自升式钻井平台简介
全球海洋平台及中国自升式平台概述0842813409曹剑锋今年10月
全球海洋平台及中国自升式平台概述0842813409 曹剑锋今年1-10月，航运业持续低迷，BDI指数仍在低处徘徊，许多中小型船厂面临破产风险，大型船厂纷纷转向海工市场，今天就来说说海工装备的重头戏——钻井平台。
一、全球海洋钻井平台市场发展迅速过去几十年，石油工业从浅海到深海再到超深海不断扩张。
海洋油气总产量占全球油气总产量的比例已从1997年的20%上升到目前的40%以上，其中深海油气产量约占海洋油气产量的30%以上。
在世界已发现的油气可采储量中，海洋油气约占41%。
一些海域尤其是深海和北极地区的勘探程度还很低，因此海洋油气资源的潜力仍然很大。
海洋油气的产量和储量一直保持较快增长，也带动了海洋钻井平台市场的发展。
上世纪四十年代驳船首次用于近海勘探钻井，1956年出现了钻井船，1961年半潜式钻井平台问世。
目前海洋钻井平台大致可以分为8类，即钻井驳船、钻井船、内陆驳、自升式钻井平台、平台钻机、半潜式钻井平台、座底式平台和钻井模块。
根据RIGZONE网站统计，截至2009年9月，全球海洋钻井平台总数（包括商用平台和非商用平台）达到1249部。
海洋钻井平台的作业能力也发展迅速，目前深水钻井平台的最大作业水深已经达到3600米（12000英尺），最大钻井深度达到11800米（39000英尺）。
例如，Noble公司新建的半潜式平台Danny Adkins和Frontier Drilling公司的Bully Ⅰ和Bully Ⅱ钻井船等都达到了这种能力。
随着作业水深能力的不断进步，深水的定义也在不断扩大。
1998年以前，水深大于200米就认为是深海，1998年以后深水定义扩大到300米，而现在国际上认为水深大于1350米（4500英尺）才为深水。
目前，全球共有约143家公司从事海上钻井，其中海上钻井承包商大约90家，其余为综合性石油公司。
钻井承包商中拥有5部钻井平台以上的约50家，拥有作业水深能力超过600米的钻井平台承包商43家；另外一些综合性公司以及巴西、印度、俄罗斯等国家石油公司也拥有相当数量的海洋钻井平台，但几乎不参与市场竞争。
自升式海洋钻井平台浅谈
自升式海洋钻井平台浅谈自升式平台顾名思义是具备自升能力的功能性平台，通过一定长度可以自行升降的桩腿来实现操作高度的变化以适应不同作业水深的要求，有槽口式和悬臂梁式的，现今新建平台基本都是悬臂梁式，一些平台配置有DP(dynamic position）系统从而实现自航和自定位功能，本文仅对不带有DP系统的自升式具备钻井操作能力的平台布置的简析。
自升式平台目前主要有两种形式，独立桩腿式和沉垫式,作业水深范围从12/14 英尺直至550 英尺。
大多数自升式钻井平台的作业水深在250至300 英尺范围内，较浅水深则由一些固定式平台覆盖，比如模块钻机等。
目前主流自升式平台多采用独立桩腿式，主要船型有新加坡吉宝船厂的Keppel Fels B Class , 美国F＆G 公司的Super M2 以及JU2000/JU2000E ，荷兰MSC公司的Gusto CJ系列（CJ46/CJ50/CJ70，设计作业水深不同），美国Letourneau公司的Letourneau 116 系列等.各类型平台各具特色,根据不同的可变载荷（后面会提到其影响）和设备功能配置会有不同的租金差别，但其主要差别目前仍是从作业水深来大致区分,从各自平台造价来说，设备配置占据整个平台的较大部分，再加之一些设计费用和专利费，各类型平台取决于客户的想法和习惯以及使用区域的实际情况等因素。
自升式平台目前主要入级的船级社有ABS（美国船级社）,DNV（挪威船级社，目前改为DNV—GL,同德国劳氏合并后简称），CCS（中国船级社）以及较少的BV （法国船级社)，目前最主要的是ABS和DNV，原因是其关于钻井平台的要求较为详细完整，并且出台的相应的专门入级的规范,如MODU等,其网站提供相关规范的免费下载，同时每年会有相应的更新,在进行平台设计时应注意该平台入级的是哪一年的规范，同时按照对应规范进行相关设计，有些更改会对相关系统和设备由额外的要求，将会直接的提高建造成本。
自升式钻井平台
船型及设计
