钻井平台介绍
钻井平台系统介绍
钻井平台系统介绍1.序不知道从什么时候起，石油的价格节节攀升。
几乎要突破100美元心理大关了。
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，海洋工程有了长足的发展。
在几十米甚至上3~4000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，半潜式等。
所谓的座底式是指，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，这种平台可以像千斤顶一样可以升降它的高度。
它典型的特征就是3-4条腿。
高高的桁架结构。
上面安装有齿条。
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。
这种平台和普通船舶一样，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。
它们带有2~3级动力定位系统，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。
2.钻井平台的发展历程海洋钻井是一个多学科的结合的行业。
先讲讲海上钻井的发展历史。
以下是摘自环球石油杂志的一篇文章《海上钻井平台的发展历程》。
当今的钻井装置发展更加现代化和人性化，对环境的保护也日益改善。
对平台的防污染，安全性能，人员的保护的要求更高。
随着各船级社和国际组织如，ABS ， DNV ，CCS， IMO ，MARPOL ，HSE ，NORSOK ，USCG， SOLAS ，NMD 等对条款的不断更新，对平台的要求也越来越高。
钻井平台
• 我国的钻井平台欣赏
渤海一号 自升式钻井 平台
设计单位:中国船舶工业集团公 司第708研究所 制造单位:大连造船厂 制造国家:中国 出处:中国船舶工业集团公司第 708研究所 建造年代:1972年 纪年:1972 总长:60.60m 载重量:57000t 排水量:30m 型宽:32.50m 型深:5.00m 特点: 本平台式我国自行研制 的第一座海洋工程装置。有4 套桩腿和液压升桩结构。平台 经历过10级大风及唐山大地震 的考验。现已退役。
港海1号 自升式气垫组合钻井平台
设计单位:中国船舶工业集团公 司第708研究所 制造单位:大连造船厂 制造国家:中国 出处:中国船舶工业集团公司第 708研究所 建造年代:1998年 纪年:1998 总长:66.00m 排水量:3213t 型宽:36.00m 型深:4.00m 工作水深：0-2.5米 特点：插拔桩容易、重量轻、 操作方便、高效可靠、成本低； 强度、刚度高
设计单位,制造单位:大连船厂 制造国家: 中国 出处:《大连造船厂》 建造年代: 1982年 长:47.6米， 型宽:45.72米，型深:2.59米 工作水深:30.48米 钻井深度:7619.63米 总升力:4.7072万KN 设计建造和验收按照ABS规范和美国联邦规范
中海油3号
海港1号钻井平 台
• 当前世界上大型、先进的石油钻井浮船
• 发现者精神号(Discoverer Spirit) • 西班牙奥斯坦诺(Astano)船厂2000年建成 具有双井架、双套钻机，工 作水深：3,048m(10,000ft)，钻井深度：10,668m(35,000ft)，配有双 套Emsco EH V-5,000Hp钻机, 生活模块：200人 • 海军勘探者1号(Navis Explorer 1) • 韩国三星船厂2000年3月建，工作水深：3,048m(10,000ft)，钻深能力： 11,000m(36,000ft)，为当今最深，主尺度，201m（660ft） ×40m(131ft)×型深19.5m64ft)，可变载荷：15,000t，生活模块：130 人，钻机主绞车功率：Hitec AHD-6,600Hp • GLOMAR C。R。LUIGS号(Navis Explorer 1) • 北爱尔兰Harland & Wolff船厂于1999年建造，工作水深是目前最深的 一艘船,为3,658m（12,000ft，)，钻深能力：10,668m(35,000ft)，主 尺度为：229.25m(752ft)×36.80m(118ft)×型深17.68m(58ft)，生活 模块：150人
