海洋油井平台概述
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海洋平台海洋平台概述海洋平台是在海洋上进行作业的场所,是海洋石油钻探与生产所需的平台。
海洋平台从功能上分有钻井平台、生产平台、生活服务平台、储油平台等。
从型式及原理上分有,桩基式、坐底式、重力式、自升式、半潜式、张力腿式、竖筒平台等多种,桩基式、坐底式、重力式平台用于浅水海域,而从世界范围来讲浅水海域的海洋油气资源已很有限,各国和石油公司已将目光瞄准深海油田,自升式、半潜式、张力腿式、竖筒式等类型的海洋平台成为目前海洋工程领域的热点,下面主要介绍这四种类型的平台。
1 自升式钻井平台Jack-up Platform(Self-elevating Platform)自升式平台由平台体和可以升降的桩腿组成,作业时桩腿支撑在海底,平台升起离开水面一定高度,因此只有桩腿受到波浪和海流的作用,受到的外界负荷较小。
自升式平台的作业水深按作业水域的要求确定,但通常不超过90m。
大多数自升式平台是非自航平台。
拖航时,平台浮在水面上,桩腿高高升起,此时平台如同一艘驳船,应符合各种规则、规范对非自航船舶在海上拖航时,包括完整稳性和破舱稳性及干舷等各种要求。
到达井位后,桩腿下降插入海底,平台升起,进行钻井作业。
现今的自升式平台桩腿数为3根或4根,深水平台采用3条桁架式桩腿。
自升式平台的升降结构主要有两种型式,即液压插销式升降结构和齿轮条式升降结构。
自升式平台的布置与其形状有关,三角形平台的井架总是布置在某一边的中部,而生活区布置在与该边相对的角端,直升机平台则设在靠近生活区附近,矩形平台则将井架与生活区布置在相对的两端边处。
井架及其底座通常为可移动式,拖航时移至平台中间以减少平台的纵倾。
新型的自升式平台,有的将井架及其底座设置在伸至平台外面的悬臂梁上。
由于自升式平台可适用于不同海底土壤条件和较大的水深范围,移位灵活方便,拖船可以轻松把它从一个地方拖移到另一个地方,因而得到了广泛的应用。
目前,在海上移动式钻井平台中它仍占绝大多数。
海洋石油总公司钻井平台基本数据海洋石油总公司是一家全球领先的石油公司,拥有先进的钻井平台。
钻井平台是进行海上石油勘探和开采作业的重要设备,在海洋石油勘探开发过程中扮演着重要角色。
钻井平台的基本数据包括类型、构造、工作原理、技术参数等。
首先,钻井平台一般分为浮动式和固定式两种类型。
浮动式钻井平台通常是通过船身浮力来维持平台的浮起状态,插入海底后,通过螺旋钻孔或者锚定设备固定在海底。
固定式钻井平台则通过在海底安装支撑设备来保持平台的稳定性。
其次,钻井平台构造复杂,一般包括钻井层、钻杆系统、工作平台、钻井井架、顶板、钻头、钻井轴、钻井配套设备等。
其中,钻井层是钻井平台上进行钻井作业的主要部分,钻杆系统用于传递钻头和平台上的动力之间的连接。
钻井平台的工作原理主要由钻井作业流程和操作方式两个方面组成。
钻井作业流程包括平台到达井口位置、降低钻井装置到井底、进行钻井作业、提升钻井装置、完井和放弃井等步骤。
操作方式则是指平台上的工作人员根据具体的钻井需求进行相应的操作,包括控制钻井装置、调整井口位置、监测钻井数据等。
钻井平台的技术参数主要包括钻井水深、钻井直径、钻井深度、钻井速度、钻井效率等。
钻井水深是指平台在海底的深度,可以决定平台的稳定性和操作难度;钻井直径是指钻孔的直径,决定了钻头和孔壁的接触面积;钻井深度是指钻井孔的深度,直接关系到石油储量的开采程度;钻井速度是指平台进行钻井作业的速度,影响到工作效率和成本。
综上所述,海洋石油总公司的钻井平台是一种浮动式或固定式设备,主要由钻井层、钻杆系统、工作平台、钻井井架、顶板、钻头、钻井轴、钻井配套设备等构成。
平台通过钻井作业流程和操作方式来进行石油勘探和开采作业。
平台的技术参数包括钻井水深、钻井直径、钻井深度、钻井速度、钻井效率等。
这些基本数据是海洋石油勘探和开采过程中的重要参考指标。
海洋钻井平台组成及功能海洋钻井平台是海洋石油勘探开发的重要设施,由于具备在海洋环境中进行钻探、采收石油天然气等功能,能够满足海上石油勘探、开发和利用的需要。
海洋钻井平台通常由一系列的设施组成,包括主体结构、钻井设备、完井设备、生产设备等。
下面将详细介绍海洋钻井平台主要组成部分及其功能。
