20世纪60年代,我国的海上油气资源探测起步,从最先的渤海湾渐渐到黄海、东海、南海。由于我国对油气资源的需求越来越大,再加上陆地资源日渐枯竭,我国更加重视海洋油气资源的勘探和开发。我国三大石油集团也加大对自升式钻井平台的需求,在原有的基础上,大力提倡自主设计和建造,开展技术和创新。海洋工程技术越来越接近国家领先水平。
海洋平台是对所有平台的总体概括。理论上来说,海洋平台就是在某一海域钻井或生活或者作业的海洋结构物。海洋平台的种类繁多,主要分为移动式海洋平台和固定式海洋平台。主要的海洋平台有:自升式海洋平台、导管架海洋平台、顺应塔式海洋平台、TLP海洋平台、SPAR平台、Semi平台,其中,Semi又分为半潜式钻井平台、半潜式生产平台、半潜式生活支持平台、半潜式起重船、半潜式修井平台[4]。海洋平台的设计及运用大大推动了海洋经济的发展,海洋平台的发展可以说是与我国和世界油气开发形式息息相关的。
1。2 自升式平台的概论
自升式海洋平台平台属于可移动式海洋平台平台。自升式平台种类也很多,它不仅包括用来采油钻井平台、用来处理石油辅助平台,还有提供人休息、娱乐的服务平台。自升式平台能够通过桩腿上下移动。一般来说,自升式海洋平台需要拖航。它作业于120米水域以下。平台主体、若干可升降的桩腿、下端结构共同构成了自升式海洋平台。由于自升式平台具有广泛性、灵活性、建造相对方便的特点,所以它在全球得到了广泛的青睐和应用。自升式平台对全球海洋工程的发展作出了卓越的贡献。它不仅为人类提供了良好的作业空间,也是工作者安身立命的重要因素[5]。
自升式平台的类型十分丰富。它按支撑形式分为沉垫型、插桩型和箱型。按升降装置分为液压缸升降和齿轮齿条升降式。按桩腿的结构形式分为筒型和绗型。按桩腿形式可分为三角形和方形等。按桩腿数量分为三腿和四腿。按槽口形式分为有槽口和无槽口。按生活楼布置可分类为横向生活楼布置和周边生活楼布置[6]。
目前,自升式海洋平台分类基本依据于世界上几大设计公司,CJ46,CJ50 等CJ系列的是由Gusto MSC 设计的,其中的X-Y Cantilever, Jacking, Fixation 和Skidding都是由Gusto MSC 提供。JU2000,SUPERM2 都是由Friede & Goldman 设计的。 还有世界上的近33%的自升式平台是LeTourneau 公司设计的, 还有新加坡的Keppel FELS 自己设计的自升式平台 在世界上的占有比列也是远远大于Gusto MSC 和Friede & Goldman[7]。
自升式平台的工作原理是:通过升降装置,平台主体或者桩腿会实行垂直升降。平台拖航到指定井位后,首先放下桩腿下降至海底,再提高平台,使平台上升到一定高度,免受波浪对平台的冲击力。钻完井后,首先将平台主体下降到水平面,再利用水的浮性对主体的支撑,可以将桩腿拔出海底,上升到原来位置,再拖航到下一井位进行作业。主要过程可概述为:1、利用驳船将自升式平台拖至作业海域;2、做好准备工作,进行就位;3、将桩腿下降至海底几米处;4、利用压载水进行桩腿预压;5、提高平台主体,使其远离于海面;6、将桩腿插入海底,进行钻井采油;7、降下平台主体;8、将桩腿拔离海底;9、将桩腿提离海面;10、固定好桩退后将平台拖曳至下个作业区域[8]。如图1-1,是一个典型的自升式海洋平台。
图1-1 自升式海洋平台
1。3 课题的研究目的和意义
伴随着陆地自然资源的枯竭,加大海洋油气资源的勘测和开采力度,是当今社会致力发展地至关重要的课题。加大海洋油气资源的开发,各种各样的海洋钻井平台和海洋工程船氤氲而生。