各类海洋油井平台概述海洋石油钻采设备是海上油气田钻井与采油所用的工具和装备,它的种类繁多包罗万象,但归纳起来大体可以分为四类:1.海洋石油钻井平台;2.海洋石油采油平台;3.水上钻井机械设备;4.水下钻井机械设备。
本文主要介绍前两类,即:海洋石油钻井平台及海洋石油采油平台。
主要分为移动式平台和固定式平台两大类。
其中按结构又可分为:(1)移动式平台:坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台(SEMI)、张力腿式平台(TLP)、牵索塔式平台、浮式生产处理系统(FPSO)、筒状平台(SPAR)。
(2)固定式平台:导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台。
移动式平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳,适用于河流和海湾等30米以下的浅水域。
坐底式平台有两个船体,上船体又叫工作甲板,安置生活舱室和设备,通过尾郡开口借助悬臂结构钻井;下部是沉垫,其主要功能是压载以及海底支撑作用,用作钻井的基础。
两个船体间由支撑结构相连。
这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水,使其着底。
因此从稳性和结构方面看,作业水深不但有限,而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。
所以这种平台发展缓慢。
然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域,潮差大而海底坡度小,对于开发这类浅海区域的石油资源,坐底式平台仍有较大的发展前途。
目前已有几座坐底式平台用于极区,它可加压载坐于海底,然后在平台中央填砂石以防止平台滑移,完成钻井后可排出压载起浮,并移至另一井位。
自升式钻井平台自升式钻井平台被设计成为驳船的模样,具有可以升降的可延伸到海底的桩腿。
虽然有些设计能使其在海深500英尺(152米)的海域工作,但通常用于海深400英尺(122米)的地方,适合于近海。
其移位时平台降至水面,桩腿升起,平台就像驳船,可由拖轮把它拖移到目的地。
到达钻井目的地后,工作时桩腿下放插入海底,平台及平台上所有的钻井设备及其他器械被抬起到离开海面的安全工作高度,并对桩腿进行预压,以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
海洋平台海洋平台概述海洋平台是在海洋上进行作业的场所,是海洋石油钻探与生产所需的平台。
海洋平台从功能上分有钻井平台、生产平台、生活服务平台、储油平台等。
从型式及原理上分有,桩基式、坐底式、重力式、自升式、半潜式、张力腿式、竖筒平台等多种,桩基式、坐底式、重力式平台用于浅水海域,而从世界范围来讲浅水海域的海洋油气资源已很有限,各国和石油公司已将目光瞄准深海油田,自升式、半潜式、张力腿式、竖筒式等类型的海洋平台成为目前海洋工程领域的热点,下面主要介绍这四种类型的平台。
1自升式钻井平台Jack-upPlatform(Self-elevatingPlatform)自升式平台由平台体和可以升降的桩腿组成,作业时桩腿支撑在海底,平台升起离开水面一定高度,因此只有桩腿受到波浪和海流的作用,受到的外界负荷较小。
自升式平台的作业水深按作业水域的要求确定,但通常不超过90m。
大多数自升式平台是非自航平台。
拖航时,平台浮在水面上,桩腿高高升起,此时平台如同一艘驳船,应符合各种规则、规范对非自航船舶在海上拖航时,包括完整稳性和破舱稳性及干舷等各种要求。
到达井位后,桩腿下降插入海底,平台升起,进行钻井作业。
现今的自升式平台桩腿数为3根或4根,深水平台采用3条桁架式桩腿。
自升式平台的升降结构主要有两种型式,即液压插销式升降结构和齿轮条式升降结构。
