摘 要：文章介紹了開采深海油氣技術(shù)中半潛式鉆井平臺(tái)技術(shù)的新進(jìn)展，包括已經(jīng)開鉆的第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)和正在研發(fā)過(guò)程中的第七代深水半潛式鉆井平臺(tái)；針對(duì)半潛式鉆井平臺(tái)無(wú)法布置較大的原油儲(chǔ)存裝置，介紹了先進(jìn)的儲(chǔ)油系統(tǒng)，使讀者對(duì)該領(lǐng)域內(nèi)的深海油氣開采技術(shù)有最新的了解。

關(guān)鍵詞：半潛式鉆井平臺(tái)，第六代，第七代，儲(chǔ)油系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：N04；TE95 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編碼：1673-8578（2014）S1-141-03

The Technology Development of Semisubmersible Drilling Platform in Exploitation of Deepwater Oil and Gas

SONG Jie

Abstract：This paper introduces the new progress of semisubmersible drilling platform technology in exploitation of deepsea oil and gas， including both the sixth and seventh generation semisubmersible drilling platform. The paper also introduces the advanced oil storage system for the shortage that semisubmersible drilling platform cant load large crude oil storage devices. The newest technology of exploitation of deepsea oil and gas can be learned in the paper.

Keywords：semisubmersible drilling platform， the sixth generation， the seventh generation， oil storage system

收稿日期：2014-06-09

作者簡(jiǎn)介：宋潔（1980—），女，山東萊陽(yáng)人，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作中心副研究員。通信方式：jsong03@gmail.com。

引 言

在當(dāng)今世界能源需求越來(lái)越強(qiáng)勁而能源供應(yīng)卻越來(lái)越緊張的形勢(shì)下，開拓更廣的能源供應(yīng)途徑就成了當(dāng)今世界各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)。其中，海上石油開采技術(shù)的發(fā)展最為迅速，而深海與超深海又蘊(yùn)藏著最多的石油資源，因此，開發(fā)應(yīng)用于深海的油氣開采技術(shù)就成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。中國(guó)目前在南海正面臨著與東南亞國(guó)家的油氣資源和主權(quán)爭(zhēng)端，而深海油氣開發(fā)卻缺乏合適、先進(jìn)的深海裝備。半潛式平臺(tái)已經(jīng)被證明為最適合深海鉆井的一種裝備，這是因?yàn)榘霛撌姐@井平臺(tái)下體都浸沒在水中，其縱、橫搖擺幅值都很小，但垂蕩運(yùn)動(dòng)影響較大，這就決定了半潛式鉆井平臺(tái)在波浪中的水平效應(yīng)較好。在海洋工程中，這不僅可應(yīng)用于鉆井生產(chǎn)，而且如生產(chǎn)平臺(tái)、鋪管船、供應(yīng)船、海上起重船等都可采用 [1]。

一 半潛式鉆井平臺(tái)的最新進(jìn)展

2012年5月9日，中國(guó)首座自主設(shè)計(jì)、建造的第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)“海洋石油981” 在南海海域正式開鉆，這是中國(guó)石油公司首次獨(dú)立進(jìn)行深水油氣勘探開發(fā)，也是首次在南海自營(yíng)勘探開發(fā)深水油氣資源。此前中國(guó)開發(fā)的海上油田，水深普遍小于300米?！昂Ｑ笫?81”最大作業(yè)水深3 000米，鉆井深度可達(dá)10 000米，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的鉆井平臺(tái)之一?！昂Ｑ笫?81”在南海正式開鉆，開啟了中國(guó)海油正式挺進(jìn)深水的新征程，展現(xiàn)了中國(guó)不斷加強(qiáng)海洋石油工業(yè)深水裝備體系化建設(shè)的成果和深水勘探開發(fā)自主作業(yè)的配套能力，對(duì)于開發(fā)深海油氣資源、維護(hù)國(guó)家能源安全和海洋主權(quán)具有戰(zhàn)略意義。截至目前，南海海域各國(guó)各類鉆井平臺(tái)達(dá)1 000多座，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并監(jiān)測(cè)這些海上靜止目標(biāo)顯得極為重要[2]。

2014年2月28日，世界上最新一代——第七代超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺(tái)Frigstad Deepwater Rig Beta由中集來(lái)福士海洋工程有限公司在山東煙臺(tái)開工建設(shè)，這是目前世界上最大的最新一代的超深水半潛式鉆井平臺(tái)之一。這是繼2013年8月28日，該平臺(tái)的姊妹平臺(tái)——全球首座第七代深水雙鉆半潛式鉆井平臺(tái)Frigstad Deepwater Rig Alfa之后的又一次開發(fā)。Frigstad Deepwater Rig Beta超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺(tái)長(zhǎng)117米、寬92.7米、高118米、最大排水量達(dá)7萬(wàn)噸，最大工作水深為3 658米，鉆井深度為15 250米，雙頂驅(qū)載荷達(dá)1 250噸。該平臺(tái)采用了眾多全球最先進(jìn)的裝備和技術(shù)，采用國(guó)際主流供應(yīng)商——國(guó)民油井華高（NOV）的液壓雙鉆塔設(shè)計(jì)，并首次采用DP3閉環(huán)設(shè)計(jì)、巖屑艙內(nèi)處理存儲(chǔ)系統(tǒng)和壓載水處理系統(tǒng)。尤其在甲板空間利用上實(shí)現(xiàn)了海工行業(yè)前所未有的設(shè)計(jì)優(yōu)化，將所有設(shè)備放置在機(jī)艙，提升甲板利用空間，使其穩(wěn)定性、安全性、生產(chǎn)效率均有大幅提高。該平臺(tái)在排水量、最大工作水深、鉆井深度及雙頂驅(qū)載荷深度等指標(biāo)上均創(chuàng)世界紀(jì)錄。平臺(tái)將于2016年上半年完工，建成后可在墨西哥灣、中國(guó)南海、澳大利亞、西非、南大西洋等深水海域作業(yè)。該平臺(tái)的建造標(biāo)志著中國(guó)正在向離岸平臺(tái)建造行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位闊步邁進(jìn)。

