第7章 第四代半潜式钻井平台

半潜式钻井平台动力控制系统及其能源管理系统孙玉海，鲍宁，韩华伟，姚竞争（烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东烟台264000）摘要：半潜式钻井平台相关技术应用有助于推进远洋深海的海底资源开发。

为半潜式钻井平台提出动力控制系统设计方案，对工况切换、发电机组启动、配电盘监控、负载分配、重载启动等子系统进行控制设计。

结合子系统控制设计，构建基于动力控制系统的能源管理系统（PMS），保障船舶总体运行稳定性、设备安全可靠性，并最大限度地节约能源。

丰富了现有能源管理系统的功能，也为半潜式钻井平台的动力控制系统集成提供了一个可行的思路。

关键词： 半潜式钻井平台；动力控制系统；能源管理系统；工况；负载中图分类号：T E2文献标识码：A文章编号：2095-8412 (2020)02-001-06工业技术创新 URL: http: // DOI: 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.02.001引言伴随我国对能源需求越来越大，当前陆地、浅海能源已经很难满足社会发展需要，必须着力于远洋深海的海底资源开发。

在这一背景下，半潜式钻井平台相关技术的研究被提上重要议程[1-2]。

在半潜式钻井平台下，船舶动力系统及其配套控制系统为船舶提供动力支持，故可以看作是船舶的“心脏”，其设计需要考虑到船舶的总体运行稳定性、设备安全性等因素[3-4]。

随着信息化与工业化深度融合，能源管理系统（Power Management System，PMS）已经成为钻井平台智能化控制的核心，不仅能起到能源节约的作用，对平台经济效益的提升有重要的影响，而且关乎能源供应的连续性、可靠性和质量，对平台的技术经济指标有直接的影响[5]。

