淺析海上平臺及未來的發(fā)展重點(diǎn)

劉宇

（中國石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計分公司，北京 100085）

對于人類社會的發(fā)展，油氣資源極具戰(zhàn)略地位，而深海石油對于改善油氣供需不足的意義重大。在未來，深海油氣將成為全球的重要資源。對此我國也積極參與其中，制定許多相關(guān)的政策，在根本上實(shí)現(xiàn)對海上平臺發(fā)展的有效指導(dǎo)，探索產(chǎn)品與技術(shù)發(fā)展的新方向。

1 海上平臺發(fā)展情況的概述

1.1 鉆井平臺類型豐富，移動式鉆井平臺是主流

對于海上鉆井平臺而言，主要包含固定式與移動式兩種類型。具體講，固定式平臺的穩(wěn)定性突出，但是水的深度受到限制、靈活性差、整個性價比不高、市場需求相對較低。移動式鉆井平臺是主要模式，由自升式、半潛式、鉆井船3個主流設(shè)備構(gòu)成。

（1）自升式鉆井平臺以樁腿為基礎(chǔ)，強(qiáng)化井位的確定。對于自升式鉆井平臺，組成部分為平臺、樁腿、升降機(jī)。整個平臺能夠以樁腿為基礎(chǔ)進(jìn)行升降操作，但不具備自航能力。在具體的操作時，需要將樁腿深入海底，平臺隨之被升起，與海面形成預(yù)定的安全高度。同時，對樁腿進(jìn)行預(yù)壓操作，避免風(fēng)暴導(dǎo)致的下陷現(xiàn)象。平臺抵達(dá)海面后，將樁腿拔出，保證平臺完整地浮于海面之上，借助拖輪達(dá)到新的井位。（2）半潛式鉆井平臺的適應(yīng)能力強(qiáng)，安全性突出。半潛式鉆井平臺主要借助浮體、立柱、工作平臺3個部分實(shí)現(xiàn)價值。這種平臺方式能夠滿足3000m水深探井的需要，抵御風(fēng)暴的能力較強(qiáng)，穩(wěn)定性與安全性都十分突出。由此可見，這種鉆井平臺的海上適應(yīng)能力較強(qiáng)，具有靈活的可變載荷，適應(yīng)水平顯著提升。（3）鉆井船具有較高的機(jī)動性，借助海上條件增強(qiáng)穩(wěn)定性。對于鉆井船而言，是浮船式鉆井平臺的類型，由船體與上部結(jié)構(gòu)組成，需要設(shè)置鉆井設(shè)備。鉆井船具有較高的機(jī)動性，工作效率顯著提升，水深程度大。但是其穩(wěn)定性較差，對海上條件的要求相對較高。

1.2 結(jié)合多種因素對生產(chǎn)平臺進(jìn)行合理選擇，浮式生產(chǎn)儲油船更顯優(yōu)越性

在生產(chǎn)裝備中，主要的類型為浮式生產(chǎn)儲油船以及半潛式生產(chǎn)平臺，其中前者所占的比重較高。具體來講，張力腿式生產(chǎn)平臺的總體性能高，深度可達(dá)1000m，平臺規(guī)模越大，投資越大；單圓柱式生產(chǎn)平臺的深度可達(dá)3000m，水線面積不大，動力性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性突出；半潛式具有較大的甲板空間，機(jī)動性顯著，深度在3000m左右；浮式生產(chǎn)儲油船具備儲油功能的平臺，在承載與機(jī)動性方面優(yōu)勢明顯，深度也可達(dá)3000m。對于生產(chǎn)平臺而言，其選擇需要進(jìn)行綜合因素的全面考量。通常在考慮鉆井的同時，還要對海洋環(huán)境進(jìn)行掌握，分析水深、風(fēng)、潮流、離岸距離等因素。在當(dāng)前的深海作業(yè)中，浮式生產(chǎn)儲油船能夠滿足存儲與裝卸的雙重要求，同時能夠與復(fù)雜的水域環(huán)境相適應(yīng)，成為深海作業(yè)的主要裝備類型。

