海洋钻井平台的分类
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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。
海洋平台设计原理1)海洋平台按运动⽅式分为哪⼏类?列举各类型平台的代表平台?固定式平台:重⼒式平台、导管架平台(桩基式);活动式平台:着底式平台(坐底式平台、⾃升式平台)、漂浮式平台(半潜式平台、钻井船、FPSO);半固定式平台:牵索塔式平台(Spar):张⼒腿式平台(TLP)2)海洋平台有哪⼏种类型?各有哪些优缺点?固定式平台。
优点:整体稳定性好,刚度较⼤,受季节和⽓候的影响较⼩,抗风暴的能⼒强。
缺点:机动性能差,较难移位重复使⽤活动式平台。
优点:机动性能好。
缺点:整体稳定性较差,对地基及环境条件有要求半固定式平台。
优点:适应⽔深⼤,优势明显。
缺点:较多技术问题有待解决3)导管架的设计参数有哪些?(P47)1、平台使⽤参数;2、施⼯参数;3、环境参数:a、⼯作环境参数:是指平台在施⼯和使⽤期间经常出现的环境参数,以保证平台能正常施⼯和⽣产作业为标准;b、极端环境参数:指平台在使⽤年限内,极少出现的恶劣环境参数,以保证平台能正常施⼯和⽣产作业为标准4、海底地质参数4)导管架平台的主要轮廓尺⼨有哪些?(P54)1、上部结构轮廓尺度确定:a、甲板⾯积;b、甲板⾼程2、⽀承结构轮廓尺度确定:a、导管架的顶⾼程;b、导管架的底⾼程;c、导管架的层间⾼程;d、导管架腿柱的倾斜度(海上导管架四⾓腿柱采⽤的典型斜度1:8);e、⽔⾯附近的构件尺度;f、桩尖⽀承⾼程5)桩基是如何分类的?主桩式:所有的桩均由主腿内打出;群桩式:在导管架底部四周均布桩柱或在其四⾓主腿下⽅设桩柱6)受压桩的轴向承载⼒计算⽅法有哪些?(P93)1、现场试桩法:数据可靠,费⽤⾼,深⽔实施困难;2、静⼒公式法:半经验⽅法,试验资料+经验公式,考虑桩和⼟塞重及浮⼒,简单实⽤;3、动⼒公式法:能量守恒原理和⽜顿撞击定理,不能单独使⽤;4、地区性的半经验公式法:地基状况差别,经验总结。
7)简述海洋平台管节点的设计要求?(P207)1、管节点的设计应降低对延展性的约束,避免焊缝⽴体交叉和焊缝过度集中,焊缝的布置应尽可能对称于构件中⼼轴线;2、设计中应尽量减少由于焊缝和邻近母材冷却收缩⽽产⽣的应⼒。
海洋石油总公司钻井平台基本数据TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】附录二中国海洋石油总公司钻井平台基本数据一.北方钻井公司钻井平台基本数据...............................(一)渤海四号自升式钻井平台...............................(二)渤海六号自升式钻井平台...............................(三)渤五、渤七自升式钻井平台.............................(四)渤八、渤十自升式钻井平台.............................(五)渤海十二号自升式钻井平台............................. 二.南方钻井公司钻井平台基本数据...............................(一)南海一号自升式钻井平台...............................(二)南海二号半潜式钻井平台...............................(三)南海四号自升式钻井平台...............................(四)南海五号半潜式钻井平台...............................(五)南海六号半潜式钻井平台...............................一.北方钻井公司钻井平台基本数据(一)渤海四号自升式钻井平台渤海四号是一九七七年由日本日立船厂制造的一艘非自航移动自升式海上钻井装置。
于一九七七年由美国船级社(ABS)划为※A1类海上钻井装置。
1.平台尺寸和性能(1)平台形状:呈三角形。
(2)桩腿数量:三条桩腿。
(3)桩腿形状:为三角形桁架结构,底部带有桩靴。
(4)平台型体尺寸:平台总长:84.8米。
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。
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。
海洋钻井平台整套钻井塔台是海洋钻井平台的核心部分。
它由钢结构搭建而成,具有承受海洋风浪和海浪冲击的能力。
钻井塔台通常包括主塔台和辅助塔台,主塔台用于支撑钻井设备,辅助塔台用于存放钻井液和其他必要设备。
钻井塔台上还设有操作室,用于控制和监测钻井过程。
钻井设备主要包括钻井井架、钻机、钻柱等。
钻井井架是钻井塔台上的主要组成部分,用于支撑钻机和钻柱。
钻机是进行钻井作业的主要设备,它由钻井台、钻杆、钻头等组成。
钻柱是将钻头连接到钻机并传递钻进动力的构件。
供电设备是为海洋钻井平台提供电力的系统。
它包括发电机、变压器、配电装置等设备。
发电机通常采用柴油发电机组,可以为平台上的所有设备提供电力。
变压器用于将发电机产生的电压升压,以满足设备的工作需求。
配电装置将电力输送到各个设备。
生活设施是为海洋钻井平台上的工作人员提供住宿、饮食和娱乐的设施。
它通常包括宿舍楼、食堂、健身房等。
宿舍楼是工作人员的居住地,通常配有卧室、浴室和休息区。
