海洋钻井平台制造技术的现状与发展

　　该文分析研究了我国海洋石油钻井设备产业的发展现状、市场需求及与国外的差距，进一步探索我国钻井平台未来几年的发展趋势。

　　海洋钻井平台是主要用于钻探井的海上结构物。作为海洋钻井平台作为海上油气勘探开发的重要装备之一，在世界范围内受到了普遍关注。海洋钻井平台装备也随之由过去比较单一的固定式、自升式等装备发展到技术先进、控制性好、钻探能力强、适应范围广的钻探船、半潜式平台等勘探开发装备上来，并已成为当前和今后一段时间内世界海洋油气勘探开发的必然趋势。

　　1、海洋钻井平台的技术现状

　　纵观世界海洋钻井平台的发展历史，随着装备技术的不断进步及石油的战略意义和石油本身带给人们巨额利润的诱惑，致使海洋油气资源的勘探开发格局发生了巨大变化。60年来，尤其近20年来，以美国、挪威等西方发达国家为代表的海洋勘探开发水平已上升到了一个很高的层次，无论从钻井平台本身而言，还是从钻井装备能力、控制技术及适应性而言，均为海洋油气勘探开发提供了良好的保障。2006年以来，我国在海洋平台建造方面的发展速度有了惊人变化，短短几年内，国内建造的平台数量以自升式为主，并得到了快速增加，增加数量在30台左右，这为今后我国能够更好地从事海上作业打下了良好基础。

　　2、海洋钻井平台的未来发展

　　自动化、可靠性将不断加强。海洋作业环境经常要面临着风、浪、流等恶劣的自然环境，因此石油开采设备要具有高度的可靠性，才能保证海洋钻井工程的顺利开发。并且不仅要保证开采工程的顺利进行，还要提高作业平台的工作效率，降低手工操作存在的误差以及减轻劳动强度等，因此要将智能化、自动化的控制技术更好的应用于海洋钻井装备。

　　突破技术垄断是方向。海洋钻井平台技术经过一定时期的发展，因为挪威、美国等发达国家起步较早，所以积累了较多的技术经验，特别是深水技术的开发，西方发达国家一直处于垄断的领先地位。不过近些年很多国家都开始向海洋勘探开发技术发展，特别是日本、韩国、巴西和中国的迅速崛起，将会打破以往少数国家技术垄断的格局，而向着多国化、多渠道的方向发展。

　　向着多功能化的方向发展。从上个世纪九十年代后期开始，钻井平台多功能化发展的趋势越来越明显。很多新建的钻井平台不再单纯的只具备钻井功能，还同时具备动力、采油、修井、完井等各种配套功能，比如FPSO具备动力定位装置，不但具有上述功能，还可以当作穿梭油轮，真正的完成了一条船独立开发一个海上油田的目标。拥有多项功以的半潜钻井平台，不但能作为钻井平台，还能同时兼具生活、铺管、起重、生产等功能，甚至还可以作为导弹的发射平台等。

　　从浅水向深水领域发展。钻井平台的作业水深由最初的10到25米，发展到如今的3000米，海洋钻井设备的钻井深度最大已经达到12000米。根据相关部门的统计分析，2001年到2007年六年间，世界投入海洋油气的开发项目中，超过500米水深的项目占据总项目数量近百分之五十，而超过1200米的超深项目占百分之二十的比例，由此可见超深水钻井平台成为该领域的发展潮流。

　　3、海洋平台制造技术分析

　　深水半潜式钻井平台设计和建造的关键技术主要涉及以下几个方面：总体设计技术、系统集成技术、钻井系统集成与钻井设备技术、平台定位技术、结构强度与疲劳寿命分析技术、平台制造技术等。

　　总体设计技术：总体设计是一项综合性技术，是深水半潜式钻井平台自主研制需要突破的关键环节。关键技术主要有：海洋环境条件和海洋工程地质等资料的研究和分析以确定设计环境条件、平台主要性能和技术参数的论证、平台型式及主尺度论证、平台总布置、平台定位方式论证等技术研究。

