半潜式钻井平台简介
第七章半潜式海洋钻井平台
第七章半潜式海洋钻井平台预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制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。
有关半潜式钻井平台的概述.docx4
有关半潜式钻井平台的概述（A13船舶4；李庆宽；130305432）摘要：海洋里具有极其丰富的自然资源，半潜式钻井平台作为一种能够在深水区作业的海洋平台，对海洋资源的开发至关重要，本文主要介绍半潜式平台的发展历史和现状，分析其结构特点，简述其工作原理和适用条件及有关半潜式钻井平台最新技术的应用等关键词：半潜式钻井平台，定位方式，工作水深Abstract: the ocean is extremely rich in natural resources, as a semi-submersible drilling platform can zone assignments in the deep ocean platform, is very important to the development of the Marine resources, this paper mainly introduces the development history and status quo of semi-submersible platform, analysis its structure characteristics, describes its working principle and applicable conditions and relevant semi-submersible drilling platform the application of the latest technology, etcKeywords: semi-submersible offshore platform, positioning , the working depth引言：自工业革命以来人类社会经历了几千年以来从未有过的跨越式发展，生产的社会化和工业化推动着人类不断的向前发展，各种类型的能源为工业化的生产提供了动力保障，然而人类社会的发展严重依赖石油，天然气等能源，近几十年来，随着陆地资源的日益枯竭以及人类社会运行和发展对能源的巨大需求已迫使人类将能源开发伸向海洋，并逐渐形成了从前海到深海的开发顺序和梯度。
中国造世界最先进半潜钻井平台：最大钻井深度可达一万多米
中国造世界最先进半潜钻井平台：最大钻井深度可达一万多米
中国海工企业中集来福士为挪威一公司设计建造的超深水半潜式钻井平台“福瑞斯泰阿尔法号”(即D90),该平台是目前世界最先进?作业水深和钻井深度最深的半潜式钻井平台?
这座超深水平台采用巨型分段并行建造模式,在船台上整体完成19277吨下船体和18727吨上船体建造,使用全球起重能力最大的桥式起重机“泰山吊”一次性完成平台大合拢,创造了高空吊装重量新记录?
这座超深水平台的先进之处在于:配备了液压驱动双钻塔系统,甲板可变载荷1万吨,并配备了目前最高等级的动力定位系统,最大作业水深可达3658米,最大钻井深度可达15240米,适用于全球海域深水作业?
尤其值得一提的是,平台上大量使用了超高强度?超厚特种钢材,钻井高压管路系统压力比前一代平台大幅升高?
挪威船级社中国区海工总经理Johan•Gardin称,这座平台的的技术成就给他留下了深刻印象,其设计和建造都将成为业界标杆?
中集来福士已成为世界最先进和最大超深水半潜平台的建造者,成为北海半潜式钻井平台的主要建设者,他们期待更多与中国海工企业合作的机会?
该平台是该中国海工企业同时在建的两座超深水半潜式钻井平台的第一座,还有一座同类平台正在建设中?。
半潜式钻井平台
半潜式钻井平台一种海上钻井装置。
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。
半潜式钻井平台，又称立柱稳定式钻井平台，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。
半潜式钻井平台,又称“支柱稳定平台”，它是在坐底式钻井平台的基础上发展起来的。
它的结构与坐底式基本相似，下部为一浮筒构架，上部为平台。
它与沉底式不同之处在于：它在工作时不是座在海底，而是像船体一样漂浮在海面上。
当水深较浅时，半潜式平台的沉垫(浮箱)直接坐于海底，这时，将它用作坐底式钻井平台。
当工作水深>30m 时，平台漂浮于海水中，相当于钻井浮船。
到目前为止，半潜式钻井平台已经经历了第一代到第六代（可钻3000米）的历程。