食堂提供工作人员的膳食,可以供应三餐。
健身房用于工作人员进行锻炼和放松。
除了上述设备外,海洋钻井平台还包括其他辅助设备,如泵站、储备库、污水处理设备等。
泵站用于输送钻井液和其他液体。
储备库用于存放备件和维修设备。
污水处理设备用于处理平台上产生的污水。
综上所述,海洋钻井平台的整套设备包括钻井塔台、钻井设备、供电设备和生活设施等。
这些设备共同组成了一个能够在海洋中进行钻井作业的完整系统。
海洋钻井平台在海底油气勘探和开发中发挥着重要的作用,为石油工业的发展做出了重要贡献。
海洋钻井平台的分类
海洋钻井平台(drilling platform)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。
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、张力腿式平台、牵索塔式平台(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
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。
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。
80年代初,人们开始注意北极海域的石油开发,设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。
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。
图为胜利二号坐底式钻井平台。
自升式钻井平台由平台
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。
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。
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。
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。
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。
半潜式钻井平台
半潜式钻井平台(SEMI)由坐底式平台发展而来,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。
到目前为止,半潜式钻井平台已经经历了第一代到第六代的历程。
据统计,目前世界范围内有深水自升式钻井平台65艘,大部分工作在墨西哥湾和北海。
其运营商主要为美国石油公司。
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。
自1954年提出设想以来,迄今已有55年的历史。
牵索塔式钻井平台得名于它支撑平台的结构如一桁架式的塔,该塔用对称布置的缆索将塔保持正浮状态。
在平台上可进行通常的钻井与生产作业。
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。
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。
导管架式平台
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。
自1947年第一
次被用在墨西哥湾6米水域以来,发展十分迅速,到1978年,其工作水深达到312米,目前世界上大于300米水深的导管架平台有7座。
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。
固定平台的钻井模块既可以放到固定平台上,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,所以一般都可以移植到移动式上面,一般是打一枪换一个地方。
FPSO
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、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。
FPSO (浮式生产储油船)、TLP(张力腿平台)、SPAR是最主要的采油设备,其中,TLP和SPAR主要位于美国墨西哥湾,其余国家现在主要是FPSO。
目前我国正在设计、建造的超深水钻井平台(船)主要有:
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)。
四、由上海船厂与美国Frontter公司签订于2007年3季末以后开始建造4-5万吨动力定位深水钻井船。
以上均是我国垮入超深水钻井平台建造的重要标志,目前我国在建造平台、船体吨位总量方面仅次于韩国而居世界第2位,但在自行设计建造用于平台、船上的主机、特别是浮式钻井专用设备方面几乎还是空白,这需要国内海洋装备企业瞄准世界顶尖水平继续努力。
南海二号半潜式海洋钻井平台,该平台长108米、宽67米、高104米,最大排水量近20000吨,可在水
深300米海域作业,最大钻深7600米。
渤海渤西岐口18-1平台
东海春晓油气田平台
国产巨型海上储油平台通过苏通大桥
2008年4月,世界第六代3000米深水半潜式钻井平台在外高桥切割点火
2009年4月20日,世界第六代3000米深水半潜式钻井平台,在上海外高桥造船有限公司顺利下坞,进入关键的搭载总装阶段。