深海半潜式钻井平台的总布置

３０船艇Ｓｈｉｐｓ　＆Ｙａｃｈｔｓ·第２６６期·２·２００７随着世界经济快速增长，石油、天然气需求快速增加，内陆和近海油田潜在资源日趋减少和枯竭，美国和其他工业大国早在２０年前就把石油、天然气开采的目光投向了深远海。

我国政府也十分重视，在“十五”期间，国防科工委在高技术船舶科研计划中优先安排了“新型多功能半潜式钻井平台研制”科研项目，由上海外高桥造船有限公司和第七○八研究所承担，对深远海石油、天然气开发装置进行了较深入的研究。

“十一五”期间，国防科工委、国家科技部“８６３”计划再次投入研究经费，以我国南海油田的实质性开发项目为依托工程，对深远海油、气开发装备的关键技术进行更深入的研究。

本人参与了这些科研项目的立项和实施的管理工作，广泛地接触了我国有关的高等院校、中石油、中海油、石油装备研究所以及国外深水半潜式钻井平台方面的学者和专家，特别是，在深水半潜式钻井平台设计和建造领域的难点和关键技术作了十分深入细致的研究和探讨。

本文就针对这些技术问题作些学术讨论。

中国船舶工业集团公司第七○八研究所 奚立康目前世界上能在大于１５００米水深进行深海钻探的装置只有钻井船和半潜式平台二种。

而半潜式平台性能更加优良：具有极强的抗风浪能力、巨大的甲板面积和装载量、适应更广的水深范围。

经过几十年的发展，目前全球共有约１７５座半潜式平台。

最新型的深水半潜式平台（第六代）的工作水深已超过３０００米，钻井深度超过１２０００米，甲板可变载荷超过１００００吨，作业系统高度自动化、智能化，并且出现了双井架的配置。

半潜式平台虽然被许多国家采用，但由于设计建造的技术密集和资金密集，世界上仅有少数国家能设计建造半潜式平台。

开发设计集中在美国、瑞典、荷兰和挪威等；日本、韩国和新加坡通过引进技术和设计图纸，已成为半潜式平台建造的主要承担者。

我国在上世纪８０年代自主设计建造了工作水深２００米的半潜式平台“勘探三号”；近年来建造了工作水深２０００米的半潜式平台主体结构。

第七章半潜式海洋钻井平台预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制第五章半潜式海洋钻井平台第一节半潜式钻井平台简介一、半潜式平台应用背景辽阔的海洋蕴藏着丰富的资源，其中油气资源的开发是海洋资源开发的重要组成部分。

海洋的平均水深为3730米，其中90%以上海洋面积的水深在200米至6000米之间，74%以上的水深在3000米到6000米间，而目前已探明的海洋石油储量80%以上在水深500米以内，因此有大量的海域面积还有待勘探。

随着世界油气需求的增加，陆上及近海常规水深的开发已趋饱和，海底油气的开采向深水域（水深450-1500米）和超深水域（水深1500米以上）发展。

随着水深的增加，传统的导管架和重力式等平台由于自重和成本的大幅度增大而不适合深水开发，因此适合于深海作业的钻采生产系统成为了研究的热点。

近几十年来，由于墨西哥湾、巴西、西非、北海等深水油气的不断开发，涌现出多种适于深海油气钻采生产的平台型式：张力腿平台（TLP）、Spar、半潜式平台（Semisubmersible）等，其外形及对比如下：半潜式平台又称立柱稳定式平台（Stable Column Platform），是浮式海洋平台的一种常见类型。

半潜式平台由平台主体、立柱（Column）、下体（Submerged Body）或浮箱（Buoyancy Tank）组成，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台之间通常布置一些支撑连接。

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。

平台本体高出水面一定高度，以免波浪的冲击；下体或浮箱提供主要浮力，沉没于水下以减少波浪的干扰力（当波长和平台长度处于某些比值时，立柱和浮体上的波浪作用力能互相抵消,从而使作用在平台上的作用力很小，理论上甚至可以等于零）；平台本体与下体之间连接的立柱，具有小水线面的剖面，使得它具有较大的固有周期，不大可能和波谱的主要成分波发生共振，达到减小运动响应的目的；立柱与立柱之间相隔适当的距离，以保证平台的稳定。

