鉆井平臺
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鉆井平臺的視頻教程
鉆井平臺的實例教程
1988年7月12日，北海上的“風笛手阿爾發號”石油鉆井平臺出了事故，火焰吞噬了這座平臺。之后的爆炸又把屹立海上12年之久的鉆井臺炸毀。其實，鉆井平臺除了怕火之外，還是很堅固的，能經受海浪的沖擊。那么，它是如何做到的呢？一起來看一下吧！
遼闊的海洋蘊藏著無數的石油能源和礦物寶藏，開發海洋已成為現代高新技術發展的一個很重要的領域。海上鉆井平臺，就是一種進行海上作業的基地。它屹立在海面上，通常有幾千平方米的甲板，上面有各種大型機械設備，如巨型吊車、高高的鉆探井架、各種采礦機器，還有存放儀器和供工作人員生活的房屋等。
許多人以為，鉆井平臺的下部一定是牢牢地建筑在海底巖石上，否則它怎么能穩穩地挺立在波濤洶涌的海面上呢？
其實，海上鉆井平臺有很多種，它們的固定方式也各不一樣。最早的駁船式鉆井平臺誕生于1937年，駁船上安裝著鉆井設備，作業時將駁船底“坐”到海底，但船體并不全部沉到水下；開采結束后，駁船連同設備上浮，再航移到另一個井位。顯然，這種鉆井平臺只能在淺水處作業。后來出現了沉浮式鉆井平臺，它由立柱支撐在海底，鉆井設備可上下沉浮，因此能適應在幾米到幾十米深的海洋中鉆探。而浮動式鉆井平臺實際是一種特殊的船體，它完全是靠巨型船錨來固定位置（后來又發展成動力定位）。不過，這種完全漂浮在海面上作業的平臺形式，不太可能在氣候易變、風浪強烈的遠海海面進行有效的作業，很容易受風浪影響而停工。
為了克服以往鉆井平臺抗風浪性差的弱點，人們自然而然地想到了在海上建造固定的鉆井平臺。1947年，在墨西哥灣建成了世界上第一座鋼導管架固定式平臺。固定式平臺雖然穩定性良好，但其耗資巨大，所用材料也十分驚人。
展開 經常聽到有人說我恐水，來感受一下海上鉆井平臺實拍，看完我也恐水了。
怕不怕，是不是有一種想下去洗個澡的沖動，估計還有疑問，這玩意到底是怎么安裝的海上的，這個動畫帶你了解一下。
海洋鉆井平臺（drilling platform）是主要用于鉆探井的海上結構物。平臺上裝鉆井、動力、通訊、導航等設備，以及安全救生和人員生活設施，是海上油氣勘探開發不可缺少的手段。主要分為移動式平臺和固定式平臺兩大類。其中按結構又可分為：
（1）移動式平臺：坐底式平臺、自升式平臺、鉆井船、半潛式平臺、張力腿式平臺、牽索塔式平臺
（2）固定式平臺：導管架式平臺、混凝土重力式平臺、深水順應塔式平臺
-坐底式鉆井平臺-
圖為勝利二號坐底式鉆井平臺。
坐底式鉆井平臺又叫鉆駁或插樁鉆駁，適用于河流和海灣等30m以下的淺水域。坐底式平臺有兩個船體，上船體又叫工作甲板，安置生活艙室和設備，通過尾郡開口借助懸臂結構鉆井；下部是沉墊，其主要功能是壓載以及海底支撐作用，用作鉆井的基礎。
兩個船體間由支撐結構相連。這種鉆井裝置在到達作業地點后往沉墊內注水，使其著底。因此從穩性和結構方面看，作業水深不但有限，而且也受到海底基礎(平坦及堅實程度)的制約。所以這種平臺發展緩慢。
-自升式鉆井平臺由平臺-
自升式鉆井平臺由平臺、樁腿和升降機構組成，平臺能沿樁腿升降，一般無自航能力。
工作時樁腿下放插入海底，平臺被抬起到離開海面的安全工作高度，并對樁腿進行預壓，以保證平臺遇到風暴時樁腿不致下陷。完井后平臺降到海面，拔出樁腿并全部提起，整個平臺浮于海面，由拖輪拖到新的井位。
1953年美國建成第一座自升式平臺，這種平臺對水深適應性強，工作穩定性良好，發展較快，約占移動式鉆井裝置總數的1／2。
展開 挪威船東John Fredriksen旗下鉆井公司Northern Drilling決定提前接收一座現代重工建造的半潛式鉆井平臺“West Mira”號，從而滿足租船合同要求。