本文分析了半潜式深水钻井平台的动力控制系统及各子系统的运行操作特点，以明确动力控制系统集成控制的功能及技术要求，完成新型能源管理系统的集成设计方案。

1 子系统控制设计1.1 工况切换控制高压配电盘包括4个独立的配电盘，通过断路器互相连接，形成一个环形供电网络结构。

海洋油气钻井设备的发展历程与现状分析引言：海洋油气钻井设备是现代海洋石油开发的重要工具之一，它为能源产业的发展提供了必不可少的技术支持。

本文将对海洋油气钻井设备的发展历程进行梳理，并分析当前的发展现状。

一、发展历程：1.早期海洋钻井设备：起初，海洋的钻井活动主要依赖于陆地设备的改进和移植。

20世纪初，美国首次采用木质结构建造了海上钻井平台。

然而，这种设备在面对恶劣海况和深水钻井任务时存在显著的局限性。

2.深水钻井设备的突破：20世纪50年代，随着石油需求的增长和陆地资源的日益枯竭，人们开始探索深海钻井的可能性。

1953年，美国Gulf的“湖泊弓”号平台实现了深水钻探的突破，使得海洋石油勘探进入了新的时代。

3.自航式钻井平台的兴起：20世纪60年代，随着海洋石油勘探的不断推进，需求逐渐从浅海向深海延伸。

自航式钻井平台应运而生，其具备自航能力，能够在水深较大的海域进行钻探作业。

这种设备能够在海上停泊，无需依赖于陆地设施。

4.海底油气生产平台的发展：20世纪70年代，海底油气生产平台开始出现。

这些平台能够在离岸较远的地点进行石油开采，并将产出的油气通过管道输送回岸上。

这种方式避免了长距离的输送和支援需求，提高了海洋油气开发的灵活性和效率。

5.自抱式钻井平台的新突破：自抱式钻井平台是现代海洋石油勘探的主力设备之一。

它采用了摄水线设计，能够快速安装和解除，适应各种水深和工作环境。

自抱式钻井平台可以在任何地点实现钻探作业，其高效、可靠的特点极大地推动了海洋石油勘探的发展。

二、现状分析：1.发展动力：近年来，全球能源需求的增长和地面石油资源的逐渐减少，使得海洋油气开发成为能源行业的重要发展方向。

各国政府和能源公司加大了对海洋油气钻井设备的投资，致力于开发更深、更难开采的深海油气资源。

2.技术创新：随着科学技术的进步，海洋油气钻井设备也在不断创新。

第四代半潜式钻井平台的出现，使得深海钻探工作水平迈上新的台阶。

新一代的钻井设备采用先进的动力系统、控制系统和抗风浪系统，以更高的效率和安全性进行作业。

中外石油文化_中国石油大学（华东）中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.我国半潜式钻井平台第一次在国外亮相的国家是（）。

参考答案:缅甸2.秦文贵获得了第（）届中国青年五四奖章。

参考答案:一3.石油河在玉门油田。

参考答案:正确4.歌词“地下的油海千重浪” 来自歌曲（）。

参考答案:《天涯万里飘油香》5.歌词“实践着祖国的理想” 来自歌曲（）。

参考答案:《百年油田铸辉煌》6.新中国第一个天然石油基地是克拉玛依油田。

参考答案:错误7.中国石油在（）建立了油气合作区。

参考答案:俄罗斯_中东_非洲_中亚8.中石油企业精神（）。

参考答案:求实_创业_爱国_奉献9.长庆油田油气当量从一千万吨跃升至两千万吨，历时仅（）年。

参考答案:410.中石油的标志中白色的射线代表太阳的光芒，橘黄色起伏状形象代表山脉，是为了纪念（）油田。

参考答案:玉门油田11.王德民第一志愿报考石油大学。

（）参考答案:错误12.李四光的地质力学理论在当时地质界得到了热烈响应。

（）参考答案:错误13.与中国最有渊源的公司（）。

参考答案:荷兰皇家/壳牌石油公司14.（）的企业经营管理观是可持续发展。

参考答案:荷兰皇家/壳牌石油公司15.海湾石油公司被合并验证是石油公司上下游一体化的重要性。

参考答案:正确16.标准石油公司1911年的解体客观上起到了解放生产力的作用。

参考答案:正确17.2010年4月墨西哥湾深水地平线号钻井平台发生石油泄漏事件的是荷兰皇家壳牌石油公司。

参考答案:错误18.歌词“要让那大草原石油如喷泉” 来自歌曲（）。

参考答案:《满怀深情望北京》19.歌词“快给革命烈火来加油” 来自歌曲（）。

参考答案:《石油工人一声吼》20.世界上最大的三次采油现场是在（）。

参考答案:大庆油田21.（）发明了自走式钻井船。

参考答案:顾心怿22.杜邦公司200多年的发展经历了（）价值形态。

参考答案:以能源化工为基础的精英_以生物化工为基础的客户_以化工原料为基础的股东23.雪佛龙公司兼并了（）公司。

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。

因而，半潜式海洋钻井平台具有极强的抗风浪能力、优良的运动性能、巨大的甲板面积和装载容量、高效的作业效率、易于改造并具备钻井、修井、生产等多种工作功能，无需海上安装，全球全天候的工作能力和自存能力等优点。

半潜式钻井平台简介
半潜式钻井平台（Semi～sub）：由坐底式钻井平台演变而来，主要由浮体、立柱和工作平台三大部分组成。

浮体提供半潜式钻井平台的大部分浮力，立柱用于连接工作平台和扶梯，支撑工作平台。

工作台即上部结构，用于布置钻井设备、钻井器材、起吊设备、安全救生、人员生活设施以及动力、通讯和导航灯设备。

自20世纪50年代以来主要经历了两次建造高峰期，第一次为1973～1977年，第二次为1982～1984年，到现在算来，现有半潜式钻井平台绝大部分已经有25 年以上的服役年龄，基本上到了更新换代的年龄，市场需求前景看好。