钻井平台
一种岛状空间结构物，具有一个高出海面的水平台面，供进行生产作业或其他活动用的海上工程设施。
按其结构特点和工作状态分为固定式和浮式两大类。
固定式平台在整个使用寿命期内位置固定不变，其形式有桩式、绷绳式和重力式等1桩式平台是由承台(上部甲板)和桩基构成，按桩的材质又分为木桩平台、钢桩平台和钢筋混凝土桩平台。
20世纪40年代末出现了导管架平台，它是先在陆上用钢管焊成一个锥台形空间框架，然后驳运或浮运至海上现场，就位后将钢桩从导管内打入海底，再在顶部安装甲板而成。
70年代出现的塔架平台，是由一个垂直的导管架和若干组底桩构成，底桩沿导管架外围打入海底。
桩式平台已广泛应用于建造海上码头、灯塔、雷达台、水文气象观测站等。
其中导管架平台和塔架平台则多用于钻采海底石油或天然气。
这种结构的主要优点是波浪及水流荷载小，但造价随水深成指数倍增长，使用水深受限制。
2绷绳式平台亦称系索塔平台，是将一个预制的钢质塔身安放在海底基础块上，四周用钢索锚定拉紧而成。
它适用于水深较大的海域。
3重力式平台是靠平台自身重量稳坐在海底坚实土层之上。
这种平台的底部是一个或多个钢筋混凝土沉箱组成的基座，基座上有钢立柱或钢筋混凝土立柱支撑上部甲板。
由于整个结构比较大，一般先在岸边开挖的泥坞中建造基座，再拖往有掩护的深水区接高，然后浮运至现场，加载下沉。
目前这种平台一般是作为海底贮油罐或用于钻采海底石油。
其主要特点是抵御风暴及波浪袭击的能力强，结构耐久和维护费用低，但需开挖岸边坞坑，并要有近岸深水施工水域，结构高度因此受到限制。
浮式平台是一种大型浮体，有的可以迁移，有的不迁移。
1可迁移的浮式平台又称活动平台，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展起来的。
现有的活动平台分坐底式、自升式、半潜式和船式4种。
①坐底式平台（亦称沉浮式平台）多用于水深较浅的水域，其上部为工作甲板，下部为兼作沉垫的浮箱，中间用立柱或桁架支撑。
作业时，往浮箱内注水使之座落海底；作业后，把箱内水抽出，平台依靠自身的浮力升起。
海上石油钻井平台
五、钻井船
钻井船从结构上说很简单，外形就是一条船。所有的钻井 设备、工具，材料以及作业人员的工作间和生活区，直升飞机 平台等都在船上。
钻井船在海上只能进行浮式钻井作业。
作业期间，船体受到风、浪、流的作用，会产生各种运动。 这些运动有时非常剧烈，例如严重的摇摆，升沉和横向漂移， 给钻井作业带来很大的影响，甚至使钻井作业无法进行而中断。 所以，钻井浮船需要使用锚泊系统定位，或者使用自动动力定 位系统定位。
缺点：抗海水腐蚀性能差。
所以，有的地方，曾采用过抗海水腐 蚀性能好的铝制平台，但因造价昂贵，未 能普遍应用。
结构：基础部分和上层建筑。
基础部分是由导管架和桩管组成。导 管可事先在岸上预制好。然后，用驳船运 至目的地，或依靠中空的浮力拖至目的地， 下沉并坐在海底上。再将桩管由导管内插 入，并用打桩机打入海底一定深度。
升降任务完成之后，升降机构应当停止工作，以便检修。在拔桩以后并 将桩腿升起，准备拖航移位时，也存在桩腿与船体之间的位置的固定问题。 解决此间题的方法是用楔子自锁固定。拖航时上楔系统锁定，钻井作业期间 下楔系统锁定。
实际的升降系统，除了上述动力设备外，还要有一套控制系统，在中央 控制室集中进行控制操作。
3、绷绳塔式平台
如1983年建于墨西哥湾水深305米 的海域，塔架高329米，重19000吨，用 钢桩打入海底。但该塔架又瘦又高，柔 性较大，在波浪作用下可以允许轻微摇 摆。整个塔架靠20根直径227毫米的钢 绳作为绷绳向四面八方的海底拉紧，并 固定于海底。由于该平台的固有频率， 所以平台的摇摆不会对人员健康和生产 作业有大的影响。
钻井船的发展：
移动式钻井平台的介绍
移动式海上钻井平台介绍及新技术的运用一，概述海洋占地球表面积70. 9%,平均深度约为3 730 m, 90%以上的水深为200 m~6 000 m,大量海域面积的资源尚待开发,尤其是石油、天然气等重要经济、战略物资。
