随着人类对油气资源开发利用的不断深化,油气勘探开发的重点区域从陆地转入海洋。因此,钻井工程作业也必须在浩瀚的海洋中进行。在海上进行油气钻井施工时,几百吨重的钻机要有足够的支撑和放置的空间,同时还要有钻井人员生活居住的地方,海上石油钻井**就担负起了这一重任。由于海上气候的多变、海上风浪和海底暗流的破坏,海上钻井装置的稳定性和安全性更显重要。
海上钻井**
海上钻井**(drilling platform)是主要用于钻井的海上结构物。**上安装钻井、动力、通讯、导航等设备,以及安全救生和人员生活设施,是海上油气勘探开发不可缺少的建筑。按结构可分为移动式**和固定式**两大类。
固定式**包括导管架式**、混凝土重力式**、深水顺应塔式**等。固定式钻井**大都建在浅水中,它是借助导管架固定在海底而高出海面且不再移动的装置,**上面铺设甲板用于放置钻井设备。支撑固定**的桩腿是直接打入海底的,所以固定式钻井**的稳定性好,但因**不能移动,故钻井的成本较高。
钢质导管架式**使用水深一般小于300m,通过打桩的方法使其固定于海底,它是目前海上油田使用最广泛的一种**。自1947年第一次被用在墨西哥湾6m水域以来,发展十分迅速,到1978年,其工作水深达到312m,目前世界上大于300m水深的导管架**有7座。
混凝土重力式**的底部通常是一个巨大的混凝土基础(沉箱),用三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构,在**底部的巨大基础中被分隔为许多圆筒型的贮油舱和压载舱,这种**的重量可达数十万吨,正是依靠自身的巨大重量,**直接置于海底。不过由于混凝土**自重很大,对地基要求很高,使用受到限制。现在已有大约20座混凝土重力式**用于北海。
张力腿式钻井**(tlp)是利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与**的剩余浮力相平衡的钻井**或生产**。张力腿式钻井**也是采用锚泊定位的,但与一般半潜式**不同。其所用锚索绷紧成直线,不是悬垂曲线,钢索的下端与水底不是相切的,而是几乎垂直的。张力腿式**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,而且此拉力应大于由波浪产生的力,使锚索上经常有向下的拉力,起着绷紧**的作用。
为解决**的移动性和深海钻井问题,又出现了多种移动式钻井**,主要包括:座底式钻井**、自升式钻井**、钻井浮船和半潜式钻井**。
座底式钻井**又叫钻驳或插桩钻驳,适用于河流和海湾等30m以下的浅水域。目前已有几座座底式**用于极区,它可加压载座于海底,然后在**中央填砂石以防止**滑移,完成钻井后可排出压载起浮,并移至另一井位。
自升式钻井**由**、桩腿和升降机构组成,**能沿桩腿升降,一般无自航能力。
钻井**桩腿的高度总是有限的,为解决在深海区的钻井问题,又出现了漂浮在海面上的钻井船。钻井船是浮船式钻井**,它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。目前,海上钻井船的定位常用的是抛锚法,但该方法一般只适用于200m以内的水深,水再深时需用一种新的自动化定位方法。
半潜式钻井**(semi)由座底式**发展而来,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,新发展的动力定位技术用于半潜式**后,工作水深可达900~1200m。据统计,目前世界范围内有深水自升式钻井**65艘,大部分在墨西哥湾和北海工作,其运营商主要为美国石油公司。
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