深海半潜式钻井平台钻井系统选型探讨摘要：半潜式钻井辅助平台，由浮箱、立柱和甲板箱组成。

海上移动式钻井平台稳性规范要求不同于普通船舶，因其长宽比较小，需要计算横向、纵向稳性，故通过采用固定转轴法和自由扭曲法计算半潜式钻井辅助平台的稳性。

同时，通过建立稳性模型和风力模型，考虑来自任何方向作用于平台的风力，计算各种复杂的工况。

关键词：深海半潜式；钻井平台；钻井系统；选型引言在造船技术高速发展的时代，只有与时俱进地学习使用先进的设计工具，才能高效率完成超负荷的设计工作，降低劳动强度、提高设计精度、提高设计水平。

通过学习使用napa软件建模计算，研究海工平台稳性规范要求和装载工况，也是船厂转型升级，提升核心竞争力，承接高附加值船舶订单的重大举措。

1.钻井系统设计流程以超深水钻井作业需求为目标，进行钻井系统中钻井模块、循环系统、固控系统等的关键参数匹配计算，完成钻井系统的配置选型，建立模块化动力系统、循环系统、固控系统等的性能和结构参数配置数据库。

结合超深水钻井隔水管在各工况下的力学行为分析，为钻井系统设备的选型、设计和操作提供理论依据。

以功能区模块规划、作业成本规划和降低平台质心等为优化策略，进行钻井系统的设备布置计算，完成钻井系统的布局设计。

开展钻井系统与钻井平台的接口体系分析研究，综合分析钻井系统与钻井平台或钻井船之间的人机接口、机电动力接口、智能接口、气液接口等，进行钻井系统电力模块、液压模块等的匹配分析和控制信道需求设计。

确定不同作业工况下各设备匹配时的电力、液压及控制信号等需求量，进行钻井系统输入接口与钻井平台输出接口的关联性分析，研究相互间的接口关系。

开展钻井系统输入接口与钻井平台输出接口的功能设计，包括动力接口、人机接口、气液接口等，研究通信接口协议与标准。

2设计、生产难点及关键技术2.1总体建造方案制定深水半潜式钻井平台的建造方案时，首先要进行结构的分段/总段划分。

分段划分图是平台建造的指导性文件，分段划分的有效合理直接影响到平台建造周期。

探讨深水半潜式钻井平台系统技术随着全球经济的不断发展，人们对油气能源的需求量越来越大，陆地油气资源储量越来越少，因此人们加大了对海洋油气资源的开发和利用。

随着海洋石油开发技术的不断提高，人们开发海洋石油开始从近海浅水开发向远海深水开发的方向发展，为了有效开发深水石油，人们研制出了之中适合深水石油开发的技术，即深水半潜式钻井平台系统。

本文针对深水半潜式钻井平台系统的设计和使用方法进行分析，希望通过本文的分析能够进一步提高深水石油开发效率，满足人们对石油资源的需求。

标签：深水半潜式;钻井平台;系统技术随着海洋石油开发事业的不断发展，深海石油开发技术也在不断提高，尤其是对深水半潜式钻井平台系统的应用，不仅提高了深海石油开发效率，同时也使海洋深水石油开发事业得到了进一步的发展。

本文针对深水半潜式钻井平台系统的设计流程、特点以及系统配置进行分析，希望通过本文的分析能够进一步提高深水半潜式钻井平台系统的使用效率，保证深水石油开发工作的顺利开展。

一、深水半潜式钻井平台系统的设计在设计深水半潜式钻井平台时，应该将钻井模块设置在整个钻井平台的中心位置。

对于平台上的钻机，例如双井架钻机，可以将其放在双井架的中心位置，或者是以主转盘的中心位置为中心，将钻井放置在中央。

深水石油钻井作业中需要用到大量的水下工具，对水下工具进行下放和回收，因此可以月池设置在钻井平台的中部地区，方便钻井工作人员进行水下器具的使用。

除此之外，深水钻井作业还会用到泥浆泵、泥浆池以及防喷器等设备，这些设备应该统一放置到钻井平台上的船体内的专门用来放置设备的舱室内，方便对设备的储存和维护。

深水半潜式钻井平台上的钻井设备主要集中在平台上的上层和下层甲板区域，或者是钻台上的月池区域。

对于钻井平台管子堆场的长层甲板区域，可以放置各种各样的吊车设备，例如隔水管吊车、防喷器吊车，也可以将排管机和固控设备房安置在这个地方。

在钻井的钻台区域可以布置有钻台、仪表房、转盘以及泥浆防喷盒等设备。

收稿日期:2008-04-08基金项目:国家“863”高技术研究发展计划项目(2006AA09A104)作者简介:岳吉祥(1971-),男(汉族),山东垦利人,高级工程师,博士研究生,主要研究方向:石油机械、人因工程、超硬材料。

