海洋深水平臺的建造與安裝

佟玉軍

海洋石油工程股份有限公司，天津 300456

海洋平臺（platform;offshore unit），是指用于海上油氣資源勘探、開發的移動式、固定式平臺等統稱。由上部結構、設施與設備、支承結構等組成。一般都有動力設施、機械移動設施、管道設施、鉆井設施，生活設施，飛機起降設施等。主要是保證平臺能夠打井，運油，移動的要求的。按其結構特性和工作狀態可分為固定式、活動式和半固定式3大類。

1 我國海洋工程深水平臺發展現狀

目前的海上石油鉆井平臺可分為固定式和移動式兩種。固定式鉆井平臺大都建在淺水中，它是借助導管架固定在海底而高出海面不再移動的裝置，平臺上面鋪設甲板用于放置鉆井設備。支撐固定平臺的樁腿是直接打入海底的，所以，鉆井平臺的穩定性好，但因平臺不能移動，故鉆井的成本較高。

為解決平臺的移動性和深海鉆井問題，又出現了多種移動式鉆井平臺，主要包括：坐底式鉆井平臺、自升式鉆井平臺、鉆井浮船和半潛式鉆井平臺。

半潛式鉆井平臺其結構形式與坐底式鉆井平臺相似，上部為鉆井的工作平臺，下部為浮筒結構。它綜合了坐底式鉆井平臺和鉆井船的優點，解決了穩定性和深水作業的矛盾。鉆井作業時，平臺呈半潛狀態漂浮在海面上，浮筒在海水下的20m～30m處，受大海風浪的影響小，所以平臺的穩定性比鉆井浮船要好，鉆井作業結束，排出水形成浮箱后可進行拖航，是目前海上鉆井應用較廣泛的一種石油鉆井平臺。

2 深海石油開發是發展的必然

從高技術高投資角度來看，以目前水平計算，海洋鉆井每米耗資約1萬元人民幣，海上鋼結構平臺每平方米造價高達2萬美元，建設一個中型海上油田投資總要在6億美元以上，一個大型油田總投資至少數十億美元。盡管這樣，海上油田的豐富蘊藏是誘人的。1990年以來，我國石油開采增量的一半來自海洋油田。進入21世紀，這一趨勢更加明顯。根據專家推測，我國南海的曾母盆地、沙巴盆地、萬安盆地的石油總儲量將近200億t，是世界上尚待開發的大型油藏之一，其中有一半以上的儲量分布在我國海域。

隨便技術的不斷發展，深海開發的技術日益成熟，以近年來為例，開發深度越來越大（詳見表1）。

表1

以“海洋石油981號”為例，這個平臺“身高”136m，“體重”3萬t。是我國自行建造的當今世界最先進的第6代3000m深水半潛式鉆井平臺（此次在墨西哥灣溢油大火中沉入海底的是第5代平臺）。它已于今年2月26日在在上海順利出塢。它具有勘探、鉆井、完井與修井作業等多種功能，最大作業水深3000m，鉆井深度可達10000m。平臺甲板面積相當于一個標準足球場大小，平臺上電纜總長度650公里，相當于圍繞北京四環路的10圈。平臺總造價約60億元，計劃在2011年建造完成并投入使用。

在此基礎上，海洋油氣田開發工程模式也越來越豐富，越來越體現出系統性和個性化，為深海石油工程提供了理論依據。海洋工程模式，主要分為全海式海洋和半海半陸式油氣田工程模式。其中全海式又細分為：中心平臺+井口平臺+儲油平臺+海底管線；綜合平臺+井口平臺+海底管線；中心平臺+井口平臺+FPSO/SPM+海底管線；FPSO/SPM+井口平臺+海底管線；FPSO/SPM+水下井口+海底管線。半海半陸式海洋油氣田開發工程模式分為：中心平臺+井口平臺+海底管線+陸上終端和井口平臺+FPSO/SPM+海底管線+陸上終端兩種模式。

3 海洋平臺建造安裝程序

海洋平臺安裝包括以下內容：海上安裝大型裝備；導管架和組塊裝船；導管架和組塊運輸；導管架和組塊下水；導管架扶正座底；導管架調平、打樁、灌漿；上部設施安裝。

海洋平臺建造，通常分以下步驟：

加工設計；

建造場地及設備；

建造程序；

焊接與檢驗；

加工設計圖紙及材料清單；

單件和分片預制方案；

組裝方案；

焊接方法及焊接程序；

焊接檢驗方法及檢驗程序；

試驗方法及試驗程序；

重控方法及重控程序；

施工方案的結構計算。

海洋平臺建造，通常包括以下建造程序：

材料加工；

鋼管卷制；

單件預制；

分片預制；

立片組裝；

結構總裝；

附件組裝；

結構涂裝；

完工。

4 結論

隨著人類對油氣資源開發利用的深化，油氣勘探開發從陸地轉入海洋。因此，鉆井工程作業也必須在浩瀚的海洋中進行。在海上進行油氣鉆井施工時，幾百噸重的鉆機要有足夠的支撐和放置的空間，同時還要有鉆井人員生活居住的地方，海上石油鉆井平臺就擔負起了這一重任。由于海上氣候的多變、海上風浪和海底暗流的破壞，海上鉆井裝置的穩定性和安全性更顯重要。

[1]馬紅艷，劉書田，顧元憲，魏鵬.海洋平臺結構形狀與拓撲優化設計[J].海洋工程，2001(4).

[2]王瑜.基于有限元分析的自升式平臺桁架腿選型優化設計[D].天津大學，2009.

[3]趙忠華.海洋平臺局部振動測試與分析[D].天津大學，2009.

[4]翟鋼軍.海洋固定平臺模糊優化與模糊可靠性研究[D].大連理工大學，2001.