图 2 ACTINIA 2号半潜式海洋钻井平台
2008年全球共有178座半潜式钻井平台，主要分布在英国北海（North Sea）、美国墨西哥湾、巴西、西亚、东南亚等地。

从作业水深方面来看，能用于500米以上深海作业的有108座，占总数的60.7%，500米以内水深的为64座，占比为39.3%。

从钻井深度来看，现役平台绝大部分都超过6,156米，只有3座平台在6,156米以下。

在役的178座半潜式钻井平台中，主要由美国、韩国、日本、挪威等国船厂承制，而设计技术主要归属以下4家公司：美国的F&G，挪威AKERKV AERNER，瑞典GV A Consultants AB 和荷兰MSC。

例如在手持的50座半潜式钻井平台订单，美国的F&G负责设计13座，荷兰MSC负责设计12座，瑞典GV A Consultants AB负责设计6座，挪威AKERKV AERNER 负责设计2座。

这4家设计公司合计设计量（33座）占总量（50座）的66.7%。

半潜式钻井平台锚系留力分析作者：刘剑涛来源：《科技资讯》 2014年第25期刘剑涛(中海油田服务股份有限公司物探事业部工程勘察中心天津 300451)摘要:半潜式钻井平台是一种常用的平台结构形式,主要依靠锚泊系统将船定位在海面进行钻井作业。

本文详细论述了锚的分类、半潜式钻井平台锚系留力的分析方法,并通过实例分析进行了验证,为半潜式钻井平台海上作业的安全稳定提供分析依据,同时对锚系留力的分析方法应用提出了建议。

关键词:半潜式钻井平台锚锚系留力中图分类号：TE42 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)09(a)-0060-03半潜式钻井平台,又称立柱稳定式钻井平台,是一种常用的平台结构形式。

是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。

其结构与坐底式平台相似,同样具有沉垫可以沉降或升起,在浅水区沉垫可以坐落于海底,当坐底式平台使用;漂浮作业时下壳体或沉箱潜入水中,部分立柱露出海面,为半潜状态。

半潜式钻井平台主要依靠锚泊系统将平台定位在海面进行钻井作业。

锚泊系统主要包括锚、锚缆和锚链。

半潜式钻井平台作业前,先要进行井场调查,包括工程地质调查和工程物探调查,具体调查项目有重力取样、水深、地貌、中浅地层剖面、磁力调查、高分辨率数字地震调查等。

根据调查结果和锚泊资料进行锚系留力的分析计算,以对作业可行性和安全风险进行分析评价。

1 锚的分类锚的种类可以分以下几种类型[1]:(1)有杆锚:具有横杆的锚为有杆锚。

该类锚的特点是一个锚爪啮入土中,当锚在海底拖曳时,横杆能阻止锚爪倾翻,起稳定作用(见图1)。

(2)无杆锚:没有横杆,锚爪可以转动的两爪锚为无杆锚。

该类锚的特点是,在工作中两个爪同时啮入土中,稳定性好,对各种土质的适应性强,收藏方便(见图2)。

(3)大抓力锚:大抓力锚实际上是一种有杆转爪锚,因其具有很大的抓重比,故称为大抓力锚。

这类锚的特点是,锚爪的啮土面积大,抓持的底质深而多,抓力大,但是锚爪易拉坏,收藏不方便(见图3)。

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。

海上钻井平台主要有自升式和半潜式钻井平台。

2010-09-29 09:46:15| 分类：默认分类|字号订阅
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。

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。

探讨深水半潜式钻井平台系统技术深水半潜式钻井平台系统技术是近年来海洋油气开发的重要组成部分，它承载着海洋油田勘探和开发的重要任务。

深水半潜式钻井平台系统技术的发展，不仅推动了海洋油气资源的开发利用，也促进了我国海洋工程技术的发展和完善。

本文旨在探讨深水半潜式钻井平台系统技术的特点、应用前景和发展趋势。

一、深水半潜式钻井平台系统技术的特点深水半潜式钻井平台系统技术是一种专为海洋深水油气钻井而设计的专用设备。

相比传统的陆上钻井平台，深水半潜式钻井平台系统技术具有以下特点：1. 海洋适应性强：深水半潜式钻井平台系统技术在设计上考虑了海洋复杂的工作环境，能够适应大浪、强风等恶劣海况，保证海洋油气勘探和开发作业的连续性和安全性。

