美国船检局1988年版《近海移动式钻井平台建造与入级规范(海上移动式钻井平台构造和设备规则)

2022-12-19 18:09 点击:165 编辑:邮轮网

1. 海上移动式钻井平台构造和设备规则

随着人类对油气资源开发利用的深化,油气勘探开发从陆地转入海洋。因此,钻井工程作业也必须在灏翰的海洋中进行。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,海上石油钻井平台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。

目前的海上石油钻井平台可分为固定式和移动式两种。固定式钻井平台大都建在浅水中,它是借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置,平台上面铺设甲板用于放置钻井设备。支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的,所以,钻井平台的稳定性好,但因平台不能移动,故钻井的成本较高。

为解决平台的移动性和深海钻井问题,又出现了多种移动式钻井平台,主要包括:坐底式钻井平台、自升式钻井平台、钻井浮船和半潜式钻井平台。

坐底式钻井平台又称沉浮式或沉底式钻井平台,其上部和固定式钻井平台类似,其下部则是由若干个浮筒或浮箱组成的桁架结构,充水后,使钻井平台下沉坐于海底并处于工作状态,排水后,使钻井平台上浮可进行拖航和移位。坐底式钻井平台多用于水浅、浪小、海底较平坦的海区。

自升式钻井平台是有多个(一般为3~4个)桩腿插入海底,并可自行升降的移动式钻井平台。自升式钻井平台基本由两部分组成,一部分是可以安放钻井设备、器材和生活区的平台,另一部分是可升降并可插入海底的桩腿。我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的,桩腿的高度有七十多米,升降装置是插销式液压控制机构。该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强,因而,我国海上钻井多使用自升式钻井平台。

钻井平台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。钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等,它既有普通船舶的船型和自航能力,又可漂浮在海面上进行石油钻井。由于钻井船经常处于漂浮状态,当遇到海上的风、浪、潮时,必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象,因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。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。

半潜式钻井平台其结构形式与坐底式钻井平台相似,上部为钻井的工作平台,下部为浮筒结构。它综合了坐底式钻井平台和钻井船的优点,解决了稳定性和深水作业的矛盾。钻井作业时,平台呈半潜状态漂浮在海面上,浮筒在海水下的20~30m处,受大海风浪的影响小,所以平台的稳定性比钻井浮船要好,钻井作业结束,排出水形成浮箱后可进行拖航,是目前海上钻井应用较广泛的一种石油钻井平台。

2. 海上钻井平台是如何固定的

超深海洋钻井平台的原理:借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置,平台上面铺设甲板用于放置钻井设备。支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的,所以,钻井平台的稳定性好,但因平台不能移动,故钻井的成本较高。   超深海洋钻井平台的种类:   

1、坐底式钻井平台又称沉浮式或沉底式钻井平台,其上部和固定式钻井平台类似,其下部则是由若干个浮筒或浮箱组成的桁架结构,充水后,使钻井平台下沉坐于海底并处于工作状态,排水后,使钻井平台上浮可进行拖航和移位。坐底式钻井平台多用于水浅、浪小、海底较平坦的海区。   

2、自升式钻井平台是有多个(一般为3~4个)桩腿插入海底,并可自行升降的移动式钻井平台。自升式钻井平台基本由两部分组成,一部分是可以安放钻井设备、器材和生活区的平台,另一部分是可升降并可插入海底的桩腿。我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的,桩腿的高度有七十多米,升降装置是插销式液压控制机构。该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强,因而,我国海上钻井多使用自升式钻井平台。   

3、漂浮在海面上的钻井船。钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等,它既有普通船舶的船型和自航能力,又可漂浮在海面上进行石油钻井。由于钻井船经常处于漂浮状态,当遇到海上的风、浪、潮时,必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象,因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。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。   

4、半潜式钻井平台其结构形式与坐底式钻井平台相似,上部为钻井的工作平台,下部为浮筒结构。它综合了坐底式钻井平台和钻井船的优点,解决了稳定性和深水作业的矛盾。钻井作业时,平台呈半潜状态漂浮在海面上,浮筒在海水下的20~30m处,受大海风浪的影响小,所以平台的稳定性比钻井浮船要好,钻井作业结束,排出水形成浮箱后可进行拖航,是目前海上钻井应用较广泛的一种石油钻井平台。

3. 海上钻井平台如何移动

固定式钻井平台,直接固定于海底的钻井平台,是通过管架结构在海底将平台固定,在整个使用寿命期内位置固定不变,不能再移动。

主要用于有工业油流的油田,一般工作水深在20m左右。某些钻采综合固定平台的工作水深超过90m,但平台建造费用较高。

固定式钻井平台的优点是稳定、海面气象条件对它的影响较小,而且完井后可作为采油平台,使用时间大大增加。

但是,它的灵活性差,不能及时运移,而且造价高,不能在较深的水域工作。

重力式平台适用的水深较浅,导管架式平台适用的水深稍深,张力式和绷绳塔式平台则可在较深的水域使用。

4. 海上移动式钻井平台构造和设备规则 修正

海工焊接中焊缝的要求。主要是余高、包角、焊趾过度、焊缝设计形式、全焊透焊缝焊接注意事项及焊接顺序。

(1)余高:余高主要对焊缝起到增加强度的作用,但是并不是余高越高越好,应该控制在一个范围内,一般选在2-5mm 余高过高会引起焊缝横向的不连续,在焊趾处引起应力集中问题等。

(2)包角:包角是所有焊接过程中最不应该忽视的问题。一条焊缝是否焊接完成主要看包角包的是否合格和完美。包角包不好就会给这条焊缝的质量留下隐患,一般包角会有气孔、夹杂和未融合等缺陷,这就有可能引起焊缝从包角处出现裂纹进行扩散,引起焊缝纵向断裂。

