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深海鉆井平臺是根據什麽原理架設的?

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灝翰的海洋中進行。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壹重任。由於海上氣候的多變、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。

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於放置鉆井設備。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。

坐底式鉆井平臺又稱沈浮式或沈底式鉆井平臺,其上部和固定式鉆井平臺類似,其下部則是由若幹個浮筒或浮箱組成的桁架結構,充水後,使鉆井平臺下沈坐於海底並處於工作狀態,排水後,使鉆井平臺上浮可進行拖航和移位。坐底式鉆井平臺多用於水淺、浪小、海底較平坦的海區。

自升式鉆井平臺是有多個(壹般為3~4個)樁腿插入海底,並可自行升降的移動式鉆井平臺。自升式鉆井平臺基本由兩部分組成,壹部分是可以安放鉆井設備、器材和生活區的平臺,另壹部分是可升降並可插入海底的樁腿。我國自行制造的自升式鉆井平臺“渤海壹號”平臺的四根樁腿是由圓形的鋼管做成的,樁腿的高度有七十多米,升降裝置是插銷式液壓控制機構。該型鉆井平臺造價較低、運移性好、對海底地形的適應性強,因而,我國海上鉆井多使用自升式鉆井平臺。

鉆井平臺樁腿的高度總是有限的,為解決在深海區的鉆井問題,又出現了漂浮在海面上的鉆井船。鉆井船的排水量從幾千噸到幾萬噸不等,它既有普通船舶的船型和自航能力,又可漂浮在海面上進行石油鉆井。由於鉆井船經常處於漂浮狀態,當遇到海上的風、浪、潮時,必然會發生傾斜、搖擺、平移和升降現象,因此鉆井船的穩定性是壹個非常關鍵的問題。目前,海上鉆井船的定位常用的是拋錨法,但該方法壹般只適用於200m以內的水深,水再深時需用壹種新的自動化定位方法。

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20~30m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,排出水形成浮箱後可進行拖航,是目前海上鉆井應用較廣泛的壹種石油鉆井平臺。