据地质学家预测,海底石油天然气总储量约2 500亿吨。
我国是一个海洋大国，在约300万平方公里的海洋辖域内蕴藏着丰富的石油和其它重要资源。
加强开发我国海底石油资源对我国的经济发展有着十分重要的意义。
这就需要一批适合我国海洋石油开采的装备，所以首先对海上石油开采装备，即海上钻井平台进行初步了解显得很必要。
二，平台类型介绍在海上油田的勘探开发过程中，不论是在勘探阶段钻勘探井，还是在开发阶段钻生产井，均要在海上石油钻井平台上进行作业。
海上石油钻井平台大体上可分为固定式和移动式两大类。
固定式钻井装置包括：桩基（导管架）式平台和重力式平台，用于深水作业的顺应式平台，如牵索（绷绳）塔式平台、张力腿式平台、浮力塔式平台；用于浅水作业的人工岛。
移动式钻井装置包括坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船、张力腿式平台和牵索塔式平台。
鉴于我国的海上石油钻井平台大多采用移动式平台，所以重点对各种移动式平台的特点进行探讨。
1，坐底式钻井平台是一种由沉垫（浮箱）、立柱、上层平台（甲板）和抗滑桩等部分组成的移动式平台。
坐底式钻井平台工作时，先由拖轮将其拖至井位，然后灌水下沉，沉垫坐底后，打好抗滑桩，就可钻井作业。
由于坐底式平台甲板高度固定，其工作水深较浅（一般为5m到30m），因而适宜在极浅海区打探井。
这种平台钻垫坐在海底，只要海底土壤密实、平坦无严重冲刷，是比较稳定的，另外平台上设有抗滑桩，可提高平台的坐底稳定性。
坐底式钻井平台的优点是能提供稳定的钻井场地，移动性能好，而且改装后可作为采油平台、储油平台、生活与动力平台等。
缺点是上层平台高度固定，不能调节，工作水深有限；拖航时阻力大；当海底冲刷严重时，钻井易移位，需要采取防滑移、防冲刷及防淘空等措施。
钻井平台功能及结构介绍
提供给员工休息和住宿的场所，通常配备床铺、桌椅和储物柜等设施。
餐厅
为员工提供餐饮服务的场所，一般配备桌椅、餐具和食品加工设备等。
04
钻井平台的操作流程
钻探操作流程
钻探操作流程
钻井平台的主要功能是进行钻探作 业，包括钻孔设计、钻机安装、钻 进、取芯、钻孔冲洗等步骤。
钻孔设计
根据地质勘探要求和工程需要，设 计钻孔的深度、角度、位置等参数 。
深海化
随着石油和天然气资源的不断开发，未来钻井平 台将向深海领域发展。这需要加强平台的设计和 建造技术，提高平台的稳定性和耐久性，以应对 深海环境的挑战。
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钻井平台的基本结构
钻井平台通常由井架、钻机、泥浆循环系 统、动力系统、储油系统等组成。井架是 平台的支撑结构，钻机是进行钻孔作业的 核心设备，泥浆循环系统用于清洗钻孔并 携带钻屑，动力系统为平台提供电力和推 进力，储油系统用于储存原油和燃料。
展望未来钻井平台的发展趋势
智能化
随着科技的发展，未来钻井平台将更加智能化。 通过引入自动化控制系统和智能化设备，可以提 高钻井效率、降低人工成本，并提高作业安全性 。
餐饮服务
提供健康的餐饮服务，确保平 台上人员的营养需求得到满足。
Hale Waihona Puke 安全措施采取必要的安全措施，如消防 设施、紧急逃生路线等，确保 平台上人员的人身安全。
05
钻井平台的维护与保养
定期检查和维护
01
02
03
定期检查
钻井平台应定期进行全面 检查，包括结构、机械、 电气和液压系统等，确保 各部件正常工作。
03
钻井平台的主要结构
钻井设备结构
钻井平台简介
钻井平台简介常文恭钻井平台（DWP）是座落在井口平台（WHP）顶甲板上，完成油井钻井和修井的设备。
钻井平台由钻井设备模块（DES）,钻井支持模块（DSM）和散料储藏设备（BSF）组成。
钻井设备模块由井架（Mast），钻台（Drill floor）和基座（Substructure）构成。
井架是一个约50米高的钢结构，重100-200吨。
顶部装有天车（Crown block assembly）,约7000米钢丝绳，挂游车大钩（Travelling block）,挂顶驱（Top drive）顶驱是钻井核心设备，全自动液压驱动，价格昂贵。