文章编号:167325005(2008)0620113205半潜式钻井平台双联钻机钻台布局设计岳吉祥,綦耀光,肖文生,杨轶普(中国石油大学机电工程学院,山东东营257061)摘要:为建造具有自主产权第六代深水半潜式钻井平台,对双联井架钻机钻台总体布局和钻台自动化处理装备的布置进行了设计分析。

双联井架钻机钻台采用中心布局,分析了与钻台直接关联设备设施不同配置方案的优缺点,优选钻台在平台的布局方案;对主、辅钻井中心采用偏心布置,兼顾作业顺畅和平台动力性能;制定钻台自动化装备布局原则,按双联井架钻台作业工艺流程及设备设施作业衔接关系进行钻台布局,同时基于人因学原则,合理布置转盘、大小鼠洞、顶驱、铁钻工、排管机、多功能机械臂等钻台自动化装备;钻井控制室布局采用集中式布局,实现了基于工艺流程的控制方式,改变基于设备功能集成方式。

在系统分析基础上,完成适合半潜式双联井架钻机钻台布局方案。

结果表明,合理的钻台布局设计不但确保双联钻机钻台自动化作业流程,提高了作业功效和安全性,而且为整个平台布局规划提供了良好基础。

关键词:半潜式钻井平台;钻台设计;钻台布局;自动化作业;双联井架钻机中图分类号:TE 922;TE 951 文献标识码:AD r ill floor l ayout of dua l derr i ck r i gs of sem i 2sub m ersi bledr illi n g pl a tform sY UE J i 2xiang,Q I Yao 2guang,X I A O W en 2sheng,Y ANG Yi 2pu(College of M echanical and Electronic Engineering in China U niversity of Petroleum ,D ongying 257061,China )Abstract :I n order t o construct the 6th generati on se m i 2sub mersible drilling p latfor m s with the independent intellectual p r op 2erty rights,the general layout of drill fl oor and the arrange ment of the aut omated handling equi pment were studied .D rill fl oor of se m i 2sub mersible drilling p latf or m is the work center of drilling .The ulti m ate positi oning scheme of drill fl oor was op ti 2m ized thr ough comparing different layouts of equi pments and instru ments directly affiliated with drill fl oor .The main and aux 2iliary drilling centers adop ted off 2center arrange ment,which can take int o account operati on fl ow and dyna m ic behavi or .The layout p rinci p le and p r ogra m were made according t o operati on fl ow,linking up and mani pulati on relati on .A ll aut omated e 2qui pments on drill fl oor were coll ocated based on hu man fact ors,which include r otary table,big and s mall mouse holes,t op drive,r oughneck,p i pe handing machine,multi 2mani pulat or ar m s and drill cabin .A t last,the ulti m ate general layout was comp leted based on systematical analysis .The results show that legiti m ate layout of drill fl oor not only increases efficiency and safety,but als o supp lies sketch t o whole p latf or m layout design .Key words :se m i 2sub mersible drilling p latf or m;drill fl oor design;drill fl oor layout;aut omated operati on;dual derrick rigs 2006年,我国启动半潜式钻井平台设计建造研究,目标平台适合作业水深3k m ,钻井能力10km 。

海上半潜式平台的相关调研资料汇编4.1海洋石油981海洋石油981深水半潜式钻井平台，简称“海洋石油981”，中国海油深海油气开发"五型六船"之一，是根据中国海洋石油总公司（简称“中海油”）的需求和设计理念，由中国船舶工业集团公司第七〇八研究所设计、上海外高桥造船有限公司承建的，耗资60亿元，中海油拥有自主知识产权，由中海油服租赁并运营理。

该平台采用美国F&G公司ExD系统平台设计，在此基础上优化及增强了动态定位能力，以及锚泊定位，是在考虑到南海恶劣的海况条件下设计的，整合了全球一流的设计理念、一流的技术和装备，所以它还有着“高精尖”内涵。