　　平台系统集成技术：系统集成是利用计算机网络等技术，通过结构化的综合系统，将平台上各个独立的系统集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使信息和资源达到充分共享，实现集中、高效、精确而便利的控制和管理。

　　钻井系统集成与钻井设备技术：平台不仅远离陆地，而且需在深水恶劣环境条件下正常作业和自存，在风、浪、流的作用下，产生垂荡、横荡、纵荡、横摇、纵摇、首摇等多自由度运动。又因平台的甲板面积和空间有限，故要求钻井设备外形尺寸小，钻井系统和重要设备更加安全可靠、自动化程度高。

　　平台定位技术：平台作业水深600～3000米，定位技术复杂，研究锚泊定位、动力定位和动力定位＋锚泊辅助三种定位方式的水深适应性。关键技术有：锚泊定位方式、动力定位方式、动力定位加锚泊辅助方式的水深适应性、可行性以及经济性分析；平台锚泊定位系统和动力定位系统研究与设计、平台锚泊定位系统等效模拟系统研制。

　　结构强度与疲劳寿命分析技术：平台所处的环境条件恶劣，采用大量高强度钢，因此对强度分析和疲劳寿命分析技术提出更高要求。关键技术有：平台结构强度分析、平台疲劳寿命分析、深水恶劣海况下平台特殊结构型式主体结构强度分析、非线性波浪载荷作用下平台主体结构应力分析、平台立柱/横撑等结构碰撞研究、特殊结构型式平台结构关键部位疲劳寿命、特殊结构型式平台结构冗余度；

　　深水隔水管涡激振动特性分析与抑制技术：隔水管在海洋环境载荷的作用下，将产生涡激振动和疲劳，对隔水管造成破坏。隔水管与流体和平台之间还发生着复杂的相互作用，需要采用理论和试验相结合的方法研究隔水管涡激振动特性与抑制技术。关键技术有：隔水管在深水环境条件中的涡激振动的理论与试验技术、隔水管涡激振动的抑制技术、平台隔水管疲劳寿命评估技术、流固耦合以及平台和隔水管耦合作用对隔水管涡激振动的影响、隔水管的浮力装置对隔水管涡激振动的影响、隔水管涡激振动和涡激振动抑制试验技术。

　　平台先进制造技术：为了提高平台建造质量、生产效率和降低生产成本，必须掌握先进的制造技术。关键技术有：平台的总体建造方案、平台的建造精度控制技术、重量控制技术、平台重要设备安装和系统调试技术、平台数字化制造技术、三维虚拟样船构建技术、平台的单元模块化建造技术、大型分段/特型分段吊运方案、高强度/甚高强度大厚度板滚圆加工技术等。

　　专有焊接技术：深水半潜式平台采用大量高强度钢和甚高强度钢。高强度、大厚度、复杂节点的钢结构焊接技术是建造平台的关键技术。关键技术有：高强度和甚高强度大厚度钢材的焊接工艺、不同钢材连接焊接工艺、高强度钢/重要管节点结构焊接工艺、大厚度钢板焊接探伤和重要局部结构焊接残余应力控制技术等。

　　当前，海洋石油勘探开发已进入到一个新的时代，世界各国对海洋油气资源勘探开发的力度不断加大。近年来我国虽然在海洋平台建造及技术研究方面做了大量工作，并取得了可喜的成绩，但就海洋装备技术实力和技术水平而言，我国仍处于一个比较落后的位置。在海洋钻井、平台定位、系统控制、自动检测和事故处理等技术方面，我国与发达国家之间还存在着很大的差距。因此，我国必须加快科研步伐，奋力追赶技术先进的发达国家，早日步入世界海洋石油装备强国行列。

　　田俊 文