钻台是一个约16米*18米重达5-6百吨的可以在基座上滑动确定井位的钢结构模块，主要设备均安装在其上。
如：主绞车（Drawworks）用于提升大钩和顶驱。
转盘（Rotary table）旋转联接钻管。
高压管汇（High pressure manifolds）联接高压泥浆进出，固井高压水泥进出，防井喷系统联接。
防井喷控制系统（BOP control system）.泥浆回收系统（Mud treatment systems）有振动筛（Shale shaker）,除泥沙，除钻屑，除害气柜及设备。
基座是一个可以在甲板轨道上滑动，支持钻台和井架的钢结构。
DES模块上，各种类型的机动，液动，气动和各个电气控制柜，用不同电缆，不同管线，组成一座自动控制的钻井设备。
钻井支持模块（DSM）是为DES模块钻井提供电力，高压泥浆，设备仪表控制空气的机电设备模块。
主要设备：柴油发电机组，（4 x 1000KW）高压泥浆泵（HP Mud pumps）每台功率1200KW，约40吨。
空气压缩机及干燥器（Air compressors & air dryer）泥浆混合泵，输送泵，增压泵泥浆储存柜，混合柜，泥浆枪，搅拌器。
电气开关控制系统设备。
空调设备及系统消防系统。
顶甲板为钻杆存放区。
DSM模块也是一个机管电仪组成的自动化大设备。
《钻井平台简介》课件
钻井平台为海洋资源的可持续开发提供了技术支持，促进了海洋经济 的繁荣发展。
科研与教学
通过钻井平台的钻探数据，科学家可以深入了 解地球内部的结构和组成，为地震预测、矿产
资源评估等领域提供科学依据。
科研与教学方面的应用进一步拓展了钻井平台的用途 ，为人类探索地球和推动科技进步做出了贡献。
钻井平台在科研领域具有广泛的应用价值，为 地质学、地球物理学等学科提供了重要的研究 手段。
防爆设施
防止爆炸和火灾事故对人员和设备的 危害。
环保设施
处理钻井液和废弃物，减少对海洋环 境的污染。
03
CATALOGUE
钻井平台应用
油气勘探
钻井平台在油气勘探中发 挥着关键作用，通过钻探 获取地层中的石油和天然 气资源。
钻井平台具备深海钻探能 力，可深入海洋盆地进行 勘探作业。
ABCD
钻井平台能够快速部署， 为勘探项目提供高效、经 济的钻探解决方案。
钻井平台的应用提高了油 气勘探的效率和成功率， 为能源开发提供了重要支 持。
海洋资源开发
01
钻井平台不仅是油气勘探的重要工具，也是海洋资源开发的重要平台 。
02
钻井平台可以用于开采海洋矿物资源，如锰、铁、铜等，为国家的资 源需求提供保障。
03
钻井平台还可以用于海洋养殖业，通过深海养殖获得高品质的海产品 。
用于循环钻井液，清洗钻头和 冷却钻头。
钻头
用于破碎地层，形成钻孔。
井口装置
用于控制钻孔的开闭和安装井 下管柱。
支撑结构
桩基
支撑整个钻井平台的重量，将其固定在海床 上。
立柱
连接桩基和甲板，传递载荷。
甲板
提供工作和生活空间，承载各种设备和人员 。
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半潜式平台
半潜式钻井平台
SPAR平台
顶部模块，筒体、系泊系统、 立管（生产、钻采、输油）组 成 稳定性和运动性能好； 工作水深500米~1700米； 第一代是筒柱形、第二代桁架 型、第三代集束型和WET TREE 型 全球共有18座
采油平台种类
FPSO Unit（采油船）
全称浮式生产储存卸货装 置，是一座“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。其作 业原理是﹕通过海底输油 管线接受从海底油井中采 出的原油，并在船上进行 处理，然后储存在货油舱 内，最后通过卸载系统输 往穿梭油轮。
Jack-up Platforms - Thick-walled Members and Joints
Jack-up Platform - Designed and Fabricated by Keppel
Shanghai, China
Tubular connections and jacking system