自升式平台的布置与其形状有关,三角形平台的井架总是布置在某一边的中部,而生活区布置在与该边相对的角端,直升机平台则设在靠近生活区附近,矩形平台则将井架与生活区布置在相对的两端边处。
井架及其底座通常为可移动式,拖航时移至平台中间以减少平台的纵倾。
新型的自升式平台,有的将井架及其底座设置在伸至平台外面的悬臂梁上。
由于自升式平台可适用于不同海底土壤条件和较大的水深范围,移位灵活方便,拖船可以轻松把它从一个地方拖移到另一个地方,因而得到了广泛的应用。
目前,在海上移动式钻井平台中它仍占绝大多数。
海洋石油总公司钻井平台基本数据海洋石油总公司是一家全球领先的石油公司,拥有先进的钻井平台。
钻井平台是进行海上石油勘探和开采作业的重要设备,在海洋石油勘探开发过程中扮演着重要角色。
钻井平台的基本数据包括类型、构造、工作原理、技术参数等。
首先,钻井平台一般分为浮动式和固定式两种类型。
浮动式钻井平台通常是通过船身浮力来维持平台的浮起状态,插入海底后,通过螺旋钻孔或者锚定设备固定在海底。
固定式钻井平台则通过在海底安装支撑设备来保持平台的稳定性。
其次,钻井平台构造复杂,一般包括钻井层、钻杆系统、工作平台、钻井井架、顶板、钻头、钻井轴、钻井配套设备等。
其中,钻井层是钻井平台上进行钻井作业的主要部分,钻杆系统用于传递钻头和平台上的动力之间的连接。
钻井平台的工作原理主要由钻井作业流程和操作方式两个方面组成。
钻井作业流程包括平台到达井口位置、降低钻井装置到井底、进行钻井作业、提升钻井装置、完井和放弃井等步骤。
操作方式则是指平台上的工作人员根据具体的钻井需求进行相应的操作,包括控制钻井装置、调整井口位置、监测钻井数据等。
钻井平台的技术参数主要包括钻井水深、钻井直径、钻井深度、钻井速度、钻井效率等。
钻井水深是指平台在海底的深度,可以决定平台的稳定性和操作难度;钻井直径是指钻孔的直径,决定了钻头和孔壁的接触面积;钻井深度是指钻井孔的深度,直接关系到石油储量的开采程度;钻井速度是指平台进行钻井作业的速度,影响到工作效率和成本。
综上所述,海洋石油总公司的钻井平台是一种浮动式或固定式设备,主要由钻井层、钻杆系统、工作平台、钻井井架、顶板、钻头、钻井轴、钻井配套设备等构成。
平台通过钻井作业流程和操作方式来进行石油勘探和开采作业。
平台的技术参数包括钻井水深、钻井直径、钻井深度、钻井速度、钻井效率等。
这些基本数据是海洋石油勘探和开采过程中的重要参考指标。
海洋钻井平台组成及功能海洋钻井平台是海洋石油勘探开发的重要设施,由于具备在海洋环境中进行钻探、采收石油天然气等功能,能够满足海上石油勘探、开发和利用的需要。
海洋钻井平台通常由一系列的设施组成,包括主体结构、钻井设备、完井设备、生产设备等。
下面将详细介绍海洋钻井平台主要组成部分及其功能。
1.主体结构主体结构是海洋钻井平台的核心组成部分,它通常是由钢制桩腿、钢制井架、上层建筑等构成。
主体结构具有承载平台负荷、提供基本稳定性等重要功能,能够抵御海洋环境中的风浪、潮流等外力作用。
钢制桩腿是平台的支撑结构,通过桩腿与海床连接,确保平台的固定和稳定。
钢制井架则用于安装钻井设备、完井设备等,提供钻井作业的基础。
上层建筑则提供生活区、办公区等功能,满足工作人员的日常需要。
2.钻井设备钻井设备是海洋钻井平台进行钻井作业的重要设备,通常包括钻台、井架、定向钻井系统、液压系统、电力系统等。
钻台是钻井作业的工作台面,上面安装有旋转设备、钻杆操纵设备等,用于控制钻井方向、进行钻井作业。
定向钻井系统是指通过特殊设备和技术,使钻井孔呈现所需的方向和倾角。
液压系统用于提供动力,例如驱动钻具旋转、提升钻井液等。
3.完井设备完井设备是用于进行油气井完井、生产和维护的设备,包括套管和井下设备、人工举升设备等。
套管是井壁的保护层,用于固定井壁、控制井场压力以及防止井壁坍塌等。
井下设备包括油管、尾管、油管卡头等,用于运输油气、进行油气的控制和分布。
人工举升设备则用于提升下井人员、设备和物资,保障井场的正常作业。