除了通过紧急关断阀、遥控声呐、水下机器人等常规方式关断井口，该平台还增添了智能关断方式，即在传感器感知到全面失电、失压等紧急情况下，自动关断井口以防井喷。

设计能力可抵御两百年一遇的超强台风，首次采用最先进的本质安全型水下防喷器系统，具有自航能力，还有世界一流的动力定位系统。

主要参数海洋石油981深水半潜式钻井平台长114米，宽89米，面积比一个标准足球场还要大，平台正中是约56层楼高的井架。

该平台自重30670吨，承重量12.5万吨，可起降中国最大的“Sikorsky S-92型”直升机。

作为一架兼具勘探、钻井、完井和修井等作业功能的钻井平台，“海洋石油981”代表了海洋石油钻井平台的一流水平，最大作业水深3000米，最大钻井深度可达10000米。

该平台总造价近60亿元。

4.2“油服创新号”钻井平台“油服创新号” 钻井平台是按照挪威海域的相关法律、法规、规范、标准来设计和建造的半潜式钻井平台，满足挪威石油安全管理局、挪威海事局、挪威船级社、挪威石油工业技术标准及传统半潜式钻井平台的相关要求，具备在全球海况最复杂的挪威北海海域作业的能力，同时适用于全球其他海域。

“油服创新号” 钻井平台长104.5米、型宽65米、型深36.85米，设计吃水9.5米－17.75米，作业水深70－750米，最大垂直钻井深度7500米，最大可变甲板载荷4000吨，额定居住人员120人，集钻修井、居住等功能于一身。

海洋钻井平台组成及功能关于海洋钻井平台半潜式的系统，总的来说，平台的系统有点和普通的船舶相似，它们是：1，压载系统，ballast system2，消防系统，fifi system ,包含fire water system , water mist system , deluge system, foam system, co2 extinguishsystem, water spray system 按照每个平台基本设计的不同，会有其中的几个。

3，舱底水系统，bilge system4，海水冷却系统，sea water cooling system5，淡水冷却系统，fresh water cooling system6，燃油系统，fuel oil system7，润滑油系统，lub oil system8，主机排烟系统，exhaust system9，废油系统，waste oil and sludge system10，透气溢流系统，vent and overflow system11，测深系统，souding system 包含manual soundIng system 或者remote sounding system12，启动空气系统，starting air system13，平台空气系统，rig air system14，仪表与控制空气系统， instrument air system15，饮用水系统，potable system16，生活水排放系统，sanitary discharege system17，生活水供给系统，sanitary supply system18，盐水系统，brine system19，钻井水液系统，drill water system20，钻井基油系统，base oil system21，泥浆供给系统，mud supply system22，高压泥浆排出系统，mud discharge system23，泥浆处理系统，mud process system24，泥浆真空系统，mud vacuum system25，井口控制系统，subsea control system26，分流器，高压管系系统，hp manifold and diverter system 27，灌井系统，trip tank system28，除气系统，mud gas separator system29，测井系统，well test system30，隔水套管张紧系统，riser tensioner system31，液压系统，hydaulicoil system32，泥浆混合系统，mud mixing system33，散货系统，包含bulk cement system 以及bulk mud system34，高压冲洗系统，high pressure washing down system35，甲板泄水系统，deck drain system36，快关阀系统，quick closing vavle system37，切屑处理系统，cutting handling system38，直升机加油系统，helicopter refueling system39，排舷外系统，overboard discharge system40，刹车冷却系统，brake cooling system41，呼吸空气系统，breath air system42，推进器系统，包含thruster hydraulic oil and lub oil system43，泥坑冲洗系统，mud pit washing system1、压载系统它的作用就是使平台能够相对自由的吃水，保持在深海中的稳性。