主要船型有新加坡吉宝船厂的Keppel Fels B Class,美国F&G公司的Super M2以及JU2000/JU2000E，荷兰 MSC公司的Gusto CJ系列（CJ46/CJ50/CJ70，设计作业水深不同），
分类
沉垫式桩靴式
圆柱式
沉垫式将自升式钻井平台的所有桩腿固定在一个桩基系统上。沉垫式桩基结构主要有两大优势：第一，面积 更大，因此所受轴向压力小于桩靴结构，这在土质不能承受较大轴向压力时显得尤为重要。第二，在漂浮拖航模 式下，沉垫式桩基提供更大浮力，相应提高了钻井平台的载重能力。
沉垫式桩基结构的主要缺点是对于不平坦或具有较大斜面的海底并不适用。
带有独立桩靴的桩基结构的桩靴数量与桩腿数量相同。桩靴式桩基结构最大的优势在于能够适应不同的海底 地形。除此之外，桩靴的压载并没有严格的顺序要求。
目前，主流自升式平台多采用桩靴式桩基系统，避免了在软土层地区作业时桩腿插入太长影响作业深度，同 时也提高了插桩和拔桩作业时安全性，一般这种桩靴底部会做成突起的过渡形状，像一个小锥形的头部，方便入 泥的功用，桩靴上一般自身带有冲桩系统。
美国Letourneau公司的Letourneau 116系列等。我国自升式钻井平台起步较晚，少数设计公司在此方面取 得一定进展，例如由深圳惠尔海洋工程有限公司完成的HYSY936自升式钻井平台设计项目是由中国人对深水自升 式钻井平台首次进行完整的详细设计，整个设计达到了世界一流水平。
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自升式钻井平台
用于海洋油气勘探开发的自升式平台
01 平台介绍
03 作业模式
自升式钻井平台
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。
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中海油63号自升式钻井平台2008年全球共有自升式钻井平台（Jackup）446座，分布在南美、北美、亚洲、非洲、欧洲、澳洲各地。
设计水深一般为10米(30英尺)到250米(750英尺)以内，属近海海域。
它们主要集中建造于1980～1983年，之后的建造数量特别少，使用年限基本上在20～30年，而在役的自升式钻井平台船龄大多数超过25年。
因此，该类钻井平台未来更新换代的需求比较大。
1. 主要建造国家及制造厂截止到2008年8月底，在役的自升式钻井平台为428座，其中美国建造了150座，新加坡建造了110座，居世界前两位（见表1）。
无论是从在役还是新订单来看，美国和新加坡都是Jackup的主要建造商。
美国的建造公司主要有：Bethlehem Beaumont, Marathon Vicksburg, Marathon Brownsville, Marathon LeTourneau, Ingalls Shipbuilding, Baker Marine, Levingston Shipbuilding等；新加坡的建造公司主要有：Keppel FELS, Marathon LeTourneau, SembCorp, Bethlehem, Promet等。
表1主要建造国家及其数量（已建和拟建）2. 主要运营商[1]2008年8月底统计数据，世界上自升式钻井平台的运营商大部分在美国，比例达60%以上。
主要营运公司有：美国Transocean有限公司、美国ENSCO国际公司、美国诺布尔钻井公司（Noble Drilling）等（见表2）。
表2 在役的自升式钻井平台主要运营商在新订单方面，美国Vantage Energy公司持有14艘，居世界第一位，其次是美国Rowan 公司持有9艘，而中国油田服务有限公司以7艘订单位居第三位。
试析自升式钻井平台钻井包介绍
试析自升式钻井平台钻井包介绍1 自升式钻井平台及钻井包主要系统介绍按系统及区域划分，平台主要由提升、悬臂梁滑移、钻井包（含水泥、泥浆、井控、管件作业等系统）、发电机及其配电、生活区及通风空调系统、内外通讯等系统组成。
钻井包作为实现钻井平台核心功能的重要区块，其功能的实现及过程安全控制，在整个平台完工调试中占有极其重要的地位。
以Letourneau workhorse自升钻井平台为例，钻井包主要含钻井控制系统、钻井甲板管件作业系统、高低压泥浆系统、干粉及其控制系统、井控系统、水泥等系统。