去年6月，Northern Drilling與Wintershall簽署了“West Mira”號的租船合同，用于在Wintershall的Nova油田進行6口油井的鉆井工作，合同將從2020年3月開始。然而，近期，Northern Drilling宣布，Wintershall確認執行備選租約，從而將租船合同的開始實際提前到2019年第四季度。
如果Wintershall選擇執行租船合同中所有的前期備選租約，租船合同的實際開始時間將會提前至2019年第三季度。
受此影響，Northern Drilling將提前從現代重工接收“West Mira”號，目前這座半潛式鉆井平臺的交付時間已經調整至2018年12月初。
Northern Drilling介紹稱，“WestMira”號將成為世界上第一座配備低排放混合動力裝置的現代化鉆井平臺。將電池集成在鉆井平臺上的供電和配電系統中，預計能夠顯著降低燃料消耗、二氧化碳和硫氧化物排放。
Northern Drilling在2017年以3.65億美元的價格收購新建半潛式鉆井平臺“West Mira”號。這座半潛式鉆井平臺原本由Seadrill在現代三湖重工下單訂造，之后遭到撤單，最初造價約為5.68億美元。
展開 據上游報消息，大連中遠海運重工的一座新建自升式鉆井平臺獲得租約，將于明年1月前往中東作業。
據了解，總部設在英國的鉆機船東Foresight集團從阿布扎比國家石油公司（Adnoc）獲得一份租約，租約中使用的鉆井平臺是由大連中遠海運重工建造的“Vivekanand 3”號自升式鉆井平臺，合同固定租期3年，有兩年的續約選擇權。
“Vivekanand 3”號自升式鉆井平臺采用LeTourneau Super 116-E型設計，最大作業水深350英尺，最大鉆井深度3萬英尺，這是Foresight在大連中遠海運重工建造的第三座采用同一設計的自升式鉆井平臺。
中遠海運重工Super 116E系列鉆井平臺
前兩座在2016年交付，當時從印度國家石油天然氣公司(ONGC)獲得一份3年期租約，在印度西海岸海上作業。目前， “Vivekanand 1”號目前在孟買海上C系列（C-Series）油田作業，“Vivekanand 2”號在孟買海上B系列（B-Series）油田作業。
展開 自升式鉆井平臺是海上油田開發的重要設備之一，可用于鉆井、修井、試油、試采等作業。自升式鉆井平臺具有定位能力強、作業穩定性好等優點，且相比鉆井船和半潛式鉆井平臺日租金較低，在近海石油開發中得到廣泛應用。我國共有30多座海上自升式鉆井平臺，占我國移動式鉆井平臺的70%以上。
第一座自升式平臺是1954年制造的“DeLong-McDermott No.1”號。早期的平臺為矩形船體，使用8或12根管型樁腿。由于平臺需要在更深的海水，更惡劣的海洋環境中工作，所以平臺的設計也在不斷進化，現多采用三角形船體和三個底端帶有樁靴的桁架樁腿。
自升式平臺主要是由一個駁船型船體(上層平臺)和數個能夠升降的樁腿所組成。這些可升降的樁腿能將船體上升到海面以上一定高度，支撐整個平臺的海上作業。這種平臺既要滿足拖航移位時的浮性、穩性方面的要求，又要滿足作業時座底穩性和強度的要求，以及升降船和升降樁的要求。為適應不同工作水深的需要，須由升降裝置完成升降船和升降樁的工作，并在座底作業時保持平臺固定位置，在拖航時保持樁腿固定位置。
(1) 樁腿
用以扎入海底，來支撐水面以上的工作平臺，有圓筒形及桁架型兩種鋼結構。圓筒形樁腿一般常用3~4根，其外徑約為2~10m，可采用液壓或氣動進行升降。桁架型樁腿一般為3~4個，每個樁腿是一個桁架，其橫截面可以是三角形或正方形，從中國“南海一號”，“勘探二號”自升式鉆井平臺的桁架型樁腿來看，其三角形橫截面的每邊長度為11.5m，三角形的三個頂點處有三根圓管柱，每根管柱直徑為0.76m，樁腿插入海底8m。桁架型樁腿均采用齒輪齒條，以機械傳動方式進行升降：