1.主体结构主体结构是海洋钻井平台的核心组成部分,它通常是由钢制桩腿、钢制井架、上层建筑等构成。
主体结构具有承载平台负荷、提供基本稳定性等重要功能,能够抵御海洋环境中的风浪、潮流等外力作用。
钢制桩腿是平台的支撑结构,通过桩腿与海床连接,确保平台的固定和稳定。
钢制井架则用于安装钻井设备、完井设备等,提供钻井作业的基础。
上层建筑则提供生活区、办公区等功能,满足工作人员的日常需要。
2.钻井设备钻井设备是海洋钻井平台进行钻井作业的重要设备,通常包括钻台、井架、定向钻井系统、液压系统、电力系统等。
钻台是钻井作业的工作台面,上面安装有旋转设备、钻杆操纵设备等,用于控制钻井方向、进行钻井作业。
定向钻井系统是指通过特殊设备和技术,使钻井孔呈现所需的方向和倾角。
液压系统用于提供动力,例如驱动钻具旋转、提升钻井液等。
电力系统则提供电力支持,保证钻井设备和相关系统的运行。
3.完井设备完井设备是用于进行油气井完井、生产和维护的设备,包括套管和井下设备、人工举升设备等。
套管是井壁的保护层,用于固定井壁、控制井场压力以及防止井壁坍塌等。
井下设备包括油管、尾管、油管卡头等,用于运输油气、进行油气的控制和分布。
人工举升设备则用于提升下井人员、设备和物资,保障井场的正常作业。
4.生产设备生产设备是用于进行油气生产的设备,包括油气分离设备、油气储存设备、油气处理设备等。
油气分离设备用于将油气与水和沉淀物进行分离,提高油气品质。
油气储存设备用于存储生产的油气,以便进行后续加工和输送。
油气处理设备则用于进行油气的净化和脱硫等处理,以满足销售和使用的要求。
在石油钻井领域中,目前国际上对深水的定义不尽相同:2002年在巴西召开的世界石油大会上提出将400 m作为划分深水的标志线口;Shell及BP公司规定水深超过500 m是深水;全球主要深水钻井承包商之一的Oceaneering公司认为水深超过910 m才属于深水;我国目前采用的深水标准是500 m。
由于全球对原油的消耗量不断增长,陆上和浅水区域的原油产量已不能满足需求,因此深水油气勘探与开发引起各国的高度重视。
而随着深水油气勘探开发受到重视,全球深水钻井装备、深水钻井高新技术研究与应用得到了快速发展,深水钻井关键技术不断取得突破。
1 深水钻井技术的挑战与发展状况1.1 深水钻井技术的挑战水深带来的挑战。
随着水深的增加,钻具、钻井液、隔水管用量和海洋环境复杂性都相应增加,这对平台承载能力、钻机载荷、甲板空间等提出了更高的要求。
随着工作水深的增加,作为深水油气开发的主要装备——浮式钻井平台已经开发出了六代产品。
工作水深从几百米增加到超过3 000 m;载荷也从几千吨增加到上万吨。
另外,随着水深的增加,隔水管需要具备更大的抗挤压能力,对钻井液、完井液的流变性也提了新的要求,同时,海底的所有装备也要承受更低的温度和更高的压力。
风浪流带来的挑战。
深水环境的风浪流会引起钻井船的移位,导致隔水管发生变形和涡激振动,因此对其疲劳强度设计提出了更高的要求。
环境载荷超出隔水管作业极限载荷时,需要断开隔水管系统和水下防喷器的连接。
悬挂隔水管的动态压缩也可能造成局部失稳,增大隔水管的弯曲应力和碰撞月池的可能性。
强烈的海洋风暴对钻井平台具有灾难性的破坏作用,因此深水钻井对海洋风暴的预测及钻井平台快速撤离危险海域提出了更严格的要求。
低温带来的挑战。
海水温度随水深增加而降低,海底温度(即使在热带)一般为4℃左右,有些地区达 3℃,海水的低温可以影响到海底泥线以下约数百米的岩层。
低温带来的问题主要包括:海水低温环境使隔水管中的钻井液流变性发生变化,可使钻井液的黏度和密度增大。
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。
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。
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。
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。
在国内,因为技术和资金问题,用的比较多的是FPSO平台,而国外则用的就有TLP和SPAR平台,可见我国的技术水平还有极大的空间发展和前进!,。