(3)焊趾:焊趾是焊缝与母材的连接部位,一般情况下此处容易引起应力集中,所以海工焊缝焊接完毕后要对焊趾进行处理,一般式打磨过度等,也有用TIG熔修的。

(3)焊缝形式:尽量采用减小收缩、减少引力集中的形式,可以适当的变直线焊缝为弧线焊缝等办法。

(4)全焊透:一般全焊透在海工项目中用于厚板、强度等级高的板材,当然此结构部分属于受力较大部分,一般全焊透焊缝容易引起缺陷,UT合格率下降。主要因为坡口形式不合理、焊工操作不当、反面清根不彻底以及碳刨坡口形式不合理造成的。

(5)焊接顺序:要根据结构情况来确定,属于现场经验类。

5. 选择海上钻井平台的依据

海洋石油钻井是在大陆架海区,为普查勘探海底石油和天然气而进行的钻探工程。钻探深度一般为几千米。目前,最深的海上石油钻井可达6000多米。

海洋石油钻井与陆地相比,主要有四点不同:一是如何在水面之上平稳地立起井架,并要经受得住风浪的袭击;二是在转盘至海底之间,如何建立一个特殊的井口装置,把海水与井筒隔绝开来;三是海洋钻井直井少斜井多,在海上钻井,必须有保证钻机等钻井设备正常工作的海洋钻井平台;四是海洋钻井费用高,要比陆上钻井高3~10倍。

6. 海上钻井平台结构

海底石油的生产过程一般分为勘探和开采两个阶段。海上勘探原理和方法与陆地上勘探基本相同,也分普查和勘探两个步骤。方法是以地球物理勘探法和钻井勘探法为主,其任务是探明油气藏构造、含油面积和储量。普查是从地质调查研究入手,主要通过地震、重力和磁力调查法寻找油气构造。在普查的基础上,运用地球物理勘探分析了解海底地下岩层分布、地质构造类型、油气圈闭情况,从而确定勘探井井位。然后,采用钻井勘探法取得地质资料,进行分析评价,确定该地质构造是否含油、含油量及开采价值。海底石油的开采过程包括钻生产井、采油气、集中、处理、贮存及输送等环节。海上石油生产与陆地上石油生产不同的是要求海上油气生产设备体积小、重量轻、自动化程度高、布置集中紧凑。一个全海式的生产处理系统包括:油气计量、油气分离稳定、原油和天然气净化处理、轻质油回收、污水处理、注水和注气系统、机械采油、天然气压缩、火炬系统、贮油及外输系统等。供海上钻生产井和开采油气的工程措施主要有以下几种。

1、人工岛,多用于近岸浅水中,较经济;

2、固定式采油气平台,其形式有桩式平台(如导管架平台)、拉索塔式平台、重力式平台(钢筋混凝土重力式平台、钢筋混凝土结构混合的重力式平台);

3、浮式采油气平台,其形式又可分为可迁移式平台(又称活动式平台),如自升式平台、半潜式平台和船式平台(即钻井船);不迁移的浮式平台,如张力式平台、铰接式平台;

4、海底采油装置:采用钻水下井口的办法,将井口安装在海底,开采出的油气用管线直接送往陆上或输入海底集油气设施。供开采生产的油气集中、处理、转输、贮存和外运的工程设施包括:1、装有集油气、处理、计量以及动力和压缩设备的平台;2、储油设施,包括海上储油池、储油罐和储油船;3、海底输油气管线;4、油气外运码头,包括单点系泊装置和常规的海上码头(有固定式和浮式两种)。

7. 移动式海上钻井平台包括

随着人类对油气资源开发利用的深化,油气勘探开发从陆地转入海洋。因此,钻井工程作业也必须在灏翰的海洋中进行。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,海上石油钻井平台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。

目前的海上石油钻井平台可分为固定式和移动式两种。固定式钻井平台大都建在浅水中,它是借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置,平台上面铺设甲板用于放置钻井设备。支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的,所以,钻井平台的稳定性好,但因平台不能移动,故钻井的成本较高。

为解决平台的移动性和深海钻井问题,又出现了多种移动式钻井平台,主要包括:坐底式钻井平台、自升式钻井平台、钻井浮船和半潜式钻井平台。

坐底式钻井平台又称沉浮式或沉底式钻井平台,其上部和固定式钻井平台类似,其下部则是由若干个浮筒或浮箱组成的桁架结构,充水后,使钻井平台下沉坐于海底并处于工作状态,排水后,使钻井平台上浮可进行拖航和移位。坐底式钻井平台多用于水浅、浪小、海底较平坦的海区。

自升式钻井平台是有多个(一般为3~4个)桩腿插入海底,并可自行升降的移动式钻井平台。自升式钻井平台基本由两部分组成,一部分是可以安放钻井设备、器材和生活区的平台,另一部分是可升降并可插入海底的桩腿。我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的,桩腿的高度有七十多米,升降装置是插销式液压控制机构。该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强,因而,我国海上钻井多使用自升式钻井平台。

钻井平台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。钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等,它既有普通船舶的船型和自航能力,又可漂浮在海面上进行石油钻井。由于钻井船经常处于漂浮状态,当遇到海上的风、浪、潮时,必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象,因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。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。

半潜式钻井平台其结构形式与坐底式钻井平台相似,上部为钻井的工作平台,下部为浮筒结构。它综合了坐底式钻井平台和钻井船的优点,解决了稳定性和深水作业的矛盾。钻井作业时,平台呈半潜状态漂浮在海面上,浮筒在海水下的20~30m处,受大海风浪的影响小,所以平台的稳定性比钻井浮船要好,钻井作业结束,排出水形成浮箱后可进行拖航,是目前海上钻井应用较广泛的一种石油钻井平台。

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