简介：这篇发言稿较简练地介绍了深水半潜平台的设计思路和考虑要点，可作为总体专业的一个较好的参考。

限于当时大会发言时间的限制，没有细节性的展开。

对各个设计细节有兴趣的朋友，可以在这个论坛里展开讨论。

比如钻井平台的甲板面布置；钻杆隔水管的横放/竖防；单井架和双井架的选择和作业；动力定位的安装注意事项；钻井系统的配置等等。

下面是发言稿正文。

中国船舶工业集团公司海工部总工程师李小平先生我借这个机会跟大家交流一下深水半潜式钻井平台设计的想法。

主要分成四个方面，先讲一下深水半潜式钻井平台的基本情况和技术发展的趋势。

从这个图片大家知道深水半潜式钻井平台主要是两个浮体，从系统的角度来讲是三大系统，船用系统、钻井系统、定位系统。

半潜式钻井平台，浮式的平台抗风浪能力比较强，能够适应水深范围的开采。

目前世界上能在大于1500米水深进行深海钻采作业的只有钻井船和半潜式平台两种移动式装置。

它的技术特点，一个是它的应用性比较好，具有很强的抗风能力，包括它的作业面积，适合在深海进行作业，既可以作业，也可以作为钻采的平台。

半潜式平台应该是高端的平台，目前的造价在7个亿美金左右，中国已经开始进入半潜式平台的建造。

我们国家上世纪80年代，建造了“勘探三号”。

目前国内也有一些船厂，正在建3000米，现有的装备水深只有500米。

目前这个平台已经进入了完整性的建造阶段和系统的调试。

这个是目前最新的状态，前两天井架吊装完毕。

现在油气资源的开发逐步向深水发展。

深海油气资源，虽然有一段时间，但还是处于前期阶段，正在开发的区域主要在墨西哥湾和北海，还有未开发的我们国家的南海，包括巴西，海洋油气资源是非常丰富的。

从技术发展的特点来看，钻井深度也是越来越深了，逐步超过了3000米。

越到深海，环境越来越恶劣。

另外装备大型化，载荷大于100吨。

这张图片越到深海，面临的挑战和困难越大。

这是墨西哥湾两次飓风，对平台多少有一些损害。

深海台风、季风带来的损害是非常大的。

半潜式钻井平台目录•定义•简介•类型•外型定义具有潜没在水下的浮体（下体或沉箱）并由立柱连接浮体和上部甲板，作业时处于漂浮状态的钻井平台。

简介超深水半潜式钻井平台半潜式钻井平台，又称立柱稳定式钻井平台。

大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台，是从坐底式钻井平台演变而来的。

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。

在下体间的连接支撑，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。

平台本体高出水面一定高度，以免波浪的冲击。

下体或浮箱提供主要浮力，沉没于水下以减小波浪的扰动力。

平台本体与下体之间连接的立柱，具有小水线面的剖面，主柱与主柱之间相隔适当距离，以保证平台的稳性，所以又有立柱稳定式之称。

半潜式钻井平台的类型有多种，其主要差别在于水下浮体的式样与数目，按下体的式样，大体上可分为沉箱式和下体式两类。

半潜式钻井平台并不像自升式钻井平台那样停留在海床上，反而工作甲板坐落在巨型驳船及中空的支柱上。

钻井平台移动时它们均浮在水面上。

在钻井现场，工人将海水泵入驳船及支柱内以令钻井平台部分浸入水中，亦即其名称半潜式钻井平台所指的意思。

当半潜式钻井平台大部分都浸在水平面下时，它就变成一个用作钻井的稳定平台，只在风吹及水流冲击下稍为移动。

如自升式钻井平台那样，大部分半潜式钻井平台均被拖到钻井现场。

由于它们卓越的稳定性，"半潜式"非常适合在波涛汹涌的海面上进行钻井工作。

半潜式钻井平台可在水深至10000英尺的地方运作。

类型半潜式钻井平台的类型有多种，其主要差别在于水下浮体的式样与数目，按下体的式样，大体上可分为沉箱式和下体式两类。

沉箱式沉箱式是将几根立柱布置在同一个圆周上，每一根立柱下方设一个下体，称为沉箱。

沉箱的剖面有圆形、矩形、靴形。

深水半潜式钻井平台技术讲座刘云刚CNPC 200710 1讲座内容–半潜钻井平台的主要组成；–半潜钻井平台的结构型式演变；–半潜钻井平台的发展趋势；–半潜钻井平台的总体布置示例；–半潜钻井平台的建造和安装；–半潜平台的锚泊系统计算分析；–半潜平台的最小气隙计算–半潜平台的稳定性校核；CNPC 200710 2Well systemDrilling RiserGVA 4500 Drilling Unit (2, built at DSME, 4thgeneration)GVA 7500 Drilling Unit (6, to be built at DSME, 6thgeneration)About160 MODU with many bracingsSemi-submersibleConstruction---On-land PracticeUlsan, KoreaTransport on Dockwise’s Mighty Servant 3 (14,500 tonnes)Pontoon block Pontoon ring erection Column blocks →Erection of column→Mating of 17,500 tonnesSemi-submersibleConstruction---Dry-dock PracticeHull Fabrication in Dry-dockConstruction methods depend on shipyard conditions•Marsk Constractor–Blocks fabricated (pontoons, columns etc.)–Transported to Caspian Sea–Assembled on-site•Small dry-dock–Two Pontoons fabricated separately–Connected outside dry-dock•Two nearby small dry-dock–One pontoon in each dry dock–Temporary bracings–Bracing welded outside dry-dock。