4.生产设备生产设备是用于进行油气生产的设备,包括油气分离设备、油气储存设备、油气处理设备等。
油气分离设备用于将油气与水和沉淀物进行分离,提高油气品质。
油气储存设备用于存储生产的油气,以便进行后续加工和输送。
油气处理设备则用于进行油气的净化和脱硫等处理,以满足销售和使用的要求。
海洋钻井平台整套钻井塔台是海洋钻井平台的核心部分。
它由钢结构搭建而成,具有承受海洋风浪和海浪冲击的能力。
钻井塔台通常包括主塔台和辅助塔台,主塔台用于支撑钻井设备,辅助塔台用于存放钻井液和其他必要设备。
钻井塔台上还设有操作室,用于控制和监测钻井过程。
钻井设备主要包括钻井井架、钻机、钻柱等。
钻井井架是钻井塔台上的主要组成部分,用于支撑钻机和钻柱。
钻机是进行钻井作业的主要设备,它由钻井台、钻杆、钻头等组成。
钻柱是将钻头连接到钻机并传递钻进动力的构件。
供电设备是为海洋钻井平台提供电力的系统。
它包括发电机、变压器、配电装置等设备。
发电机通常采用柴油发电机组,可以为平台上的所有设备提供电力。
变压器用于将发电机产生的电压升压,以满足设备的工作需求。
配电装置将电力输送到各个设备。
生活设施是为海洋钻井平台上的工作人员提供住宿、饮食和娱乐的设施。
它通常包括宿舍楼、食堂、健身房等。
宿舍楼是工作人员的居住地,通常配有卧室、浴室和休息区。
食堂提供工作人员的膳食,可以供应三餐。
健身房用于工作人员进行锻炼和放松。
除了上述设备外,海洋钻井平台还包括其他辅助设备,如泵站、储备库、污水处理设备等。
泵站用于输送钻井液和其他液体。
储备库用于存放备件和维修设备。
污水处理设备用于处理平台上产生的污水。
综上所述,海洋钻井平台的整套设备包括钻井塔台、钻井设备、供电设备和生活设施等。
这些设备共同组成了一个能够在海洋中进行钻井作业的完整系统。
海洋钻井平台在海底油气勘探和开发中发挥着重要的作用,为石油工业的发展做出了重要贡献。
海洋钻井平台组成及功能关于海洋钻井平台半潜式的系统,总的来说,平台的系统有点和普通的船舶相似,它们是:1,压载系统,ballastsystem2,消防系统,fifisystem,包含firewatersystem,watermistsystem,delugesystem,foamsystem,co2extinguishsystem,waterspraysystem按照每个平台基本设计的不同,会有其中的几个。
随着人类对油气资源开发利用的深化,油气勘探开发从陆地转入海洋。
因此,钻井工程作业也必须在浩瀚的海洋中进行。
在海上进行油气钻井施工时,几百吨重的钻机要有足够的支撑和放置的空间,同时还要有钻井人员生活居住的地方,海上石油钻井平台就担负起了这一重任。
由于海上气候的多变、海上风浪和海底暗流的破坏,海上钻井装置的稳定性和安全性更显重要。
目前的海上石油钻井平台可分为固定式和移动式两种。
固定式钻井平台大都建在浅水中,它是借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置,平台上面铺设甲板用于放置钻井设备。
支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的,所以,钻井平台的稳定性好,但因平台不能移动,故钻井的成本较高。
为解决平台的移动性和深海钻井问题,又出现了多种移动式钻井平台,主要包括:坐底式钻井平台、自升式钻井平台、钻井浮船和半潜式钻井平台。
坐底式钻井平台又称沉浮式或沉底式钻井平台,其上部和固定式钻井平台类似,其下部则是由若干个浮筒或浮箱组成的桁架结构,充水后,使钻井平台下沉坐于海底并处于工作状态,排水后,使钻井平台上浮可进行拖航和移位。
坐底式钻井平台多用于水浅、浪小、海底较平坦的海区。
自升式钻井平台是有多个(一般为3~4个)桩腿插入海底,并可自行升降的移动式钻井平台。
自升式钻井平台基本由两部分组成,一部分是可以安放钻井设备、器材和生活区的平台,另一部分是可升降并可插入海底的桩腿。
