海洋平台概述.pptx
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1、海洋工程简介海洋工程简介海上钻井的起源海上钻井的起源 世界上第一座海上钻井平台是世界上第一座海上钻井平台是1897年,在美国加利福尼亚海岸,从一只简陋的年,在美国加利福尼亚海岸,从一只简陋的木筏上开创了石油水下钻探的历史。木筏上开创了石油水下钻探的历史。1911年,在美国路易斯安娜和科克萨斯之年,在美国路易斯安娜和科克萨斯之间的海上,建起了世界上第一座海上钻井平台。间的海上,建起了世界上第一座海上钻井平台。海底油气的开发,开始于海底油气的开发,开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接
2、向浅海延伸的油气矿藏。海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。海上钻海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。海上钻井平台是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水井平台是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油平。工作人员和物
3、资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送至海岸。至海岸。海洋平台海洋平台 一、一、一、一、概概概概 述述述述石油平台或石油钻塔是一种海上大型构件,通常用于装载石油平台或石油钻塔是一种海上大型构件,通常用于装载钻井和钻井和/或抽提油和天然气所需的人工和机械设备。根据或抽提油和天然气所需的人工和机械设备。根据环境的不同,平台通常链接在海底或者漂浮在海上。环境的不同,平台通常链接在海底或者漂浮在海上。通常来讲,海洋平台都坐落于大陆架上,但随着技术的
4、进通常来讲,海洋平台都坐落于大陆架上,但随着技术的进步及陆上资源的日渐匮乏,深海钻采变得可行并有利可图。步及陆上资源的日渐匮乏,深海钻采变得可行并有利可图。因此越来越多的海洋工程平台开始出现。因此越来越多的海洋工程平台开始出现。按运动方式,可分为按运动方式,可分为按运动方式,可分为按运动方式,可分为固定式固定式固定式固定式与与与与移动式移动式移动式移动式两大类两大类两大类两大类 二、二、海洋平台的分类海洋平台的分类群柱式桩基式腿柱式海洋平台固定式移动式桩式重力式浮式坐底式顺应式船式半潜式坐底式自升式独立腿式沉垫式牵索塔式张力腿式SPAR导管架式1.1.固定式平台是海上油气生产的一种平台形式。这
5、固定式平台是海上油气生产的一种平台形式。这些平台通常由混凝土和些平台通常由混凝土和/或钢结构直接锚定在海底来或钢结构直接锚定在海底来支撑为钻探设备、生产设施和居住区提供空间的上支撑为钻探设备、生产设施和居住区提供空间的上甲板。因为其不可移动性,通常设计成长期使用的甲板。因为其不可移动性,通常设计成长期使用的固定设施。而其结构也有很多种不同的形式:钢质固定设施。而其结构也有很多种不同的形式:钢质导管架、混凝土沉箱、漂浮的钢结构甚至是飘浮的导管架、混凝土沉箱、漂浮的钢结构甚至是飘浮的混凝土结构。钢质导管架是由许多管形钢构件组成混凝土结构。钢质导管架是由许多管形钢构件组成的垂直结构,通常直接桩入海底
6、。而混凝土沉箱结的垂直结构,通常直接桩入海底。而混凝土沉箱结构则通常在海平面下结构内设有储油仓,这样就可构则通常在海平面下结构内设有储油仓,这样就可以在海岸附近进行建造然后漂浮到最终的位置后沉以在海岸附近进行建造然后漂浮到最终的位置后沉入海底固定。在水深约入海底固定。在水深约520520米内的区域来说,固定式米内的区域来说,固定式平台的安装是较为经济可行的。平台的安装是较为经济可行的。钢质导管架式平台通过打桩的方法固定于海底,它是目前海上油田使用最广泛的一种平台。钢质导管架式平台自1947年第一次被用在墨西哥湾6m水深的海域以来,发展十分迅速,到1978年,其工作水深已达312m。据报道,高度
7、为486m的巨型导管架式平台将安置于墨西哥湾411m水深的海域内。桩基式平台用钢桩固定于海底。钢桩穿过导管打入海底,并由若干根导管组合成导管架。导管架先在陆地预制好后,拖运到海上安装就位,然后顺着导管打桩,桩是打一节接一节的,最后在桩与导管之间的环形空隙里灌入水泥浆,使桩与导管连成一体固定于海底。这种施工方式,使陆上工作量减少。平台设于导管架的顶部,高于作业区的波高,具体高度须视当地的海况而定,一般大约高出4-5m,这样可避免波浪的冲击。桩基式平台的整体结构刚性大,适用于各种土质,是目前最主要的固定式平台。但其尺度、重量随水深增加而急骤增加,所以在深水中的经济性较差。1.2 1.2 导管架式平
