淺談400英尺自升式鉆井平臺選型

【關鍵詞】海洋400英尺自升式鉆井平臺

【摘要】本文從多方面對各類型400英尺自升式鉆井平臺進行對比，為平臺的選型提供了依據。

近十年來，全國新增石油產量約一半來自海洋，隨著陸地油氣勘探開發難度越來越大，海洋油氣的勘探開發正日益成為我國油氣生產的重要補充。為此，國家“十二五”規劃將海洋發展提到了一個前所未有的戰略高度，明確提出：要發展海洋經濟，堅持陸海統籌，制定和實施海洋發展戰略，合理開發利用海洋油氣資源。可以這樣說，海洋油氣時代已經來臨。通過多年的發展，中國海外海上合作區塊也從2007年的9個擴大到2010年的21個，探區面積增長了近45%，達到14.6萬平方公里。其中，如伊朗、蘇丹、緬甸、越南、柬埔寨、澳大利亞等地，400英尺左右水深占區塊面積的51%，總面積達6萬多平方公里。

世界海洋蘊藏著極其豐富的油氣資源，隨著全球油氣需求的快速增長和陸上油氣資源危機問題的日漸突出，海洋油氣資源的開發具有非常重要的意義。目前，在全球海洋油氣探明儲量中，淺海仍占主導地位，400英尺左右鉆井平臺是目前海洋勘探開發的主力軍。

一.400英尺鉆井平臺主要船型

目前世界上已經形成系列的同類型平臺有：美國FriedeGoldman公司設計的JU-2000型、美國GustoMSC公司設計的MSCCJ-50型，以及新加坡吉寶遠東公司設計的B-CLASS型。上述幾種船型，平臺主體都為近似三角箱形結構，帶有三條三角桁架式樁腿，艉二艏一，樁腿下端設有樁靴（托航時樁靴可全部收回船體）。平臺設有獨立的懸臂梁結構，其中美國GustoMSC公司設計的MSCCJ-50型，采用的是XY懸臂梁結構形式，而其他兩種船型則采用的依舊是常規形式。懸臂梁整體可以沿平臺縱向移動，鉆臺位于懸臂梁尾部的底座上，可以在懸臂梁上部的導軌上做橫向移動。通過懸臂梁系統移動，平臺一次就位，可鉆探多口井。鉆井系統則配置了最大鉆井深度達到10668米的鉆機，生活樓在船艏，可提供120-150人的餐飲、住宿和娛樂服務。

二.各類型鉆井平臺的對比

自升式鉆井平臺外型相似，鉆機能力大都相同，那么他們之間有什么不同呢？下面我們就幾個關鍵部位的差異，來比較一下上述三種平臺。

1.升降系統

上述三種平臺樁腿都選用的是桁架式結構，其中JU2000型與CJ-50型選用的是54個升降單元，單個升降單元的承載力為320T，而B-CLASS型則選用的是36個升級單元，單個升級單元承載力為454T。通過計算我們可以看出，JU2000型與CJ-50型的升降能力比B-CLASS型多出936T。而在電機驅動方面呢，CJ-50型與JU2000型選用的是變頻電機，可進行調速，使平臺升樁機構的負載由鎖緊狀態向升降狀態過渡的更平穩，更安全，并且在預壓載過程中，電機低速運行會使升降操作更精細，更平滑。而B-CLASS型則是普通電機，無法在升降過程中，進行調速。（詳見表1）

2 . 懸臂梁

懸臂梁分為常規式懸臂梁和XY式懸臂梁。常規式懸臂梁的縱向移動是相對于平臺船體的縱向伸縮，橫向移動是井口在懸臂梁上作相對于平臺中心的左右移動；XY式懸臂梁能實現縱橫雙向自由移動。常規懸臂梁與XY懸臂梁在鉆井覆蓋區域、平臺結構承載分布等多方面也都存在差異。

1） 懸臂梁覆蓋甲板區域

由圖中我們可以看出XY型懸臂梁比常規型懸臂梁覆蓋面積要大。假設井口間距為3米的話，X Y型懸臂梁可覆蓋的井口就遠遠多于常規型懸臂梁可覆蓋的井口數量，如圖2所示。

2）懸臂梁結構的載荷分布

常規型懸臂梁井口中心處于橫向移至極限位置時，鉆臺的重量和懸臂梁承受的載荷幾乎全部施加在懸臂梁的一根梁上。而在XY型懸臂梁中，無論鉆臺怎么樣移動，同樣的重量和載荷總是均布在2根縱向梁上。由于載荷分布均勻，XY型懸臂梁的寬度可以減小，也就是2根主梁可以布置得更為接近。另外，XY型懸臂梁的防噴器組（BOP）相對井口不動，始終在井口縱向中心線上，因此懸臂梁的寬度變化不會影響BOP縱向移動。XY型懸臂梁的鉆臺結構和井架支撐能設計得較為緊湊，從而可減少XY懸臂梁自身的結構重量。

綜上所述，XY型懸臂梁平臺，鉆井區域是常規型懸臂梁的2倍以上，而結構重量卻比常規懸臂梁減少大約20%。但是由于XY型懸臂梁在橫向移動到一側時，對于平臺來說會產生偏心，懸臂梁的全部重量偏向靠近的樁腿，所以橫向重量產生的樁腿力矩較大，所以必須提高船尾樁腿的承載力。但是相對于常規型懸臂梁，則不會產生那么大的橫向力矩。CJ-50型的船型選用的就是XY型懸臂梁，而JU2000型和B-CLASS型則選用的是常規型懸臂梁。XY型懸臂梁設計為專利產品，雖然技術領先，但是相對的成本造價要比JU2000型以及B-CLASS型高。

三.400英尺自升式鉆井平臺的選型

通過上述的介紹，我們不難看出，B-CLASS系列在升降系統以及懸臂梁的配備上都略遜一籌，而CJ-50系列則依靠變頻升降系統，以及XY型懸臂梁的配備，在主流產品中獨占鰲頭。但是也正由于這些新技術的應用，使得CJ-50型的產品，造價昂貴，CJ-50型400英尺自升式鉆井平臺造價就接近18億人民幣。而JU-2000型自升式平臺與CJ-50型選用的電動齒輪結構相似，變頻驅動，在承載力都略高于B-CLASS型，保證了平臺具有較高的可變載荷。其懸臂梁采用了常規性懸臂梁設計，雖然在功能上不如XY型先進，但是更經濟，其平臺整體造價為15億人民幣左右。

四.結論

JU2000型平臺自重較輕，通過54套變頻電驅動齒輪升降單元，為平臺提供了更大的承載力，為平臺生產提供更多的可變載荷，而其常規型的懸臂梁設計，能滿足日常鉆井作業的生產需要。目前全世界在建的350英尺到600英尺水深的自升式鉆井平臺的數量為62座，其中400英尺水深的為36座，而其中JU2000系列達到了20座，超過了50%。不得不說，JU2000系列平臺依靠其不凡的實力，超高的性價比，被全世界各石油公司所接受，追捧。