我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的,桩腿的高度有七十多米,升降装置是插销式液压控制机构。
该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强,因而,我国海上钻井多使用自升式钻井平台。
钻井平台桩腿的高度总是有限的,为解决在深海区的钻井问题,又出现了漂浮在海面上的钻井船。
钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等,它既有普通船舶的船型和自航能力,又可漂浮在海面上进行石油钻井。
由于钻井船经常处于漂浮状态,当遇到海上的风、浪、潮时,必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象,因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。
1.固定平台分类(1)按导管架的结构型式分:有直桩式、直桩—斜桩式、联结式三种(2)按材料分:有木桩、混凝土桩、钢桩三种木桩(强度低,易腐烂)混凝土桩(强度低)钢桩(易腐蚀)(3)按打桩用的设施分:有带桩架、不带桩架两种前者通过打桩架打桩后,打桩架即作为导管架的组成部分后者需在驳船运送来的甲板上打桩,打桩后留下甲板固定好,驳船即离开。
(4)按钻井设备布置分:有带辅助船、不带辅助船两种。
前者将钻杆、套管、泥浆材料、水泥等器材存放在辅助船上,因而平m。
(5)按桩的数目分a.单桩腿b.三、四桩腿;c.多桩腿2.固定平台的建造:a.预制导管架;b.移运到海上;c.打桩增大支撑:爆扩桩、倾斜桩d.架设上层建筑立柱式、桁架式3.平台升离高度:原则:最高潮位、最大浪高时,海水不能打到平台上计算:H=2/3最大浪高+最高潮位+1.5米4.固定平台的优缺点优点:1)稳定性好;2)海面气象条件对钻井工作影响小。
缺点:1)不能移运;2)造价高,适用水深有限,它的成本随水深增加而急剧增加。
二、坐底式钻井平台坐底式钻井平台:是一种具有沉垫(浮箱)的平台,借助沉垫可坐于海底,若漂浮海面则可拖航1.沉垫坐底式(1)沉垫(浮箱)钻井时,沉垫中注水,可坐于海底。
完井后,排水充气,平台升起,即可拖航。
沉垫(浮箱)有船舱型及浮筒型两种。
(2)工作平台有正方形、长方形、三角形三种型式,与中间支柱焊接相连。
一边有开口,以便于完井后移运,两侧安置吊梯或起重机,以便从辅助船上搬运器材。
(3)支柱一般采用金属衍架结构,与平台及沉垫相连接,它的高度随工作水深而定,约为20~30m。
海上钻井平台概述海上钻井平台主要用于钻探井的海上结构物。
上装钻井、动力、通讯、导航等设备,以及安全救生和人员生活设施。
海上油气勘探开发不可缺少的手段。
主要有自升式和半潜式钻井平台。
①自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成,平台能沿桩腿升降,一般无自航能力。
1953年美国建成第一座自升式平台,这种平台对水深适应性强,工作稳定性良好,发展较快,约占移动式钻井装置总数的1/2。
工作时桩腿下放插入海底,平台被抬起到离开海面的安全工作高度,并对桩腿进行预压,以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
完井后平台降到海面,拔出桩腿并全部提起,整个平台浮于海面,由拖轮拖到新的井位。
②半潜式钻井平台上部为工作甲板,下部为两个下船体,用支撑立柱连接。
工作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线面积小,波浪影响小,稳定性好、自持力强、工作水深大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,工作水深可达900~1200米。