8、台导管架式平台导管架式平台导管架式平台1.2 1.2 导管架式平台导管架式平台导管架式平台导管架式平台1.2 1.2 导管架式平台导管架式平台导管架式平台导管架式平台中海油下属的海洋工程公司为南中国海的番禺30-1天然气田建造了新的导管架。导管架在海油工程青岛制造场地完工,正在用海洋船229号拖往油田实施安装。番禺30-1气田导管架有腿裙桩,高212.32米,重16213吨,据称是亚洲最大的导管架。1.3 1.3 重力式平台重力式平台重力式平台重力式平台海洋石油的开发,特别是北海的开发,促生了一种完全不同的固定式平台的设计混凝土平台。混凝土平台在规模上通常比导管架平台更大,但不是通过打桩固定在
9、海底而是直接坐在海底,通过自身的巨大重量进行稳定。它一般都是钢筋混凝土结构,作为采油、贮存和处理用的大型多用途平台,底部通常是一个巨大的混凝土基础(沉箱),用三个或四个或更多的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,规模较大的,可开采几十口井,贮油十几万吨。混凝土平台广泛用于钻探、勘测,油气生产和储存等领域,其结构重量可达85万吨甚至更大。现在已有大约20座混凝土重力式平台用于北海。选择此类平台的理由:u可进行油类的储藏,特别是在大型的油区u大部分设备安装和吊装都在岸上进行,减少了较为昂贵的海上安装工作量u规模更大,可进行更大规模的生产,同时减
10、少了同一地区所需的平台数量u混凝土不需要维护而且其承重能力不会随着时间的推移而降低但是也有两个明显的缺点:u与导管架平台相比,成本较高u没有可行的拆卸此类结构的方法1.3 1.3 重力式平台重力式平台重力式平台重力式平台以左图北海Brent B Condeep 平台为例,其包括19根61米高的圆筒,其中的三根向上延申支撑离海底170米以上的甲板结构。沉箱跨度超过100米,底部面积达到6300平米。其基础的设计必须能够承受结构本身、甲板负载、储油及压载物的重量,并且必须能够经受环境因素的考验,例如波浪、涌流、风力,部分地区还有地震、冰雪等。2.2.移动式平台移动式平台又称活动平台,它是为适应勘探
11、、施又称活动平台,它是为适应勘探、施工、维修等海上作业必须经常更换地点的需要而发工、维修等海上作业必须经常更换地点的需要而发展起来的。现有的活动平台分坐底式、自升式、半展起来的。现有的活动平台分坐底式、自升式、半潜式、船式、牵索塔、张力腿式等等很多种不同的潜式、船式、牵索塔、张力腿式等等很多种不同的结构形式。由于机动性能好,故一般均用于钻井。结构形式。由于机动性能好,故一般均用于钻井。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
12、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。井架一般都设在船的中部,以减小船体摇荡对钻井工作的影响,且多数具有自航能力。钻井船在波浪中的垂荡要比半潜式平台大,有时要被迫停钻,增加停工时间,所以更需采用垂荡补偿器来缓和垂荡运动。钻井船适于深水作业,但需要适当的动力定位设施。钻井船适用于波高小、风速低的海区。它可以在30004000 m水深的海底上进行探查,钻深可达到10000多米,掌握海底油、气层的位置、特性、规模、贮量,提供生产能力等。2.1 2.1 钻井船钻井船钻井船钻井船Rig Name:West PolarisRig Owner:Seadril
13、l LtdRig Design:Samsung designRated Water Depth:10,000 ft Drilling Depth:35,000 ft Built By:Samsung Heavy IndustriesDelivery Year:2008 Rig Name:Deepwater DiscoveryRig Owner:Transocean Inc.Rated Water Depth:10,000 ft Drilling Depth:30,000 ft Built By:Samsung Heavy IndustriesDelivery Year:2000 半潜式钻井平台
