高 斌

　　【关键词】海洋 400英尺 自升式钻井平台
　　【摘要】本文从多方面对各类型400英尺自升式钻井平台进行对比，为平台的选型提供了依据
　　
　　近十年来，全国新增石油产量约一半来自海洋，随着陆地油气勘探开发难度越来越大，海洋油气的勘探开发正日益成为我国油气生产的重要补充。为此，国家“十二五”规划将海洋发展提到了一个前所未有的战略高度，明确提出：要发展海洋经济，坚持陆海统筹，制定和实施海洋发展战略，合理开发利用海洋油气资源。可以这样说，海洋油气时代已经来临。通过多年的发展，中国海外海上合作区块也从2007年的9个扩大到2010年的21个，探区面积增长了近45%，达到14.6万平方公里。其中，如伊朗、苏丹、缅甸、越南、柬埔寨、澳大利亚等地，400英尺左右水深占区块面积的51%，总面积达6万多平方公里。
　　世界海洋蕴藏着极其丰富的油气资源，随着全球油气需求的快速增长和陆上油气资源危机问题的日渐突出，海洋油气资源的开发具有非常重要的意义。目前，在全球海洋油气探明储量中，浅海仍占主导地位，400英尺左右钻井平台是目前海洋勘探开发的主力军。
　　
一、400英尺钻井平台主要船型
　　
　　目前世界上已经形成系列的同类型平台有：美国Friede & Goldman公司设计的JU-2000型、美国Gusto MSC公司设计的MSC CJ-50型，以及新加坡吉宝远东公司设计的B-CLASS型。上述几种船型，平台主体都为近似三角箱形结构，带有三条三角桁架式桩腿，艉二艏一，桩腿下端设有桩靴（托航时桩靴可全部收回船体）。平台设有独立的悬臂梁结构，其中美国Gusto MSC公司设计的MSC CJ-50型，采用的是XY悬臂梁结构形式，而其他两种船型则采用的依旧是常规形式。悬臂梁整体可以沿平台纵向移动，钻台位于悬臂梁尾部的底座上，可以在悬臂梁上部的导轨上做横向移动。通过悬臂梁系统移动，平台一次就位，可钻探多口井。钻井系统则配置了最大钻井深度达到10668米的钻机，生活楼在船艏，可提供120-150人的餐饮、住宿和娱乐服务。
　　
二、各类型钻井平台的对比
　　
　　自升式钻井平台外型相似，钻机能力大都相同，那么他们之间有什么不同呢？下面我们就几个关键部位的差异，来比较一下上述三种平台。
　　1. 升降系统
　　上述三种平台桩腿都选用的是桁架式结构，其中JU2000型与CJ-50型选用的是54个升降单元，单个升降单元的承载力为320T，而B-CLASS型则选用的是36个升级单元，单个升级单元承载力为454T。通过计算我们可以看出，JU2000型与CJ-50型的升降能力比B-CLASS型多出936T。而在电机驱动方面呢，CJ-50型与JU2000型选用的是变频电机，可进行调速，使平台升桩机构的负载由锁紧状态向升降状态过渡的更平稳，更安全，并且在预压载过程中，电机低速运行会使升降操作更精细，更平滑。而B-CLASS型则是普通电机，无法在升降过程中，进行调速。（详见表1）
　　2. 悬臂梁
　　悬臂梁分为常规式悬臂梁和XY式悬臂梁。常规式悬臂梁的纵向移动是相对于平台船体的纵向伸缩，横向移动是井口在悬臂梁上作相对于平台中心的左右移动；XY式悬臂梁能实现纵横双向自由移动。常规悬臂梁与XY悬臂梁在钻井覆盖区域、平台结构承载分布等多方面也都存在差异。
　　1） 悬臂梁覆盖甲板区域
　　图1 常规悬臂梁与XY悬臂梁的覆盖区域比较
　　由图中我们可以看出XY型悬臂梁比常规型悬臂梁覆盖面积要大。假设井口间距为3米的话，XY型悬臂梁可覆盖的井口就远远多于常规型悬臂梁可覆盖的井口数量，如图2所示。
　　图2 常规型悬臂梁覆盖的井口数量（左侧）与XY型悬臂梁覆盖的井口数量（右侧）
　　2）悬臂梁结构的载荷分布
　　常规型悬臂梁井口中心处于横向移至极限位置时，钻台的重量和悬臂梁承受的载荷几乎全部施加在悬臂梁的一根梁上。而在XY型悬臂梁中，无论钻台怎么样移动，同样的重量和载荷总是均布在2根纵向梁上。由于载荷分布均匀，XY型悬臂梁的宽度可以减小，也就是2根主梁可以布置得更为接近。另外，XY型悬臂梁的防喷器组（BOP）相对井口不动，始终在井口纵向中心线上，因此悬臂梁的宽度变化不会影响BOP纵向移动。XY型悬臂梁的钻台结构和井架支撑能设计得较为紧凑，从而可减少XY悬臂梁自身的结构重量。　
　　图3 常规型悬臂梁与XY型悬臂梁的承载比较
　　综上所述，XY型悬臂梁平台，钻井区域是常规型悬臂梁的2倍以上，而结构重量却比常规悬臂梁减少大约20%。但是由于XY型悬臂梁在横向移动到一侧时，对于平台来说会产生偏心，悬臂梁的全部重量偏向靠近的桩腿，所以横向重量产生的桩腿力矩较大，所以必须提高船尾桩腿的承载力。但是相对于常规型悬臂梁，则不会产生那么大的横向力矩。CJ-50型的船型选用的就是XY型悬臂梁，而JU2000型和B-CLASS型则选用的是常规型悬臂梁。XY型悬臂梁设计为专利产品，虽然技术领先，但是相对的成本造价要比JU2000型以及B-CLASS型高。
　　
三、400英尺自升式钻井平台的选型
　　
　　通过上述的介绍，我们不难看出，B-CLASS系列在升降系统以及悬臂梁的配备上都略逊一筹，而CJ-50系列则依靠变频升降系统，以及XY型悬臂梁的配备，在主流产品中独占鳌头。但是也正由于这些新技术的应用，使得CJ-50型的产品，造价昂贵，CJ-50型400英尺自升式钻井平台造价就接近18亿人民币。而JU-2000型自升式平台与CJ-50型选用的电动齿轮结构相似，变频驱动，在承载力都略高于B-CLASS型，保证了平台具有较高的可变载荷。其悬臂梁采用了常规性悬臂梁设计，虽然在功能上不如XY型先进，但是更经济，其平台整体造价为15亿人民币左右。
　　
四、结论
　　
　　JU2000型平台自重较轻，通过54套变频电驱动齿轮升降单元，为平台提供了更大的承载力，为平台生产提供更多的可变载荷，而其常规型的悬臂梁设计，能满足日常钻井作业的生产需要。目前全世界在建的350英尺到600英尺水深的自升式钻井平台的数量为62座，其中400英尺水深的为36座，而其中JU2000系列达到了20座，超过了50%。不得不说，JU2000系列平台依靠其不凡的实力，超高的性价比，被全世界各石油公司所接受，追捧。
　　
作者简介：
　　高斌，回族，1981年12月5日出生，毕业于天津理工大学，学士学位，工程师。现工作于中国石油集团海洋工程有限公司，从事多年海工装备建造工作，曾参与2座150英尺自升式钻井平台项目的建造，以及300英尺自升式平台的改造项目等，目前参与400英尺自升式钻井平台的项目建造。