第2章 海上石油平台类型

其结构组成有：
（1）桩腿 按其结构来分， 有圆柱及桁架两种。按其升降方 式来分，又有气动、液压、齿轮 齿条传动三种。管柱桩腿采用气 动或液压方式升降，而桁架桩腿 则采用齿轮齿条传动方式。桩腿 长度视水深而定，一般为75～ 170m。
图2－8 自升式钻井平台
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（2）工作平台 本身就是一个驳船甲板，用以安放机械设备。 钻井时，桩腿下降，支在海底，平台高出海面，以便进行作业。完 井后，先将平台降至海面，再拔起桩腿，于是驳船漂浮于海面，以 便拖运。
图2－6 坐底式钻井平台
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图2－7 坐底式钻井平台
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其结构组成有：
（1）沉垫（浮箱）利用充水排气及排水充气的沉浮原理来控 制沉垫沉降或上升。钻井时，沉垫中注水，因而可坐于海底。完井 后，沉垫排水充气，构成浮箱，因而平台升起，即可拖航。沉垫 （浮箱）有船舱型及浮筒型两种。
图2－5 带桩架与不带桩 架的固定平台
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（4）按钻井设备布置分，有带辅助船、不带辅助船两种。前 者将钻杆、套管、泥浆材料库、水泥库等器材存放在辅助船上， 因而平台面积可缩小至15×30m^2。后者需加大平台面积至 16×40m2，或采用多层式结构，分层布置设备，但因高度增加， 稳定性差。
固定平台的优点是： 1）稳定性好。 2）海面气象条件对钻井工作影响小。 其缺点是： l）不能移运。 2）造价高，适用水深有限，它的成本随水深而急剧增加。
固定钻井平台一般应用于有价值的油田，且适用水深在 20m以内。完井后可做采油平台用。
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2．坐底式钻井平台
坐底式钻井平台是一 种具有沉垫（浮箱）， 并借助沉垫可坐于海底， 漂浮海面则可拖航的移 动式平台。如图2－6所 示，其上为工作台，下 为沉垫（浮箱），中连 支撑管柱，总高度大于 工作水深。我国自行设 计与建造的“胜利一号” 坐底式钻井平台如图2－ 7所示。
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2、自升式钻井平台 自升式钻井平台是由一个上层平台和数个能够升降的
桩腿所组成的海上平台。这些可升降的柱腿能将平台升到 海面以上一定高度，支撑整个平台在海上进行钻井作业。 这种平台既要满足拖航移位时的浮性、稳性方面的要求， 又要满足作业时着底稳性和强度的要求，以及升降平台和 升降桩腿的要求。
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图2－1 水深和钻井平台的形式选择
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图2－2 水深和采油平台的形式选择
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二、海上钻井平台
海上钻井平台是指在海上钻井时的工作场所。就其作业特点来 说，可分为固定式与浮动式两种。前者作业时固定于海底；后者作 业时漂浮于海面，随海水浮动。 （一）海上钻井平台的类型、性能及选择
相应的甲板面积和载重量。 这类平台在钻探工作时尽可能减少其位移，以限制平台的钻
探设备（如钻管等）的受力和变形，保证正常的钻探工作。根据操 作情况，这种位移在垂向应不大于±1.5m，水平方向应不大于水深 的6%，平台的纵横倾角应不大于3度。
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因为一口油井约需作业时间长，所以这类平台，在早期油田 开发中，以移动式较为有利，可以便于经常迁移。这类平台有半潜 式、自升式和船舶式等。但在大规模油田的开发中，也有用固定式 平台作为多井钻井平台，随之作为开采平台使用的。
（2）工作平台 用于安放机械设备。有正方形、长方形、三 角形三种型式，与中间支柱焊接相连。一边有开口，以便于完井后 移运；另一边安置吊梯或起重机，以便从辅助船上搬运器材。
（3）支柱一般采用金属桁架结构，与平台及沉垫相连接，它 的高度随工作水深而定，约为20～30m。若在四个角柱处增添大直 径的钢瓶或浮筒，则其适用水深可略增，稳定性也可提高，升降速 度也可加快。
起重平台，以及打桩、铺管作业等。 工作人员长期生活在海上，条件恶劣，工作紧张，故居
住条件应能保证船员的充分休息，例如能保证摇晃小，振动小， 振动频率低等，还应能保证船员的充分安全，对防火，救生等 应符合有关规范的要求。对浅水和多井的作业区，居住平台可 用固定式的，但在深水区，则多用半潜式的。
其他如起重、打桩、铺管等作业平台，对海洋环境的运 动响应也都有一定的要求必须给予满足。
坐底式（沉垫式）钻井平台的优点是：钻井时固定牢靠；完 井后移运灵活。其缺点是：工作平台高度恒定，不能调节；工作平 台面积不宜过大，否则不易拖运；工作水深较浅。
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3.自升式（桩腿式）钻井平台
自升式（桩腿式）钻井平 台是一种具有自行升降的数根桩 腿，并借助桩腿稳定于海底的移 动式平台。如图2－8所示。