1.1 钻井控制系统钻井控制系统采用主流钻井AMHPION控制系统，此系统由操作人员自设备操作终端-钻井椅输入指令，信号采集-输入/输出模块进行信息收集，信息处理器-单板机进行信息集中处理，不间断供应电源确保电源供应以实现系统的持续运行，而且系统提供延展、备用接口，供客户进行设备更新或升级选择。
1.2 管件作业系统（Pipe Handling System）及简要工作流程管件作业是钻井系统重要作业环节，主要由钻井绞车（Drawworks）、顶驱（Top Drive）、管吊（Pipe Handing Crane）、猫步机（Catwalk Shuttle）、铁钻工（Rough Neck）、猫头（Cathead）、转台（Rotary Table）及排管机（Pipe Racking system）等设备组成。
整个钻井平台的管件作业分为井口（Tripping）及离线（Offine Standbuilding）两部分：首先，作业以管甲板为起点，采用特殊夹管器（Gripper yoke）作为专用工具，管吊将钻具（钻杆、钻铤等）吊起放置于猫步机;其次，操作人员自钻井椅操作设备，猫步机配合排管机将单根钻具送入钻井甲板狐狸洞，铁钻工完成上扣作业，排管机将接好的整柱钻具放入排管器，重复上述作业，完成管件的离线储备作业，供增加钻深时管件接长使用。
浅谈自升式钻井平台生活区设计要点
浅谈自升式钻井平台生活区设计要点随着世界经济和技术的发展，海洋开发已成为全球新技术革命的重要组成部分，而海洋油气开发又是当今海洋开发工程的主要内容之一。
自升式钻井平台，又称为桩脚式钻井平台，是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。
自升式钻井平台作为一个可移动的“海上小区”，工作人员长期工作生活在上面，因此，无论是从船员居住角度还是船厂施工角度，生活区设计的合理性显得尤为重要。
标签：自升式钻井平台；生活区；详细设计0 前言在自升式平台的设计过程中，生活区为平台工作人员提供工作、休息、娱乐场所，是自升平台必不可缺的一个重要模块。
编者通过一系列400尺自升式钻井平台结构详细设计经验及查阅大量规范，总结归纳出生活区在设计过程中需要注意的一些细节，通过归纳总结，在后续项目中及时避免，从而达到节约材料，降低成本的目的。
1 自升式钻井平台主要特点及生活区的布置就钻井的工艺方法而论，海上与陆上基本相同。
但海上移动式钻井装置和海底井口之间可能存在深达上千米的海水，而这些海水不停地运动着。
由于波浪、海流、潮汐与冰等对钻井装备及其设备（包括水下设备）的作用必然引起钻井装置（这里指半潜式钻井平台与钻井船）与海底井口之间的相对运动，因此，钻井装置还必须配备与水下设备相适应的运动补偿装置和张紧装置，以补偿钻具在孔内钻井时免受钻井装置运动的影响。
对于自升式钻井平台，因为平台的井口和海底的井口是相对固定的，只要将类似于陆上钻井的井口装置中的导管适当加长，把海底井口与平台连接起来，就可形成泥浆返回所需的环形空间，从而解决了隔开海水的问题。
防喷器可以装在水面以上的平台甲板上，形成所谓的水上井口装置。
这种井口装置与陆上的井口装置差别不大，比较简单。
自升式平台生活区布置有横向现在基本采用周边布置，即将平台生活区移到船艏，采用挑出式与包络式设计，既可减少悬臂梁钻井作业发生事故时，对船员造成的伤害，也可以腾出甲板中部空间给作业堆料。
另一方面，悬臂梁悬挑作业时，会将平台整体重心往船艉移动。
自升式钻井平台U2000E简介
4.2.4 斜拉筋 材料——ASTM A106 GR B or C · 纵向冲击试验值最小值在-27℃时27 J。 斜拉筋也必须满足船级社的下列要求和其它的铸碳钢要求： · 最高含碳量 0.21%； · 锰最小含量 0.60%； · t>25 mm，进行细砂抛光处理。 斜拉筋：直径φ168,壁厚11
6.BOP搬运系统
7.隔水管张紧系统
四、桩腿制造流程介绍
4.1 JU2000E（海洋石油942）桩腿概述
4.1.1 桩腿分段长度 海洋石油942桩腿全长约167米（从桩靴底部到桩腿顶部）。桩腿总长约164米 （包括盲齿条在内）。 桩腿从下往上分为7个分段制造：G1到G7； 每段的长度分别为： G1=19634.4 mm（包括盲齿条） G2/G3/G4/G5/G6=25603.2 mm G7=16459.4 mm
4.2 桩腿材料