14、,又称立柱稳定式钻井平台。它是大部分浮体沉没于水中的一种小水半潜式钻井平台,又称立柱稳定式钻井平台。它是大部分浮体沉没于水中的一种小水线面的移动式钻井平台,它从坐底式钻井平台演变而来,由线面的移动式钻井平台,它从坐底式钻井平台演变而来,由由上层工作甲板、下层浮体结构、中间立柱或桁架3 部分组成。此外,在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平。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,在下体问的连接支撑一般都设在下体的上方,台本体之间还有一些支撑与斜撑连接,在下体问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
15、、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。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。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。下层浮体结构又分下船体式和浮箱式两种,下船体式更利于航行,故新建造的自航半潜式平台多采用双下船体式。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
16、以又有立柱稳定式之称。适当距离,以保证平台的稳性,所以又有立柱稳定式之称。这种平台作业时处于半潜状态,采用锚泊定位或动力定位。作业后,排出压载舱内的水,上浮至拖航吃水线,即可收锚移位。通常用于水深通常用于水深6060至至30503050米的区域,但随着技术开发的进步,工作水深米的区域,但随着技术开发的进步,工作水深也越来越深。也越来越深。2.2 2.2 半潜式平台半潜式平台半潜式平台半潜式平台2.2 2.2 半潜式平台半潜式平台半潜式平台半潜式平台第一代:作业水深:300 to 600英尺,建造年代:Mid to Late 1960sOriginal Semis built from the
17、keel up.Only a very few of these units have escaped the scrape yard.第二代:作业水深:600 to 2,000英尺,建造年代:Mid to Late 1970s许多此类平台是向第四代、第五代平台进行改造的基础。右图Ocean Baroness即是由第二代平台升级改造为第五代平台。第三代:作业水深:1,500 to 5,000英尺,建造年代:Mid to Late 1980s许多平台进行了改造以适应更深的工作水深。Rig Name:Ocean BaronessYear Built:1973Upgrade:2001-Keppel
18、FELSWater Depth:6500ftDrilling Depth:35,000ftOwner:Diamond OffshoreRig Name:GSF Arctic IIIDelivery Year:1984Water Depth:1800ftDrilling Depth:25,000ftSemi-sub Generation:3Owner:Transocean Inc.2.2 2.2 半潜式平台半潜式平台半潜式平台半潜式平台第四代:作业水深:3,500 to 5,000英尺,建造年代:Late 1990s to Early 2000s这些平台扩展了锚泊系统,其中一部分装配了动力定位辅
19、助系统。第五代:作业水深:5,000 and beyond 英尺,建造年代:Late 1990s to Early 2000s 大部分拥有动力定位系统,通常被设计用于恶劣环境并且 在其他处理能力上也得到了提高,比如吊钩负载,泥浆系统等。第六代:作业水深可达10,000英尺或更多,The sixth generation mobile offshore drilling unit will probably will contain radical changes in both appearance and structure from conventional rigs.Rig Name:N
20、oble Amos RunnerDelivery Year:1999Water Depth Rated:8000 ftDrilling Depth:32,500 ftSemi-sub Generation:4Owner:NobleRig Name:GSF Development Driller IDelivery Year:2005Water Depth Rated:7500 ftDrilling Depth:37,500 ftSemi-sub Generation:6Owner:Transocean Inc.坐底式钻井平台是早期在浅水区域作业的一种移动式钻井平台。平台分本体与下体,由若干立柱
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