4、升降装置
部位
升降结 构 钢板 钢板
重量
钢板屈服强 度
1100 吨 650 吨
355 MPa 500 MPa
1750 60Hz 总重 吨 600伏（三相交流电） 1800转/分，电压
升降装置
齿条 三个桩腿共有36个驱动齿轮（每个桩 腿有4根齿条，每个齿条装有3个驱动 齿轮） 每个齿轮运动时承载198吨，静载 396吨。 运动速度0.5米/分钟 驱动齿轮
3、将安装好桩腿段和钻井架的船体放入水中
4、利用浮吊进行桩腿的驳长对接工作
或通过门机进行桩腿的对接工作
6、到达安装点后的工作
平台到达安装点
放低桩腿
桩腿着底
预加载使桩腿入海底
船体升起
整个平台的受力图
平台工作演示
7、平台开始工作
谢 谢 ！
海上钻井平台
•固定式平台 •移动式平台
钻井平台的种类
固定式平台种类
导管架固定式平台 深水顺应塔固定平台 混凝土固定式平台 牵索塔式钻井平台
固定式平台
导管架固定式平台：
导管架平台又称桩式平台，通过 打桩的方法固定于海底， 是由打入海底的 桩柱来支承整个平台，能经受风、浪、 流等外力作用，可分为群桩式、桩基式 (导管架式)和腿柱式。 工作水深小于300米.
940采油平台
940采油平台
940发运状态
浮筒
自升式海洋钻井平台
自升式海洋钻井平台又称甲板升降 式或桩腿式平台，主要用于钻探和初期
采油时打生产井。平台在工作时桩腿着
底，依靠其桩腿的支持站立在海底，使 工作平台升举于海面之上，免受海浪的
冲袭，完成钻井任务。当完成某一井位
的钻井任务后，可降下平台，依靠平台 浮力的支持，拔起桩腿并将其升至拖航 位置，整座平台就可以用三用拖轮拖航 到新井位的钻井工作。自升式平台最大 的工作水深约在150m左右。由于大部分 大陆架水深都不大，因此自升式平台得
主甲板
底板 舷侧板
机械甲板
自升式钻井平台的制造过程 1、船体钢结构的制造在靠近水边的码头上进行
2、岸边安装好的船体和部分桩腿
二. 钻井装置
钻井塔 悬臂梁
滑轨
钻井塔架和底座
钻井塔架 塔架底座 横向滑轨 悬臂梁
3、甲板起重机
- 吊杆高度： 48米 - 起吊能力： 起吊半径为9.1米处：50吨 起吊半径为38米处：10吨
移动式平台
TLP 半潜式 浮筒式平台 浮筒 采油船 自升式平台
TLP（张力腿式钻井平台）
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。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，起着绷 紧平台的作用，
半潜式平台
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，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。
到了广泛的应用。
自升式采油平台的结构形式
自升式采油平台的结构形式：
平台体，桩腿，桩靴，悬臂梁，钻井装置， 生活楼，直升机平台以及吊机。
自升式采油平台的结构形式
自升式采油平台的结构形式
一 船体
船体的平台是用于支撑或放置各种设备的一个水密性很强的钢结构。当平 台浮于海面的时候，船体将提供浮力并承受桩腿和底座，设备和各种载荷 的重量。在主甲板下部，平台本题一般分为两层。在底层一般设置油水舱， 包括燃油舱、滑油舱、钻井用水舱、压载平衡水舱、淡水舱、废油舱；还 有存储用于钻井、固井用的泥浆、水泥、重晶石等物料的舱室。平台的上 层舱室主要用于安装机电设备。
固定式平台
混凝土固定式平台：
底部通常是一个巨大的混凝土基础 ，用三个 或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构 。 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。
固定式平台
牵索塔式钻井平台 ： 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。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。