海洋油井平台概述

各类海洋油井平台概述

海洋石油钻采设备是海上油气田钻井与采油所用的工具和装备，它的种类繁多包罗万象，但归纳起来大体可以分为四类：1．海洋石油钻井平台；2.海洋石油采油平台；3.水上钻井机械设备；4.水下钻井机械设备。本文主要介绍前两类，即：海洋石油钻井平台及海洋石油采油平台。主要分为移动式平台和固定式平台两大类。其中按结构又可分为：

（1）移动式平台：坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台（SEMI）、张力腿式平台(TLP)、牵索塔式平台、浮式生产处理系统（FPSO）、筒状平台（SPAR）。

（2）固定式平台：导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台。

移动式平台

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30米以下的浅水域。坐底式平台有两个船体，上船体又叫工作甲板，安置生活舱室和设备，通过尾郡开口借助悬臂结构钻井；下部是沉垫，其主要功能是压载以及海底支撑作用，用作钻井的基础。两个船体间由支撑结构相连。这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水，使其着底。因此从稳性和结构方面看，作业水深不但有限，而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。所以这种平台发展缓慢。然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域，潮差大而海底坡度小，对于开发这类浅海区域的石油资源，坐底式平台仍有较大的发展前途。目前已有几座坐底式平台用于极区，它可加压载坐于海底，然后在平台中央填砂石以防止平台滑移，完成钻井后可排出压载起浮，并移至另一井位。

自升式钻井平台

自升式钻井平台被设计成为驳船的模样，具有可以升降的可延伸到海底的桩腿。虽然有些设计能使其在海深500英尺（152米）的海域工作，但通常用于海深400英尺（122米）的地方，适合于近海。其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目的地。到达钻井目的地后，工作时桩腿下放插入海底，平台及平台上所有的钻井设备及其他器械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。

半潜式钻井平台（SEMI）

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。半潜式平台用锚和钢丝绳定位，工作水深为180米左右；用锚和链结合定位，工作水深可提高到450米。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,定位精度在1～2％水深的半径范围内。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，且由于只有立柱暴露于波浪环境中，非常平稳；缺点是投资大，维持费用高，要有一套复杂的水下器具，有效使用率低于自升式。

牵索塔式平台

牵索塔式平台在波浪载荷作用下的动态响应数值分析指出，其桩基处的弯矩比塔的其它部分要小得多，整个系统上的水平力也主要由系缆系统承受。从其恢复力与塔的偏离平衡位置的关系曲线可以看出，当塔的偏离增大到一定程度时，系在牵索上原来固定在缆索上而沉于海底的重块被提起离开海底，从而使索内的张力增加变得缓慢，亦即比重块未被提起时吸收更多的能量。这样在遇到大幅值长周期的风暴波时，系统变软，更大的顺应性出现。由于这些优点，牵索塔式平台比导管架式平台、重力式平台更适合于深水海域作业，它的应用范围在200米～650米。

钻井船

钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。适用于水深8000英尺（2439米）或更深的水域。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。按其推进能力，分为自航式、非自航式；按船型分，有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井；按定位分，有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。浮船式钻井装置船身浮于海面，易受波浪影口向，但是它可以用现有的船只进行改装，因而能以最快的速度投入使用。

张力腿平台（TLP）

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。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力量可依靠锚索向下的拉力来补偿，而且此拉力应大于由波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用，能有足够的张力以消除波浪诱导产生的升沉、横摇、纵摇。适用于深度为120米～1500米的水域。

浮式生产处理系统（FTSO）

FPSO是英文Floating Production Storage & Offloading的缩写，中文翻译“浮式生产储存卸货装置”。它集生产处理、储存外输及生活、动力供应于一体。同时它还具有高投资、高风险、高回报的海洋工程特点。FPSO俨然一座“海上油气加工厂”把来自油井的油气水等混合液经过加工处理成合格的原油或天然气，成品原油储存在货油舱，到一定储量时经过外输系统输送到穿梭油轮。FPSO系统----作为海上油气生产设施，FPSO系统主要由系泊系统（单点系泊（SALM）/多点系泊）、载体系统、生产工艺系统及外输系统组成，涵盖了数十个子系统。作业水域20米～2000米。

筒状平台（SPAR）

自1987年Edward Hordon设计了一种专用于深海钻探和采油工作的SPAR平台之后，SPAR平台得到了大大地发展。Spar平台的系泊方式与垂直系泊的张力腿平台不同，它的设计采用了斜线系泊，而且系泊钢缆中不像TI P平台那样具有很大的预张力，所以在其自身重力作用下形成悬垂线形。Spar平台的系泊索一般都是按照“链一缆一链”的形式组成的，上端通过主体上的导缆器(Fairlead)与位于上体的起链装置(Chain Jack)相连，起链装置一般由计算机自动控制，通过对锚链的收放，控制系泊索长度、调整平台位置。系泊索下端则与海底基础相连，海底基础的类型主要是桩基或吸力式基础。作业水深可以在500米～3000米。

固定式平台

固定导管架平台

导管架平台又称桩式平台，是由打入海底的桩柱来支承整个平台，能经受风、浪、流等外力作用，可分为群桩式、桩基式(导管架式)和腿柱式。由钢管结构组，钢管结构和海底之间由桩连接，桩穿过导管架外周构建的导向套管被打入海底。上次结构包括钻井设备、生产设备、人员住所等。平台的典型寿命是10～25年，当油被采完后，被移走或被清理掉。作业水域小于300米。

混凝土重力式平台

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。现在已有大约20座混凝土重力式平台用于北海。不过由于混凝土平台自重很大，对地基要求很高，使用受到限制。图中八角形处为直升机起降平台。