2 立足行業(yè)發(fā)展，對國內(nèi)外海上平臺發(fā)展現(xiàn)狀的分析

2.1 國外發(fā)展情況的介紹

從浮式鉆井平臺建設(shè)方面分析，比較成熟的是韓國與歐美，生產(chǎn)作業(yè)水深在3000m以上，鉆井深度能力遠(yuǎn)超10000m。另外，在第6代半潛式鉆井平臺中，以動力定位為主要方式，整個船體結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，擁有較大的可變載荷，作業(yè)裝備更加先進(jìn)，能夠適應(yīng)更加多變的海洋環(huán)境；從浮式生產(chǎn)平臺的制造方面分析，針對浮式生產(chǎn)儲油船，韓國的整體設(shè)計實(shí)踐水平較高，能夠生產(chǎn)具備超高水平的儲油船，達(dá)到較大水深，擁有較高的儲油能力。

2.2 國內(nèi)發(fā)展水平的分析

立足海上平臺的設(shè)計水平，我國重點(diǎn)在浮式生產(chǎn)儲油船方面取得一定突破。但是從整體上分析，研發(fā)水平仍需提高，尤其是要在提升設(shè)計施工水平的同時，改變前期概念設(shè)計與基礎(chǔ)設(shè)計外購的情況。在海上平臺制造領(lǐng)域，我國能夠承建大噸位的浮式生產(chǎn)儲油船、自升式鉆井平臺以及深水半潛式鉆井平臺等項(xiàng)目。但是制造方面主要集中在中低端水平，在高端領(lǐng)域相對落后，尤其在深水浮式海上平臺領(lǐng)域仍需不斷加強(qiáng)；在浮式鉆井平臺的制造領(lǐng)域，半潛式鉆井平臺以及鉆井船制造方面發(fā)展較晚，深受水深及鉆井深度因素的影響，尤其是半潛式鉆井平臺技術(shù)與發(fā)達(dá)國家差距更大；在浮式生產(chǎn)平臺制造領(lǐng)域，鑒于關(guān)鍵技術(shù)被國外長期壟斷，國內(nèi)在這方面的發(fā)展阻力較大，雖然在設(shè)計與結(jié)構(gòu)上具備建造大儲油平臺的能力，但是缺少進(jìn)行整體設(shè)計與生產(chǎn)的實(shí)踐。另外，雖然我國大型郵輪的建造水平與世界發(fā)展同步，但是獨(dú)立設(shè)計的能力相對落后。

3 如何準(zhǔn)確掌握海上平臺的未來發(fā)展趨勢與重點(diǎn)

3.1 結(jié)合海上作業(yè)的發(fā)展實(shí)際，對海上平臺未來發(fā)展重點(diǎn)的展望

首先，全球油氣開發(fā)趨勢將發(fā)展為深海，為此，深海的海上平臺是未來行業(yè)發(fā)展的主流，為我國海上平臺趕超發(fā)達(dá)國家提供機(jī)遇。其次，立足鉆井平臺，半潛式鉆井平臺以及鉆井船將在深海鉆井中發(fā)揮關(guān)鍵性作用，是市場的主導(dǎo)。再次，從生產(chǎn)平臺的角度分析，浮式生產(chǎn)儲油船的優(yōu)勢更加突出，是擁有儲油功能的平臺，承載力大，機(jī)動性突出，是未來的發(fā)展方向。

3.2 半潛式鉆井平臺核心技術(shù)的強(qiáng)化設(shè)計與性能實(shí)現(xiàn)

（1）總體設(shè)計技術(shù)實(shí)現(xiàn)對平臺的整體規(guī)劃。總體設(shè)計強(qiáng)化對平臺功能的明確，確定總體費(fèi)用支出，掌握性能指標(biāo)，在本質(zhì)上講，就是整個平臺的總體規(guī)劃，囊括設(shè)備配置、性能指標(biāo)參數(shù)、平臺定位、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)海洋工程地質(zhì)條件的綜合考量。（2）定位技術(shù)是明確定位方式的重要手段。半潛式鉆井平臺定位技術(shù)涉及錨泊、動力定位以及組合定位。借助這一功能，將明確整體設(shè)計的適用水深、定位平衡點(diǎn)、掌握環(huán)境條件、合理確定定位方式。（3）總體性能強(qiáng)化對平臺總體運(yùn)行狀態(tài)的掌握。對于總體性能分析，目標(biāo)是對平臺的運(yùn)動性能以及水動性能進(jìn)行預(yù)警，借助模擬方式，明確不同海況下平臺運(yùn)動的響應(yīng)幅值。借助這種計算模式，實(shí)現(xiàn)對平臺總體性能的掌握。