半潜式与自升式钻井平台相比,优点是工作水深大,移动灵活;缺点是投资大,维持费用高,需有一套复杂的水下器具,有效使用率低于自升式钻井平台。
海上钻井平台主要特点和火灾危险性1.结构复杂,火灾蔓延快。
海上钻井平台内部结构十分复杂,为了满足生产、生活的需要,往往将一个大空间在分成多个房间,造成内部舱室紧凑、走道宽度狭小,层间高度低矮,楼梯坡度较大,出入口小,一旦发生火灾,极易造成火势迅速扩大蔓延。
2.可燃物较多,火灾荷载大。
由于平台舱室在装饰装修过程中,大量使用了可燃材料。
平台在生产过程中,需要使用大量油料;在试油期间,排放石油、天然气等易燃易爆物品,扩大了平台危险区,遇到火源极易引起火灾。
3.电机设备多,用电量大。
平台各种类型的钻井电机及生产辅助设备繁多,生活电器集中安放,部分电器线路还敷设嵌置在装饰层中,一旦电机设备、生活电器发生故障或电线超荷载、短路等,很容易造成火灾。
4.人员密集,相对孤立,易造成重大伤亡。
平台职工居住十分密集,外协人员还不时上平台,居住拥挤,且对平台通道不熟悉。
关于海洋钻井平台半潜式的系统,总的来说,平台的系统有点和普通的船舶相似,它们是:1,压载系统,ballastsystem2,消防系统,fifisystem,包含firewatersystem,watermistsystem,delugesystem,foamsystem,co2extinguishsystem,waterspraysystem按照每个平台基本设计的不同,会有其中的几个。
简单地来说,就是用泵把船舷外的海水抽到平台里面专门存海水的舱(压载舱)里面去,而且反向也能够把海水从舱里抽出来排到海里去。
这个系统的大致的原理就是这样的。
压载系统包含:1,海底门,seachest,一个专用的从舷外抽水的地方(钢结构的哦),在平台的最低层。
2,压载泵,ballastpump,离心泵,至少要两台。
3,管路和附件,pipingandfittings。
4,压载舱ballasttank装海水的舱室,现在的船舶设计中都会把压载舱放在平台的最外面,并且分成一个一个独立的小舱。
即使一旦有以外发生的话,就算一个舱破了的话,海水涌进来淹掉了,也不至于所有的舱都进水。
泰坦尼克号我记得似乎是6个舱同时进水,整条船也不会沉没。
一样的道理。
以下就是它的简略的原理图:怎么来选择压载泵的排量和压头呢?首先我们得确定我们的压载舱总的容积有多大。
我们的压载舱的高度,就能够决定我们压载泵的压头,如果压头是5bar,也就是说可以支持50m的水柱,泵可以把水送到50米高的地方。
注:一个大气压就是1bar。
这样我们很容易地确定了泵的参数了,管路呢?管路的尺寸,可以由它里面的海水的流速来确定。
泵排量=管的横截面级X流速,海水在管路中的流水不能太高,海水本身具有腐蚀性,流速高的话很容易造成管路的腐蚀。
为了避免海水管的腐蚀,玻璃钢管广泛应用在压载系统中。
2、消防系统和陆地上一样,平台上也会着火,一旦失火,不管是对于船舶,还是钻井平台都是一件很严重的事故。
它可以直接导致平台的沉没。
所以消防系统是平台上面一个关于安全方面的系统。
Firefightingsystem.各大船级社对消防系统都有比较明确的规定。
首先来谈谈它的组成,包含:1,消防泵,其实也是大排量的离心泵,至少两台。
2,管路和附件,这个就不说了。
3,保压泵,jockeypump,为什么要有这样一个泵?大家都知道的,就算是在陆地上,你可以看看你办公大楼上的一些消防栓,它们平常是不用的。
除非是在失火的情况下才用。
那么现在产生了一个问题,一旦失火的时候,我们的消防栓的水龙头里面必须立刻有水出来。
这就意味着在消防栓里面要保持一定的压力。
但是我们知道液体的可压缩性微乎其微,同时系统又是一个封闭的系统。
所以这里就用到了一个小排量的保压泵。
它的作用就是在平时的状态下保持系统中有一定的压力。
可能有人会问,为什么不直接用大排量的消防泵。