二 半潛式鉆井平臺(tái)的儲(chǔ)油系統(tǒng)

第六代和第七代半潛式平臺(tái)，其穩(wěn)定性好、甲板面積大、有效載荷較高、移位方便、建造難度低，但由于半潛式平臺(tái)無(wú)法布置較大的原油儲(chǔ)存裝置，一般只能將開采的原油儲(chǔ)存在其立柱內(nèi)，所以其儲(chǔ)油量低，海上油氣生產(chǎn)能力低。

半潛式鉆井儲(chǔ)油平臺(tái)系統(tǒng)，具有半潛式的主平臺(tái)和多座浮式分平臺(tái)。浮式分平臺(tái)通過(guò)連接臂與主平臺(tái)活動(dòng)連接，浮式分平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)與主平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生耦合。在風(fēng)浪條件惡劣的深海環(huán)境下，多座浮式分平臺(tái)由于與主平臺(tái)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)耦合，可以大幅度減小主平臺(tái)的多自由度運(yùn)動(dòng)，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，從而提高了平臺(tái)系統(tǒng)在風(fēng)暴下的自存能力。為了應(yīng)對(duì)海面多變的風(fēng)浪，增加主平臺(tái)在面對(duì)多方向海浪時(shí)的穩(wěn)定性，浮式分平臺(tái)環(huán)繞主平臺(tái)對(duì)稱設(shè)置。針對(duì)傳統(tǒng)的具有左舷、右舷、船艏和船尾等四個(gè)方位的半潛式主平臺(tái)，在這四個(gè)方位分別設(shè)有一個(gè)浮式分平臺(tái)，且四個(gè)浮式分平臺(tái)之間呈90度設(shè)置，可以增加主平臺(tái)的穩(wěn)定性。為了保證連接臂強(qiáng)度，同時(shí)盡可能地減輕重量，也方便設(shè)置相應(yīng)的連接管路和電纜等設(shè)備，而且保證浮式分平臺(tái)能產(chǎn)生有效的耦合運(yùn)動(dòng)，連接臂為桁架連接臂，內(nèi)部中空，既減輕了重量，又保證了連接臂的強(qiáng)度。同時(shí)在桁架連接臂兩端使用鉸鏈連接，可以保證浮式分平臺(tái)可相對(duì)于主平臺(tái)進(jìn)行一定幅度的運(yùn)動(dòng)，與主平臺(tái)產(chǎn)生耦合并最終提高主平臺(tái)各個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)性能[3]。

這樣的半潛式鉆井儲(chǔ)油平臺(tái)系統(tǒng)，中央主平臺(tái)四個(gè)方向的浮式分平臺(tái)可以起到儲(chǔ)存原油的作用，大大提高了半潛式平臺(tái)的儲(chǔ)油能力。同時(shí)，浮式分平臺(tái)內(nèi)也可設(shè)置燃料艙或淡水艙，有效節(jié)省主平臺(tái)空間。浮式分平臺(tái)遠(yuǎn)離主平臺(tái)，具有更好的作業(yè)安全性。

三 結(jié) 語(yǔ)

先進(jìn)的半潛式平臺(tái)和為提高儲(chǔ)油量而研制的儲(chǔ)油系統(tǒng)，充分發(fā)揮了國(guó)內(nèi)科技人員的智慧和技術(shù)潛力，體現(xiàn)了中國(guó)在深海領(lǐng)域開采油氣的技術(shù)能力。中國(guó)海洋油氣資源豐富，天然氣水合物資源更加豐富。中國(guó)的石油公司不僅應(yīng)加快淺海油氣勘探開發(fā)，更應(yīng)把進(jìn)軍深海作為一個(gè)重要的發(fā)展戰(zhàn)略，加緊落實(shí)、努力開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的各項(xiàng)技術(shù)。向深海石油勘探開發(fā)進(jìn)軍，這不僅僅是中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，也是維護(hù)中國(guó)海洋權(quán)益的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 王國(guó)雨. 淺談我國(guó)深海石油勘探的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].科技咨詢，2013（3）：84.

[2] 盧向前.“海洋石油981”開鉆、南海區(qū)塊對(duì)外招標(biāo) 中國(guó)海洋維權(quán)與資源開發(fā)加速推進(jìn)[J]. 國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)，2013（z1）：50-51.

[3] 張永康，沈翰，戴峰澤，等. 圓筒形超深海半潛式鉆井儲(chǔ)油平臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性分析[J]. 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（1）：33-37.