，2011年，经上海市质监局推荐，上海外高桥申报承担的 海洋工程装备－自升式钻井平台国家综合标准化示范项目正式获得国家 标准化管理委员会批准。项目建设周期将持续到2015年12月。
国际自升式海洋平台的发展现状
2008年全球共有自升式钻井 平台（Jackup）446座，分布 在南美、北美、亚洲、非洲、 欧洲、澳洲各地。设计水深一 般为10米(30英尺)到250米 (750英尺)以内，属近海海 域。它们主要集中建造于 1980~1983年，之后的建造数 量特别少，使用年限基本上在 20～30年，而在役的自升式 钻井平台船龄大多数超过25 年。因此，该类钻井平台未来 更新换代的需求比较大。
日，开钻涠洲11一1油田第 一口生产井。
我国在自升式平台上的技术 不断进步，在2009年中远船 务为美国Remedial Offshore 公司建造的SUPER M2自升式 海洋工作平台，5月27日在南 通命名。该平台是全球第一 座带自航动力系统的自升式 海洋平台，同时也是中远船 务进入海洋工程领域后自行
此外，为了提升市场竞争力和增加市场占有率，近10多年来，世界自升式 钻井平台主要设计公司都与船厂或钻井公司等组成联合体。如1994年美国Rowan石 油钻井公司收购了LeTourneau公司及其船厂，业务覆盖石油钻井、高强度钢材生 产、自升式平台设计建造、森林与石油矿藏开采的重型设备制造；1995年，美国 Baker Marine被新加坡PPL船厂收购；2003年Gusto、MSC及GMOD组成GustoMSC集团， 提供一系列海洋钻井、生产平台及设备设计建造服务；2004年，俄罗斯MNP集团与 F&G及乌克兰CDB Corall设计局组成集团，业务包括船舶建造、钻井设备、钻井平 台的设计与施工；2006年，F&G在中国成立合资公司：中船高曼海洋工程技术（大 连）有限公司；2007年7月23日，美国Transocean Inc和GlobalSantaFe Corp宣布， 同意合并组建一家价值530亿美元的钻井承包公司，合并后Transocean成为全球最 大的海洋石油钻探承包商，并拥有最多的深水钻井船、深水半潜式平台及深水自 升式平台。
平台稳定站立后，大多数悬臂 梁可以将钻台外伸到固定平台。 在风大浪急的海面不能进行拖 航。



自式升式平台的结构形
1. 支撑型式 桩靴式/沉垫式 2. 升降装置 液压缸升降(插桩式)/齿条/齿轮箱 3. 桩腿结构型式 筒型/绗架 4. 桩腿数量 3腿/4腿 5. 槽口 有槽口/无槽口 6. 生活楼的布置 横向布置/周边布置
美国发明家 R.G.勒托诺
随着材料、 设计与建造水平的不断进步 ， 自升式钻井平 台的工作水深不断提高 (图3)。
2003建成的Rowan“波勃.帕尔 麦号”( Bob Palmer ) 是 Le — Tourneau公司的“ Super Gorilla XL”设计型号，它创下 了在墨西哥湾 168m(550ft)水 深工作记 录 ，总高度约273 m， 已达到金茂大厦总高度的2/3 。 据 RIGZONE网站统计，到 2 0
如图中的MSC CJ 70就采用了“ X” 式支撑管型式
(4）提升工作水深技术 自升式钻井平台的工作水深得 以不断增加，主要基于两个方面的 原因：首先在结构上，采用高强度、 高刚度重量比、低水阻力的桩腿设 计。安装齿条锁定系统，用桩腿主 弦管轴向力形成的力距，来主要地 平衡由环境荷载产生的作用于船体 底部的桩腿横截面弯距，减小支撑 管轴向力，减小支撑管管径。如 “玛士基创新者号”的船体宽达 102.5米，桩腿间距大，更加有效 地抵御风浪流引起的基底倾覆力距， 降低桩腿基地反力。另一方面，波 浪理论和随机振动理论的发展，使 得能够更加精确地计算由于随机波 浪作用而产生的动力效应。
（5）主要发展趋势 自升式钻井平台发展趋势主要体现在三个方面：（1）采用高强度钢。以提 高平台可变载荷与平台自重比，提高平台排水量与平台自重比和提高平台工作水 深与平台自重比率；（2）增大甲板的可变载荷，甲板空间和作业的安全可靠性， 全天候工作能力和较长的自持能力；（3）采用悬臂式钻井和先进的桩腿升降设备、 钻井设备和发电设备。
2008年8月底统计数据，世界上自升式钻井平台的运营商大部分在美国， 比例达60%以上。主要营运公司有：美国Transocean有限公司、美国ENSCO 国际公司、美国诺布尔钻井公司（Noble Drilling）等。
在新订单方面，美国Vantage Energy公司持有14艘，居世界第一位，其次是 美国Rowan 公司持有9艘，而中国油田服务有限公司以7艘订单位居第三位。总 体而言，各承包商的订单比较分散，集中度不高，但这也说明自升式钻井平台 市场旺盛的需求、丰厚的利润回报，吸引了越来越多的新进入者。
1965~2005年自升式钻井平台建造数量统计
主要建造国家
截止到2008年8月底，在役的自升式钻井平台为428座，其中美国建造了150 座，新加坡建造了110座，居世界前两位。无论是从在役还是新订单来看，美国 和新加坡都是Jackup的主要建造商。
世界著名的JACKUP设计公司
这些公司每个都已经形成多种型号的系列产品。当前技术领先是LeTourneau， MSC和F&G。其中美国的LeTourneau公司是自升式钻井平台设计的先驱，设计产 品占世界市场份额33%，新加坡品牌（Kfels和Baker Marine）占42%，美国F&G 和荷兰MSC各占10%和9%。荷兰的MSC公司设计了一系列自升式钻井平台，工作于 超恶劣海况的海域，例如挪威北海与加拿大东海岸；美国的F&G公司在20世纪80 年代初首次申请了齿条锁定系统(Rack Chock Fixation System)专利，该创新 使得自升式钻井平台能够进入更深与更恶劣海况的海域工作。
设计、建造的第一座自升式
海洋平台，总价1.71亿元。 “瑞美蒂”是全球第一座带自航动力系统 的自升式海洋平台。
近年来，我国海洋工程装备产业在自升式平台设计、建造领域取得了一 大批重大自主创新成果，部分产品实现了历史性突破。但在标准化工作 方面，支撑自升式平台设计、建造的标准体系尚未建立健全，远不能满 足新形势下我国海洋工程装备自主研发设计和总装建造的整体需求。
虽然日本船舶海洋工业实力雄厚，韩国建造上乘，但在自升式钻井平台设 计与建造市场上两国所占份额均不高，主要有两大原因：第一，造船与海洋钻 井平台有所不同，大多数船舶如同一个“仓库”，主要由船体、内部空间及动 力推进系统组成，易于流水线生产，这正是日韩两国强项。而钻井平台如同一 个中小型工厂，不同设备需从不同制造商进货，不同国家船东有各自的偏好与 要求，这是一个再设计工程。在建造平台过程中，有效地管理材料、设备供应 链并如期完工，始终是一个巨大挑战。韩国船厂在建两个CJ70钻井平台时曾遇 到诸如此类问题。第二，当时造船市场与海洋工程同样兴旺，日韩船厂不愁造 船订单不满，他们把主要精力放在更擅长的船舶建造上。但是，我们应该清楚 的认识到日韩两国在海洋工程领域的实力。当前日本钢铁企业是自升式钻井平 台所用的超高强度钢材的关键生产商及一些其他设备供应商。例如日本三井海 洋开发（MODEC）早己将业务从自升式平台设计转移到深海技术FPSO、半潜及张 力腿平台开发上；韩国船厂也在最近3年里承揽了全球14艘钻井船的全部订单。
0 2年底 ，全世界共有397座自
升式钻井平台。
我国自升式海洋平台的发展