它是目前应用最多的浮式钻井装置。
据统计，目前世界上的深水半潜式钻井平台可钻3000多米深，而国内钻井深度一般在300m以内。
半潜式钻井平台主要由上部平台、下浮体(沉垫浮箱)和中部立柱三部分组成。
上部平台任何时候都处在海面以上一定高度。
下部浮体在航行状态下是浮在海面上，浮体的浮力支撑着整个装置的重量。
在钻井作业期间，下部浮体潜入海面以下一定的深度，躲开海面上最强烈的风浪作用，只留部分立柱和上部平台在海面以上。
正是因为在工作期间半潜入海面以下这种特点，被命名为半潜式钻井平台。
这种钻井平台在水深较浅时，也可以坐在海底进行钻井，与坐底式一样。
上部平台半潜式是从坐底式发展而来，所以上部平台部分，与坐底式平台类似，但比坐底式平台要先进得多。
上部平台一般也分成两层，上层为主甲板，下层为机舱。
主甲板上主要放置钻机、井架、钻具、起重设备、消防、救生设备、各种工作间和生活区(一幢楼房)，还有直升飞机平台等。
下层甲板即机舱内主要是机泵组，固井设备，泥浆循环系统，以及各种材料库罐等。
平台的尺度都相当大，所以有很高的自持能力。
半潜平台资料
海上半潜式平台的相关调研资料汇编4.1海洋石油981海洋石油981深水半潜式钻井平台，简称“海洋石油981”，中国海油深海油气开发"五型六船"之一，是根据中国海洋石油总公司（简称“中海油”）的需求和设计理念，由中国船舶工业集团公司第七〇八研究所设计、上海外高桥造船有限公司承建的，耗资60亿元，中海油拥有自主知识产权，由中海油服租赁并运营理。
该平台采用美国F&G公司ExD系统平台设计，在此基础上优化及增强了动态定位能力，以及锚泊定位，是在考虑到南海恶劣的海况条件下设计的，整合了全球一流的设计理念、一流的技术和装备，所以它还有着“高精尖”内涵。
除了通过紧急关断阀、遥控声呐、水下机器人等常规方式关断井口，该平台还增添了智能关断方式，即在传感器感知到全面失电、失压等紧急情况下，自动关断井口以防井喷。
设计能力可抵御两百年一遇的超强台风，首次采用最先进的本质安全型水下防喷器系统，具有自航能力，还有世界一流的动力定位系统。
主要参数海洋石油981深水半潜式钻井平台长114米，宽89米，面积比一个标准足球场还要大，平台正中是约56层楼高的井架。
该平台自重30670吨，承重量12.5万吨，可起降中国最大的“Sikorsky S-92型”直升机。
作为一架兼具勘探、钻井、完井和修井等作业功能的钻井平台，“海洋石油981”代表了海洋石油钻井平台的一流水平，最大作业水深3000米，最大钻井深度可达10000米。
该平台总造价近60亿元。
4.2“油服创新号”钻井平台“油服创新号” 钻井平台是按照挪威海域的相关法律、法规、规范、标准来设计和建造的半潜式钻井平台，满足挪威石油安全管理局、挪威海事局、挪威船级社、挪威石油工业技术标准及传统半潜式钻井平台的相关要求，具备在全球海况最复杂的挪威北海海域作业的能力，同时适用于全球其他海域。
“油服创新号” 钻井平台长104.5米、型宽65米、型深36.85米，设计吃水9.5米－17.75米，作业水深70－750米，最大垂直钻井深度7500米，最大可变甲板载荷4000吨，额定居住人员120人，集钻修井、居住等功能于一身。
半潜式修井平台的工程设计与结构特点
半潜式修井平台的工程设计与结构特点随着全球能源需求的不断增长，海洋油气开采成为当前重要的能源开发领域之一。
为了满足深水海底油气勘探和开发的需求，半潜式修井平台作为一种重要的海洋工程设施，发挥着不可替代的作用。
本文将重点介绍半潜式修井平台的工程设计与结构特点。
半潜式修井平台是一种浮动式海洋工程平台，它能够在海洋水域中进行油井的修复、钻探和开采作业。
其工程设计着眼于平台的稳定性、工作效率和适应不同海况的能力。
首先，半潜式修井平台采用半潜式结构，即平台部分潜入海面以下，以增加平台的稳定性。
通常，平台的下部是由浮箱构成，浮箱中充满水或盐水以增加重量，而平台的上部则是由结构强度较高的甲板和生活区组成。
这种结构能够使平台稳定地悬挂在水面上，然后通过控制浮箱内部的进出水量控制平台的浮动高度，从而适应海洋波浪和海流的振动和冲击。
其次，半潜式修井平台的工程设计需要兼顾平台的功能需求和结构强度。
为了实现油井修井和开采作业，平台上部的甲板区域需要满足重型设备的安装，如钻井设备、产油设备和储油设备等。
因此，在工程设计中，需要考虑甲板的面积、承载能力和结构强度，以支持和保障设备的正常运行。
此外，半潜式修井平台还需要满足生活区的需求，以提供船员的休息、餐饮和其他生活设施。
因此，平台的设计通常包括船员宿舍、食堂、运动设施等生活区域，在结构设计上需要保证良好的使用性能和人员安全。