2. 大规模作业能力：深水半潜式钻井平台系统技术能够实现海洋深水钻井作业，并且具备大规模作业能力，可满足海洋油田的勘探和开发需求。

3. 环保节能：深水半潜式钻井平台系统技术在设计和运营中充分考虑了环保和节能要求，致力于降低对海洋环境的影响，为可持续发展作出贡献。

二、深水半潜式钻井平台系统技术的应用前景随着全球海洋石油资源的逐步枯竭，人们对深海油气资源的开发利用需求逐渐增加。

深水半潜式钻井平台系统技术作为深水油气勘探和开发的重要装备，具有广阔的应用前景：1. 深海油气勘探开发：深水半潜式钻井平台系统技术可用于海洋深水油气勘探开发，实现对深海油气资源的高效开发，满足能源需求。

2. 海洋科研调查：深水半潜式钻井平台系统技术可用于海洋科研调查，为海洋资源开发、环境保护、海洋科学研究等提供保障和支持。

3. 海洋工程施工：深水半潜式钻井平台系统技术在海洋工程领域也具有广泛的应用前景，可为海洋石油工程、海底管道施工等提供支持。

三、深水半潜式钻井平台系统技术的发展趋势深水半潜式钻井平台系统技术的发展不断推动着海洋油气开发的进步，其发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 技术创新：随着科技的不断进步，深水半潜式钻井平台系统技术将面临更大的发展空间。

深水半潜式钻井平台锚泊系统技术概述韩凌;杜勤【摘要】针对目前国内外海洋石油开发向深海发展的趋势,对深海半潜式平台的锚泊系统的布置方式、所采用锚泊线材料和锚设备,以及模型试验和静、动力、耦合计算的研究方法等方面的研究现状和发展趋势作了介绍,为我国今后深海油气平台锚泊技术开发的设计和研究提供参考.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2007(036)003【总页数】5页(P82-86)【关键词】深水;半潜式平台;锚泊系统【作者】韩凌;杜勤【作者单位】中国船级社,北京,100007;中国船级社,北京,100007【正文语种】中文【中图分类】U664.38+1为了满足在深海的恶劣环境条件下进行钻探等工程作业的需要，必须在较长一段时间内精确地保持半潜式平台在海面上的位置，但是半潜式平台对于水平面内的运动不具有回复力，这就需要安装定位系统,平衡作用在浮体的外力，减小浮体的水平运动，使其不致发生位移。

近年来，为了适应深海钻探的要求，出现了不采用锚的自动动力定位系统(dynamic position)以保持井位。

它可以在锚泊有极大困难的海域作业，如极深海域、海底土质不利于抛锚的区域等等；另外动力定位机动性好，一旦到达作业海域，立即可以开始工作；遇有恶劣环境突袭时，又能迅速撤离躲避。

但是全动力定位系统初始投资和营运成本都比较高。

海上的定位，最普遍的还是锚泊系统(mooring systems)，这种方法很早就在船舶上应用，具有结构简单、可靠、经济性好等优点。

由于开采石油向深海的发展趋势，这对深水锚泊装置提出了更高、更严格的要求，并使得其设计、建造、使用操作等方面都增加了困难，因此对深海半潜式平台的锚泊系统的研究具有重要的意义，也具有很大的发展空间和研究价值。

为了满足深水锚泊的要求，对锚泊系统方面的改进主要从锚索材料、锚的设备、设计研究方法等方面进行[1-2]。

1 锚泊线状态锚泊系统可以分为柔性和刚性两种形式。