3.3 浮式生產(chǎn)儲油船的關(guān)鍵性技術(shù)系統(tǒng)更顯全面性與綜合性

（1）海底系統(tǒng)涉及多領(lǐng)域技術(shù)，技術(shù)水平要求高。對于浮式生產(chǎn)儲油船，海底系統(tǒng)是關(guān)鍵性的組成部分，由多個系統(tǒng)構(gòu)成，如液壓井控、海底管匯等，尤其是海底井口系統(tǒng)，極富挑戰(zhàn)性，技術(shù)含量極高。（2）系泊定位提供強(qiáng)有力的系泊力。對于系泊定位系統(tǒng)而言，其特色明顯，由單點(diǎn)與多點(diǎn)系泊構(gòu)成，借助吸力錨，為平臺提供足夠的系泊力。（3）油氣處理系統(tǒng)重視布局的高效性與高水平的自動化水平。在油氣處理系統(tǒng)中，包含計量、污水處理以及多種分離系統(tǒng)。與陸地油氣處理系統(tǒng)相比，不同之處是安全標(biāo)準(zhǔn)更高，需要進(jìn)行更加緊湊的布局，達(dá)到較高程度的自動化集成水平，進(jìn)行完善的設(shè)備配置，提升工藝流程的順暢性。另外，油氣處理設(shè)備也要具有高效性。

4 重視加強(qiáng)海上鉆井平臺的信息系統(tǒng)建設(shè)

對于海洋鉆井信息系統(tǒng)而言，主要重視對海上鉆井平臺自動化信息技術(shù)的全面整合，強(qiáng)化鉆井平臺生產(chǎn)力的增強(qiáng)，提升生產(chǎn)效率，保障作業(yè)的安全性，是加快海洋平臺自動化建設(shè)的有效途徑。具體來講，海洋鉆井信息系統(tǒng)的主要目標(biāo)對象為海洋環(huán)境狀態(tài)以及設(shè)備監(jiān)測，借助新時期的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，強(qiáng)化信息的實(shí)時傳輸控制，有效提升基地與海洋鉆井平臺數(shù)據(jù)信息的共享水平。

4.1 鉆井信息系統(tǒng)架構(gòu)的介紹

對于海洋鉆井而言，其自身極具復(fù)雜性，涵蓋諸多領(lǐng)域，如地質(zhì)勘測、工程設(shè)計、平臺設(shè)計等方面，技術(shù)含量較高。為此，要重視鉆井信息系統(tǒng)以及監(jiān)控環(huán)節(jié)的完善，有效發(fā)揮對決策的支持作用，保障海洋鉆井過程的順利性。具體來講，海上鉆井信息系統(tǒng)架構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理發(fā)布、生產(chǎn)經(jīng)營管理等系統(tǒng)。各系統(tǒng)功能各異，各自發(fā)揮優(yōu)勢，最終完成各渠道信息的全面整合，構(gòu)建大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的有效串聯(lián)。

4.2 海上鉆井平臺自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

在科技的影響下，尤其是通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，自動化控制理論的研究不斷深入，為海上平臺自動化技術(shù)的發(fā)展?fàn)I造良好的環(huán)境。首先，鉆井自動化技術(shù)將會擁有更大的發(fā)展空間，井下自動化測量、專家系統(tǒng)等會得到大范圍推廣。其次，鉆井設(shè)備將向著便捷化的方向發(fā)展，安全性能更高。自動化鉆井設(shè)備的控制界面將更加簡潔，強(qiáng)化安全系數(shù)的提升。再次，在自動化控制理論的影響下，海上無人鉆井平臺不再是幻想。

5 結(jié)語

總之，對于未來海洋油氣領(lǐng)域的發(fā)展，深水油氣成為油氣能源的主流形式，因此海上平臺在整個海上油氣開發(fā)中占據(jù)舉足輕重的地位，作用巨大。全面、深刻的分析海上平臺發(fā)展現(xiàn)狀，明確未來的發(fā)展趨勢與方向，找準(zhǔn)發(fā)展重點(diǎn)，加快半潛式鉆井平臺及浮式生產(chǎn)儲油船的發(fā)展，在根本上縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，與此同時，重視加強(qiáng)海上鉆井平臺的信息系統(tǒng)建設(shè)，提高自動化水平，為海上平臺的長遠(yuǎn)、可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。