第四章 聲名卓著的海洋工程 世界最高的石油鑽采平台
1988年9月,美國殼牌公司在墨西哥灣水深411米處建造了一座世界最高的石油鑽采平台——布爾溫克爾平台,僅它的導管架就有416米高,重量約5萬噸。安裝完後的平台,連同鑽井架的高度達492.3米,總重7.8萬噸,平台麵積為122米×146米,有60個井孔,兩台鑽機可同時在甲板上操作。這是一座大型整體鋼結構鑽井平台,是為開發深水的格陵峽穀油田而建造的。由於它的重量和大小都是創世界紀錄的,因此,拖航和水下就位,就要使用特殊規格的大型駁船來承擔。
在鑽井水深方麵,國際上把水深超過183米的鑽井看做深水鑽井。自1965年美國埃克森石油公司在南加利福尼亞近海用“卡斯”1號鑽井裝置鑽出水深193米的世界上第一口深水井之後,深水鑽井數量不斷增加,水深也不斷加大。1992年,巴西研製的海上浮式生產係統,在Marlin油田創造了325米水深海底鑽井的世界紀錄。
目前,世界海水鑽井多采用活動式鑽井裝置。這類鑽井裝置既能保證鑽井時的平穩性,又具有易移動且能適應各種水深的優點。它大致分為自升式、半潛式、坐底式和鑽井船等類型。據統計,到1997年底,世界上固定式和活動式鑽井平台達7384座,僅1997年就安裝275座。
(1)自升式鑽井平台。自升式鑽井平台又稱為起重型或樁腳型平台。這是一種能自行升降的鑽井平台,它由平台甲板和樁腳組成。在平台甲板與樁腿之間有液壓式或電動齒輪齒條式升降機,可使兩者做相對升降。在鑽井作業時,樁腿下降支承於海底,平台甲板沿樁腿上升撐出海麵,達到不受波浪影響的高度。它一般不能自航,在移動時,平台甲板降至海麵,然後利用平台浮力及升降機將樁腿拔起,進入拖航狀態,移向新的鑽井位置。這種平台鑽井作業穩定,能在大風浪中工作,適於在10~110米水深的海域鑽探。最近又發展了適用於海洋惡劣環境的巨型深水自升式鑽井平台,作業水深已達160米。
(2)坐底式鑽井平台。坐底式鑽井平台又稱為沉浮式鑽井平台。它是工作時下沉坐底,移航時上浮於水麵的鑽井平台。這種平台的上部為工作甲板,下部為浮箱(兼作沉墊),其間由若幹根立柱連接而成。平台甲板上設有鑽井設備、鑽井器材與人員艙室。浮箱內設壓載水艙,當平台到達鑽探海區位置後,往壓載水艙內注水下沉到達海底,甲板高出海麵一定高度,進行鑽井作業。當鑽井結束後,將壓載水艙內的水排出,平台浮起。這種平台的作業水深受立柱的長短限製,一般隻適於在5~30米水深的海域作業。
(3)半潛式鑽井平台
半潛式鑽井平台又稱為立柱穩定式鑽井平台由平台、立柱和下體或浮箱組成。平台上設有鑽井機械設備、器材和生活艙室,供鑽井工作用;下體或浮箱提供浮力,沉沒水下以減小波浪的擾動力。平台與下體連接的立柱,具有小水線麵的剖麵。半潛式鑽井平台的類型極多,按下體的形狀分,有沉墊型和下船身型。前者是具有全方位阻力等同的優點,後者具有移航時拖著阻力小的優點。這兩種平台都用下部的“浮室”通過立柱支撐整個平台。一般在30~300米水深作業時,采用常規的錨泊定位係統;在600米深水海域作業時,采用動力定位係統。近年發展的新型雙功能半潛式平台,能在2000米水深的海域進行鑽探和生產作業,使鑽探和采油集中在同一平台上。