（2）平臺主體
它本身就是一個駁船甲板，用以安放各種機械設備。工作時，先由拖輪將其拖至井位。
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Dynament傳感器在防火環境中的關鍵應用
Dynament傳感器因其強大的技術設計和認證而被部署在各種高風險應用中：
（1）石油和天然氣：Dynament的甲烷和碳氫化合物傳感器廣泛應用于石油和天然氣勘探、鉆井平臺和煉油設施。其紅外技術為可燃氣體檢測提供了穩定的長期解決方案，對于減輕危險區域爆炸風險至關重要。
工程挑戰
? 高度腐蝕的環境
? 鉆頭的穿透速度
? 快速的產品研發周期
? 惡劣的環境
Ansys能力
? 豐富的多相流模型
? 簡化的分析工作流
? 流固耦合
示例輸出
? 預測設備的沖蝕速率
? 判定旋風分離器/三相分離器分析效率
? 了解設備的疲勞壽命和不同的失效模式，從而提出改進方式
? 海浪颶風的影響
應用案例
鉆井及井下平臺
參考文獻：
[1]謝彬,王世圣,馮瑋,等.3000m水深半潛式鉆井平臺關鍵技術綜述[J].高科技與產業化,2008,(12):34-36.
[2]周珊.王才良.海上鉆井裝置的發展歷程[J].石油科技論壇.2004,(2):46-51.
[3]楊忠華.半潛式起重生活平臺總體設計技術研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學.2015.
圖1 英國石油公司用于控制“深水地平線”鉆井平臺漏油的top-hat解決方案
Top-hat系統雖然安裝成功，但據《紐約時報》(2010)報道，它的收集效率很低。石油流過top-hat下方并通過設備頂部的四個敞開的通風孔噴出，工程師無法按原計劃將其關閉。
海洋工程中自升式鉆井平臺的樁腿結構 , 如齒條板、半圓板和無縫支撐管等部位 , 均要求屈服強度 690MPa 以上的高強度低合金鋼。這些結構對材料的低溫沖擊韌性也具有較高的要求 , 一般要求考核 -40℃的低溫沖擊性能 , 而在寒冷或極寒條件下則需考核 -60℃甚至 -80℃的低溫沖擊性能。
在開采中的應用
無論是陸地礦井還是海上平臺，石油天然氣的開采階段，應根據勘探的實際情況，監控可能從鉆井平臺泄漏或逸出的爆炸性氣體和有毒氣體。在鉆井平臺，除了用固定式可燃氣體報警器監測可燃性氣體防止燃燒或爆炸事故外，還需要用固定式氣體檢測儀監測有毒氣體避免人員中毒，如：H2S或CO等。
海上鉆井平臺是海上油氣開發的重要手段，鉆井平臺不但管線、閥門、可燃材料、電機設備眾多，而且配有高溫高壓系統設施，其通風結構設計非常復雜，一旦存在老化或腐蝕，極易發生重大氣體泄漏安全事故，其救援難度遠遠高于陸地。因此，海上鉆井平臺的油氣泄漏監測極其重要，具有重要作用和意義。
海上鉆井作業環境惡劣,空間狹小,鉆井過程中會產生可燃氣體和有毒氣體,需要及時識別并對氣體進行定位。
近年來，越來越多的國家重視發展多功能海洋平臺，以半潛式海洋平臺結構為基礎，綜合風能-波浪能-潮流能海上互補發電海洋平臺，深水鉆井平臺、海洋牧場都是國際上主要探討和研究的話題。2012年，我國第六代深水半潛式鉆井平臺投入使用[1]，其最大作業水深達到2451m。2011年，日本開發制造了“Wind Lens”平臺[2]，整個平臺安裝了2臺風力機波浪能裝置和太陽能。
幾乎所有的水面船舶，包括軍艦也包括現代海工產品，比如海洋鉆井平臺，在下水之后和正式交付前，都有一個進行舾裝生產的工序。為此很多船廠還需要設置專業的舾裝碼頭甚至是大型舾裝水池和專用岸線。這些水面船舶之所以需要舾裝工序，主要在于幾乎所有船廠在生產繁忙期，對船臺或者船塢期的要求都是很嚴格的。