同时，在设计中还需要考虑供水、电力和废物处理等生活设施的布置和维护。
半潜式修井平台的结构特点还包括可移动性和可靠性。
由于勘探和开采作业的需要，平台需要能够在不同位置和不同油田之间迅速移动。
因此，平台通常配备了动力系统和推进器，以实现自主航行和定位功能。
同时，平台的结构设计需要考虑在不同环境条件下的可靠性和安全性，以应对恶劣海洋环境的挑战。
半潜式修井平台的工程设计和结构特点需要经过全面的动力学、稳定性和结构分析。
在设计过程中，需要考虑到潜水深度、海洋水流、波浪、风力等因素的影响，以确保平台的稳定性和操作的安全性。
半潜式钻井平台
半潜式钻井平台一种海上钻井装置。
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。
半潜式钻井平台，又称立柱稳定式钻井平台，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。
半潜式钻井平台,又称“支柱稳定平台”，它是在坐底式钻井平台的基础上发展起来的。
它的结构与坐底式基本相似，下部为一浮筒构架，上部为平台。
它与沉底式不同之处在于：它在工作时不是座在海底，而是像船体一样漂浮在海面上。
当水深较浅时，半潜式平台的沉垫(浮箱)直接坐于海底，这时，将它用作坐底式钻井平台。
当工作水深>30m时，平台漂浮于海水中，相当于钻井浮船。
到目前为止，半潜式钻井平台已经经历了第一代到第六代（可钻3000米）的历程。
它是目前应用最多的浮式钻井装置。
据统计，目前世界上的深水半潜式钻井平台可钻3000多米深，而国内钻井深度一般在300m以内。
半潜式钻井平台主要由上部平台、下浮体(沉垫浮箱)和中部立柱三部分组成。
上部平台任何时候都处在海面以上一定高度。
下部浮体在航行状态下是浮在海面上，浮体的浮力支撑着整个装置的重量。
在钻井作业期间，下部浮体潜入海面以下一定的深度，躲开海面上最强烈的风浪作用，只留部分立柱和上部平台在海面以上。
正是因为在工作期间半潜入海面以下这种特点，被命名为半潜式钻井平台。
这种钻井平台在水深较浅时，也可以坐在海底进行钻井，与坐底式一样。
上部平台半潜式是从坐底式发展而来，所以上部平台部分，与坐底式平台类似，但比坐底式平台要先进得多。
上部平台一般也分成两层，上层为主甲板，下层为机舱。
主甲板上主要放置钻机、井架、钻具、起重设备、消防、救生设备、各种工作间和生活区(一幢楼房)，还有直升飞机平台等。
下层甲板即机舱内主要是机泵组，固井设备，泥浆循环系统，以及各种材料库罐等。
平台的尺度都相当大，所以有很高的自持能力。
半潜式钻井平台简介
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%。
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一、深水半潜式钻井平台基本情况及技术发展趋势
在设定的作业环境条件下具有优良的运动性 能：纵横摇小于±2度、垂荡小于±1米、飘 移小于1/20水深 生存能力强：具有很强的抗风浪能力，能抵 御百年一遇的恶劣海况 在深远海作业：拥有巨大的可变载荷和作业 面积 多用途：钻井平台（钻井、固井、测井、修 井 试油） 生产平台等 井、试油）、生产平台等 作业水深范围广：从几百米到3千米以上
招商重工海洋工程技术研讨会
深水半潜式钻井平台介绍
中国船舶工业集团公司第七O八研究所 2009年10月29日
主要内容
一、深水半潜式钻井平台基本情况及技术发展趋势 二 国外深水半潜式钻井平台主要特点简介 二、国外深水半潜式钻井平台主要特点简介 三、深水半潜式钻井平台主要系统及设备配置 四、深水半潜式钻井平台主要设计关注点 五、结束语
中国船舶工业集团公司第七○八研究所
二、国外深水半潜式钻井平台主要特点
隔水管存放方式：立放+平放或平放
10000ft作业水深的平台，常用作业水深多为7500ft 平放区域可与套管区域公用 综合考虑效率与面积，取7500ft立放+2500ft平放较佳。
机舱布置： 机舱布置
GVA 7500 M 为DP3，4机舱分散布置，2机舱位于甲板尾部，2 机舱位于甲板井口区前部，提高了安全性。F&G ExD为DP2+，2 机舱，位于甲板尾部。
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深海钻井平台面临的技术难题和挑战
台风、 飓风等 带来平 台损坏
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深海钻井平台面临的技术难题和挑战
水深 台风 海浪 火灾 碰撞
1. 2 2. 3. 4 4. 5. 6. 7. 8.