独立腿式 沉垫式
牵索塔式 顺应式
张力腿式
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2、按功能，海洋平台的分类有钻井平台、生产 平台、生活平台、储油平台、近海平台等。
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一、海上平台的主要性能要求
按使用功能分类，海水石油平台可划分为：海上钻探、海上 油气开采、海上油气集输和海上服务四类。
（一）海上钻探 钻探平台主要用来安装钻探设备，进行钻探活动，故必须有
钻井浮船的优点是：移运灵活，停泊简单；适用水深大，最 大可达5000m。其缺点是：稳定性差；受海上气象条件的影响大。
5．半潜式钻井平台 半潜式钻井平台与坐底式钻井平台相似。在浅水区，沉垫坐
于海底，可作为坐底式钻井平台使用，而在30～3000m深水区，平 台处于漂浮状态，相当于钻井浮船，如图2－10所示。
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图2－3 各类钻井平台对比图
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表2－1 各类移动式钻井平台的性能 石油工程学院海洋工程系13
各种不同平台的特点 钻井平台
海洋钻井的目的足为了了解海底地质构造及矿物 储藏情况，这项工作通常是由钻井平台来完成的。
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海上钻井的设备相当复杂，包括井架(又称 钻塔)、提升设备、转动系统、泥浆循环系统、动 力系统、井口系统、井控系统、水下钻井设备的 控制操作系统、运动补偿系统等。因为海上钻井 要受到风、浪、流的影响，所以比陆上钻井要复 杂得多。
1．海上钻井平台的类型与性能 海上钻井平台按照能否移动来划分，可分为两大类。
1）固定式：固定钻井平台。固定于海底后，即不能再移动。 2）移动式：包括自升式钻井平台、坐底式钻井平台、半潜式 钻井平台和钻井浮船。作业完成后，它们可以通过拖航或自航，移 运至其它地点。 在表2－1中列出了移动式钻井平台的性能参数，各类钻井平台 的结构及其对比情况如图2－3则所示。
第二章 海上石油平台
主要内容
2.1 海上平台的主要性能要求 2.2 海上钻井平台 2.3 海上采油平台 2.4 我国海上钻井平台介绍
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海洋平台的分类
1、按运动方式，可分为固定式与移动式两大类
固定式 海洋平台
移动式
桩式
群柱式 桩基式 腿柱式
重力式
浮式 坐底式
船式 半潜式 坐底式 自升式
钻井浮船的船体一般用钢材制成，也可用钢筋混凝土制成。 后者节约金属且耐腐蚀，但需用预应力钢筋混凝土构件，以保证其 强度、抗冲击和抗震能力。
钻井浮船到达井位后，要抛锚固定。作业时特别是遇到风浪 时，钻井浮船船身产生上下升沉及前后左右摇摆，因此，在钻井浮 船上，应合理布置机械设备，增设升沉补偿装置、减摇罐，及采用 自动动力定位系统等多种措施来保持船体稳定。
图2－4 固定平台的结构型式
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（2）按桩柱制造材料分，有木桩、 钢桩、混凝土桩三种。混凝土桩一般 预制好后，再在海上打桩。目前多用 钢管桩即在空心钢管中浇注混凝土的 结构。
（3）按打桩用的设施分，有带桩架、 不带桩架两种，如图2－5所示。前者 通过打桩架打桩，打桩后，打桩架即 作为导管架的组成部分。后者需在驳 船运送来的甲板上打桩，打桩后留下 甲板固定好，驳船即离开，此法应用 广泛。
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4、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。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600m水深的海底上进行探查， 掌握海底油、气层的位置、特性、规模、贮量，提供生产能力 等。
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（二）海上油气开采平台 开采平台主要用来开采油、气和对油、气进行初步处理
（如油气、油水分离）的，它必须成为多口生产井和油气处理设施 的基础。故必须有相应的甲板面积和载重量，但对位移限制则没有 钻探平台那么严如导管架平台或重力式平台，在浅水区，固定式平台也 较经济。但在深水区，或在早期生产中，则以使用移动式平台较为 经济。
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（二）各类钻井平台的结构及特点
1．固定钻井平台
固定平台是借助导管架固 定在海底的一个高出水面的 建筑物，上面铺设甲板，作 为平台，用以放置钻井机械 及设备。其类型有：
（1）按导管架的结构型式 分，有直桩式、直桩－斜桩 式、联结式三种，如图2－4 所示。
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（三）海上油、气集输平台 开采平台生产的油、气，可以自己储存一部分，大量的则需
另用储油平台贮存，并由此平台通过固定的管线或穿梭油轮向陆上 输送。这在同一地区同时有若干个开采平台时显得尤其必要。从安 全的观点看，开采平台和贮存平台分开更有好处。