自上个世纪六十年代,世界上第一座半潜式钻井平台被设计建造出来到目前 为止, 半潜式钻井平台经历了六个阶段的发展[5]:
第一代半潜式钻井平台出现在上个世纪六十年代中后期, 是根据座底式平 台发展变化而来, 这个时期平台作业水深为九十到一百八十米 , 采用定位的方 式是锚泊定位。Blue Water 钻井公司拥有的 Rig NO 。1 半潜式平台,它的结构是 四立柱型的。由于半潜式平台刚起步,大部分的平台结构布局不合理,自动化程 度很低。79095
第二代半潜式钻井平台是在上个世纪七十年代出现,以 Ocean Baroness, Bulford Dolphin 等为代表的半潜式钻井平台,这类平台作业水深比上一代要更 深,最高可达到 600 m ,钻井深度可以达到 7620 m(25000 英尺),采用定位的方 式还是锚泊定位,结构设计有进步,但是设备一些操作自动化的程度还很低。
第三代的半潜式平台出现于上个世纪八十年代,以 Atwood Hunter ,Atwood Eagle 等为代表,钻井深度较第二代没多大变化,但是平台作业的水深可以达到 1500 m ,采用定位的方式还是锚泊定位, 设计的结构较第二代更加的合理,但 平台设备自动化程度还是不高。这一类平台在八十到九十年代建造了很多,成为 当时的最主流的平台。
第四代半潜式钻井平台出现在 20 世纪 90 年代末,以 Jack Bates、Noble Amos Runner 为代表,它的钻井深度在原有的基础上增加到 9 144 m(30 000 英尺),作业
水深更是可以达到 2 000 m ,定位方式较上一代有了进步,采用的是以锚泊定位 为主、推进器辅助定位的方式,设备自动化提高,特别是钻台甲板机械,这些设 备能力尤其是钻井设备,有了很大的进步,甲板可变承受的载荷也提升了不少。论文网
第五代半潜式钻井平台在本世纪出现,以 Ocean Rover 作为代表的平台,其 作业水深高达 3 600 m,钻井深度也提升了不少,在 7620 ~ 11430 米之间,采 用了动力定位,这是最新、最先进的定位方式,平台一般采用动力定位为主、锚 泊定位为辅的定位方式,可以应对深海里的更加恶劣极端的海洋环境。机械化、 自动化程度很高。
目前世界上最先进的第六代半潜式钻井平台紧随其后出现,如 GVA 7500 、 MSC DSS21 等。这代的半潜式钻井平台作业水深和钻井深度没有多大变化,但 是采用的定位方式为完全动力定位,船体的结构在设计上也更为优化,加大了可 承受的变化载荷,配备的自动排管等设备有效的提高了工作效率,能适应极其恶 劣的海洋环境。
半潜式钻井平台成为研究热点,主要有以下几点优势[6]:
(1) 高效的钻井作业系统 优化了配置钻杆处理系统、多井口作业系统等, 研制它的关键在于提升平台的工作效率。
(2) 升沉补偿系统 前几代半潜式平台钻井是使用的伸缩钻杆,但是在深海钻井作业中,钻头与井底恒定地解除可以提升工作效率和稳性, 所以采取措施 来补偿平台因风、浪、流等外力作用导致的升沉落差,现代的平台主要采用的是 游车补偿、天车补偿以及绞车补偿等方法。
(3) 定位系统先进 半潜式钻井平台作业水深比较大,在大海里处于飘浮 状态,受到海风、海浪、洋流的影响会引起纵摇后者横摇运动。所以定位系统非 常重要,现阶段的半潜式钻井平台都采用了动力定位,也有锚泊定位为辅,但是 当水深超过 1 500 m 的时,大多不会用锚泊定位的方式。
(4) 水下设备更全面 水下设备主要包括一些水下井口系统、水下封井器 系统、隔水管系统、BOP(防喷器)、水下设备控制系统等。