运动问题 疲劳问题 稳性问题 多系统耦合问题 涡激振动问题 安全、监测和控制问题 结构冗余问题 模型试验技术问题
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三、深水半潜式钻井平台主要系统及设备配置
钻井关键设备配置比较
GVA7500 井架 底脚： 48ftx72ft （猜测） 底脚： F&G M SC Dss50 底脚： 40ftx75ftx210ft ； ~14.6mx~21.9m（换算）； 17.37mx15.85m(57ftx52ft) ( ) 主钩载： 2000kips(907.2t)； ; 主钩载： 1250tons； 高度： 64m(210ft) 辅钩载： 1500kips(680.4)； 辅钩载 500tons ； 辅钩载： 主钩载 1000tons； 主钩载： 辅钩载： 500tons ； 主动补偿绞车 主绞车 6x850kW; 主绞车： 辅绞车： 4x850kW; 4台2200hp,7500psi的三缸 泥浆泵 18-3/4in. 15000psi 21’’OD, 浮力材料OD 54’’ 长度： 90ft ；
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三、深水半潜式钻井平台主要系统及设备配置 动力定位： 动力定位
国际上近年来建造的深水半潜式平台动力定位等级 大多已采用3级（DP3）。 大多已采用3级（DP3） 设置4个机舱，8台柴油发电机组，在单个机舱故障下， 有六台机组工作，每台功率5200~5500kW; 动力定位推力器一般根据十年一遇非台风环境条件确 定，8台Compact Azipod推力器； 控制方案按船级社DPS-3要求。 控制方案按船级社 要求
结构紧凑，系统重量轻。
一个半井架作业系统可以实现如下功能：
¾下放和起升钻杆及套管； ¾下放/回收水下BOP与隔水管； 与隔水管 ¾钻井操作（旋转、起下钻、泵送泥浆等）。 Sea Drill 8&9
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二、国外深水半潜式钻井平台主要特点
GVA 7500 M F&G ExD
GVA 7500 M F&G ExD
双井架系统 & 隔水管
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二、国外深水半潜式钻井平台主要特点
一个半井架系统 & 隔水管
一个半井架系统在主井口进行钻井作业时，井架内的接立根 系统可以接钻具、套管立根并将之存放到指梁上。 一个半井架系统可以在井架外配置一套管材输送机，利用 BOP起重机及台车接20“套管立根，提高钻井效率。
以井口区为核心布置管材、泥浆区、设备等； 围绕钻井工艺流程实现布置的可行性与优化。 围绕钻井工艺流程实现布置的可行性与优化
双井架系统
处于平台纵向中心，井口横向间距为 处于平台纵向中心 井口横向间距为~10 10m，横向位置则有所不 横向位置则有所不 同：主井口在平台中心，辅井口位于平台左舷，中心点运动性 能最好； 主、辅井口对称布置于左右舷或距平台中心3m /7m或1:2，有 利于平台整体重量、大钩载荷的平衡。
半潜平台的抗风浪能力强，适应的水深范围广，装载 量大，广泛应用于海洋油气资源的钻探、开采等作业。目 前世界上能在大于1500米水深进行深海钻采作业的只有钻 井船和半潜式平台两种移动式装置。 井船和半潜式平台两种移动式装置 目前全球共有约175座半潜式平台。未来3-5年内有不 少新增平台涌入市场 市场前景较好 据统计 亚洲船厂 少新增平台涌入市场，市场前景较好。据统计，亚洲船厂 将交付的半潜式平台2008年为15座，2009年为20座， 2010年为20座。 2010年为20座 最新型的深海半潜式平台（第六代）的工作水深已超 过3000米 钻井深度超过12000米 甲板可变载荷达 过3000米，钻井深度超过12000米，甲板可变载荷达 10000吨，配置了双井架或一个半井架，并且钻井作业系 统高度自动化、智能化。
公用系统
锚机或绞 车 控制系统等
锚索
推力器
压载泵
甲板吊机
导航
外通
配电板
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发电机组内通深水半源自钻井平台主要系统组成监控系统
安全系统
功率管理系统
NOV MH M
海淡水泵
空调机组
空压机组