(仅供参考)
JU2000E桩腿材料规格如下： 4.2.1 桩腿齿条 材料——调质钢 ASTM A517 GR Q ，A 级超声波探伤检查，屈服极限为690 MPa，抗拉强度为790/930 MPa，V 型缺口冲击最小平均值，纵向在-37℃、T/4 厚时为69 J，在 -27℃、T/2 厚时为69 J ，无裂纹和叠层的气切割齿，1/4 厚度 处的硬度为260 布氏硬度，真空除气，细晶粒最高含硫量为0.01%，最高含碳量 为0.18%。 厚度178MM，宽838MM 4.2.2 桩腿弦管 淬火、调质钢 ASTM A517 GR Q ，A 级超声波探伤检查，屈服极限为690 MPa，抗拉强度为790/930 MPa，V 型缺口冲击最小平均值，纵向在-37℃、T/4 厚时为69 J，在 -27℃、T/2 厚时为69 J ，最高含硫量为0.010%，最高含碳量 为0.18%。腿弦管成形后应进行热处理或应力消除。 壁厚83MM，宽700MM 4.2.3 斜拉筋和水平拉筋 材料——最小屈服极限 520MPa，纵向V 型缺口冲击测试在-40℃时41 J 或 在-37℃时45 J，最高含碳量0.18% 斜拉筋:直径φ273,壁厚21.4 水平拉筋:直径φ324,壁厚28.6
移动式平台之自升式钻井平台
移动式平台之自升式钻井平台
文字概述
自升式钻井平台又称甲板升降式或桩腿式平台。
这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力、器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到新的井位。
自升式平台的优点主要是所需钢材少、造价低，在各种海况下都能平稳地进行钻井作业；缺点是桩腿长度有限，使它的工作水深受到限制，最大的工作水深约在120m左右。
超过此水深，桩腿重量增加很快，同时拖航时桩腿升得很高，对平台稳性和桩腿强度都不利。
自升式平台有自航、助航和非自航之分，但大多数为非自航。
平台形状有三角形平台(三根桩腿)、矩形平台(一般为四根桩腿)和五角形平台(五根桩腿)等。
为了在较深水域和环境恶劣的海况下工作时减少平台所受的力，最佳的自升式平台应是单桩腿平台。
欧洲北海使用的自升式平台大都是此种单桩腿的自升式平台。
新加坡伯利恒公司为我国建造的“渤海6号”自升式钻井平台，长50．6m，宽51．8m，高3m，有三根桩腿，直径均为3．6m，可容纳船员93人。
生活舱和工作舱可适用于冬季作业。
读图明意
图1、壳体式桩腿自升钻井平台
图2、壳体式桩腿自升钻井平台示意图
图3、桁架式桩腿自升钻井平台。
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中文名称：自升式钻井平台
英文名称：jack-up drilling rig
定义：
使用平台自身的升降机构将桩腿插入海底泥面以下的设计深度，平台升离海平面一定高度钻井作业的可移动装置。
应用学科：
海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海洋矿产资源开发技术（三级学科）
带有能够自由升降的桩腿，作业时桩腿下伸到海底，站立在海床上，利用桩腿托起船壳，并使船壳底部离开海面一定的距离（气隙）。
拖航时桩腿收回，船壳处于漂浮状态。
作业水深范围从12/14 英尺直至550 英尺。
大多数自升式钻井平台的作业水深在250至300 英尺范围内。
自升式钻井平台有两种型式，独立桩腿式和沉垫式。
平台稳定站立后，大多数悬臂梁可以将钻台外伸到固定平台。
在风大浪急的海面不能进行拖航。
1.支撑型式：桩靴式；沉垫式
2.升降装置：液压缸升降(插桩式)；齿条/齿轮箱
3.桩腿结构型式：筒型；绗架
4.桩腿数量：3腿；4腿
5.槽口：有槽口；无槽口
6.生活楼的布置：横向布置；周边布置
自升式钻井平台，又称为桩脚式钻井平台，是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。
自升式钻井平台可分为三大部分；船体，桩脚和升降机构。
需要打井时，将桩脚插入或坐入海底，船体还可顺着桩腿上爬，离开海面，工作时可不受海水运动的影响。
打完井后，船体可顺着桩腿爬下来，浮在海面上，再将桩脚拔出海底，并上升一定高度，即可拖航到新的井位上。