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（地区）： 中国 出处：中国船舶工业 集团公司第708研究 所建造年代：公元纪 年纪年：1972年 总长：60.60m 载重量：57000t
自升式海洋平台
孔宇 1040101214
Hale Waihona Puke Baidu
自升式平台的起源


美国人Samuel Lewis早在 1869年最先申请了自升式 钻井平台专利。从图 中给 出的自升式钻井平台的主 要发展里程碑可知，直到 1954年，世界上第一 座自 升式钻井平台“德隆1 号”(DeLong No.1,又称 Off—shore No.51)才问世。 它有10条桩腿,每条桩腿直 径 1.8 m(6ft),48.8m(16O ft) ,采用了L.B.德隆设计 的升降系统。
自升式平台的结构布置特点

带有能够自由升降的桩腿，作 业时桩腿下伸到海底，站立在 海床上，利用桩腿托起船壳， 并使船壳底部离开海面一定的 距离（气隙）。拖航时桩腿收 回，船壳处于漂浮状态。

作业水深范围从12/14 英尺直 至550 英尺。大多数自升式钻 井平台的作业水深在250至300 英尺范围内。 自升式钻井平台有两种型式， 独立桩腿式和沉垫式。
1. 支撑型式: 桩靴式/沉垫式
2. 升降装置: 液压缸升降(插桩式)/齿条/齿轮箱
3. 桩腿结构型式: 筒型/绗架
3. 桩腿结构型式: 三角形/方形
4. 桩腿数量: 3腿/4腿
5. 槽口: 有槽口/无槽口
6. 生活楼的布置: 横向布置/周边布置
技术热点和发展趋势
（1）悬臂梁技术 自升式平台的钻台已经从早期的槽口式发展到当今的悬臂梁式，大大提高了钻井 效率。目前悬梁臂已发展成可脱离式(Skid Off)。即悬臂梁伸出钻井船体艉部， 移到导管架平台，然后脱离自升式钻井平台，最后坐落到导管架平台顶部进行钻 井作业。此技术使得自升式钻井平台可以在风暴情况下，更安全与高效地进行钻 井作业。如MSC公司发明的X—Y悬臂梁，钻台保持在悬臂梁中心，由滚式支座 实现整体沿纵向与横向移动，两侧主梁承受相同的荷载，最大悬挑27.4米。在悬 臂梁悬挑27.1米及其移动范围内，具有均匀的1400吨可变载荷，而F＆G JU2 000E液压驱动移动式悬臂梁的最大悬挑距离 22 .9 m， 钻 台在悬臂梁上可移动 距离为 9 .1 m， 一次定位最多能钻 3 0多 口的丛式井。