造水机
NOV MH M
CAMERON SHAFFER VETCO
一、深水半潜式钻井平台基本情况及技术发展趋势
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二、国外深水半潜式钻井平台主要特点
GVA 7500 F&G ExD
MOSS CS50
MSC DSS50
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二、国外深水半潜式钻井平台主要特点
3000M深水半潜式钻井平台主要特点 3000M 深水半潜式钻井平台主要特点
第六代深水半潜式钻井平台 工作水深3000米、钻井深度超过10000米 动力定位系统DP DP3 3 、 DP DP2 2+ 钻井系统：一个半井架或双井架 作业海域：北海 作业海域：北海、 、GOM、西非等
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三、深水半潜式钻井平台主要系统及设备配置 压载系统 压载系统：
应能在３小时内，使平台从最大正常吃水升至强风暴吃水或升高 4.6m，两者中取压载水排量要求大值； 应能在破损条件下操作，并能在无附加压载及任一台压载泵不工作 的情况下 将平台恢复到平衡位置和安全吃水 的情况下，将平台恢复到平衡位置和安全吃水； 应考虑到动力定位等级相应要求的动力和控制系统故障状况和冗余 度要求对压载系统的影响。 度要求对压载系统的影响 泵舱数为4个或8个，压载泵为8台。
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井架
锚机
上部结构
立柱 锚
动力定位 推进器
下浮体 横撑
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一、深水半潜式钻井平台基本情况及技术发展趋势
半潜平台
船用系统
钻井系统统
定位系统
动力定 位系统
锚泊定位 系统
钻机 甲板 机械
水下设备
泥浆系统
压载 系统
电站系统
中控
空调 系统
通讯系统
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一、深水半潜式钻井平台基本情况及技术发展趋势
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一、深水半潜式钻井平台基本情况及技术发展趋势
海洋工程装备逐步向深水发展 海洋 程装备逐步向深水发展
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一、深水半潜式钻井平台基本情况及技术发展趋势
黄色：现在开采的深水区域 红色：未来要开发深水区域
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二、国外深水半潜式钻井平台主要特点
四立柱，有效提高结构可靠性，降低建造费用； 有效提高 可靠 低 费用； 甲板可变载荷7000-9000吨，以适应深远海作业； 作业排水量控制在50000～54000t； DP2+ DP2+--独立设置二机舱、二配电板舱、四推进器舱、 独立设置二机舱 二配电板舱 四推进器舱 四泵舱； DP3--独立设置四机舱、四配电板舱、八推进器舱、 八泵舱； 隔水管竖放或横放；竖放和横放结合，主要考虑有 效提高作业效率，同时兼顾在较浅海域作业时甲板 可变载荷装载的灵活性。
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二、国外深水半潜式钻井平台主要特点
海洋环境条件 Normal drilling Standby mooring survival Design survival
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二、国外深水半潜式钻井平台主要特点
总体布局特点 布 特 甲板布置
三、深水半潜式钻井平台主要系统及设备配置 锚泊定位： 锚泊定位
500~600米水深自带锚链; 500~1500米深水时需要采用预抛锚方式 米深水时需要采用预抛锚方式 ，采用组合锚 采用 合锚 索； 平台锚泊系统的定位能力,随着水深的增加而降低，钻 井作业工况时平台的最大漂移基本控制在水深的5%范围以 内； 采用8点或12点锚泊定位。配置8台摩擦滚筒/链轮组合锚 机或4台双链轮卧式锚机。