呵呵,那就有点大马拉小车了,泵可能启动不到一秒,就会在管路压力监测控制系统的作用下停下来。
4,消防压力柜,Hydrophoretank,有些系统设计里面可能没有,它就是一个小瓶子,里面装一半液体,当然是海水咯,一半是压缩空气。
这样的一个瓶子就象喝了一半的雪碧瓶子一样,加入在瓶子的下面开一个洞的话,水自然会自动排出来。
瓶子里的压力其实就是由里面的压缩空气决定的。
很显然,保压泵就是往消防压力柜补水的,5,应急消防泵,很多情况下不是电动泵,而是柴油动力的。
6,消防栓以及水龙带。
hydrantandhose.又叫firestation。
显然这些消防栓象大树的树枝连着树干一样连着消防总管,阀门一打开,水就可以留出来了。
水龙带,一般人很清楚,白色的卷在一起的软管,它的一段是喷枪,一段是和消防栓相连的接头。
在平台上它们至少是有10米长的哦。
7,国际通岸接头internationalshoreconnection平台可以在靠港时候接岸上的消防水。
下面是它的一个简单的原理图:红色的部分就是保压泵和压力柜。
对于消防系统各船级社有明确的规定,在任何一个消防栓中至少要有3.5bar的压力。
在直升机平台上要保证7bar的压力。
所以消防泵的压头H=3.5+最高的消防栓距离压载水线的距离deltaH+7(bar)至于排量,该如何计算?ABS规范中,是这样描述的,消防泵的总排量不小于舱底水泵总排量的4/3,也就是Q=4*Q1/3WhenQ=totalfirewaterpumpcapacityQ1=totalBilgepumpcalculatedcapacity舱底水泵的排量计算在各规范中有规定,以后谈。
3、舱底水系统呵呵,为什么需要这个系统?如果问这个问题的话,我们看看自己的家里,看看自己家里的厨房和卫生间的地板。
你会发现在它们上面会开有几个泄水口。
它们的作用就是为了排出地面上的积水。
平台和普通的家庭住房有点不同,在机械处所的泄水可能会含有油的污水。
在生活处所的泄水和普通家庭倒有些相似的地方。
这个以后会谈到。
通过上面的阐述,我们对舱底水有了一个大致的印象。
现在定义这个系统的作用,舱底水系统bilgesystem就是为了排出各个舱室的含油污水,把这些污水收集在一个独立舱室中,然后通过处理后,使得污水里面的含油量极少后,然后排到大海里面去,或者排放到平台的服务船上去。
以此来避免海洋环境的污染。
或者说是减少对海洋的污染。
这个系统包含:1,泄水口,scupper,和我们家里面地板上的差不多。
2,污水井,bilgewell,是一个在甲板下面小盒子,别忘了它也是钢做的哦,容积很小,0.5m3左右。
不是每个舱室都有污水井,通常在机舱engineroom,泵舱pumproom,推进器舱thrusterroom这些重要的,最容易产生污水的地方才有。
污水井里面会有泥箱mudbox相当一个过滤器啦,因为污水里面可能含油泥。
还有一个自闭阀self‐closingvalve。
为了是使各个舱能够分隔开来。
3,舱底水泵,bilgepump,作用是通过管路把污水井里面的污水抽到一个专门存放污水的舱室bilgeholdingtank,或者在紧急的情况下直接排放到海里去(比如舱破了,进海水了)。
4,舱底水存储舱,bilgeholdingtank。
5,油水分离器,bilgewaterseparator也叫oilywaterseparator。
它就是处理含有污水的设备,通过重力,或者吸附,或者过滤或者离心力等物理或者化学的方式净化污水,使得它里面的含油量小于15ppm,才能直接排到海里去。
否则不能排放,或者重新回到舱底水存储舱等待再一次处理。
这是国际海事组织,marpol公约里的要求哦。
(防止海洋污染的公约)6,舱底水驳运泵bilgetransferpump,如果舱底水存储舱里面的含油污水的含油量很高的话,或者说几乎全部是油的话,通过这个泵直接抽到废油舱wasteroilandsludgetank里面去。