劉宇

（中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司，北京 100085）

對(duì)于人類社會(huì)的發(fā)展，油氣資源極具戰(zhàn)略地位，而深海石油對(duì)于改善油氣供需不足的意義重大。在未來，深海油氣將成為全球的重要資源。對(duì)此我國(guó)也積極參與其中，制定許多相關(guān)的政策，在根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)海上平臺(tái)發(fā)展的有效指導(dǎo)，探索產(chǎn)品與技術(shù)發(fā)展的新方向。

1 海上平臺(tái)發(fā)展情況的概述

1.1 鉆井平臺(tái)類型豐富，移動(dòng)式鉆井平臺(tái)是主流

對(duì)于海上鉆井平臺(tái)而言，主要包含固定式與移動(dòng)式兩種類型。具體講，固定式平臺(tái)的穩(wěn)定性突出，但是水的深度受到限制、靈活性差、整個(gè)性價(jià)比不高、市場(chǎng)需求相對(duì)較低。移動(dòng)式鉆井平臺(tái)是主要模式，由自升式、半潛式、鉆井船3個(gè)主流設(shè)備構(gòu)成。

（1）自升式鉆井平臺(tái)以樁腿為基礎(chǔ)，強(qiáng)化井位的確定。對(duì)于自升式鉆井平臺(tái)，組成部分為平臺(tái)、樁腿、升降機(jī)。整個(gè)平臺(tái)能夠以樁腿為基礎(chǔ)進(jìn)行升降操作，但不具備自航能力。在具體的操作時(shí)，需要將樁腿深入海底，平臺(tái)隨之被升起，與海面形成預(yù)定的安全高度。同時(shí)，對(duì)樁腿進(jìn)行預(yù)壓操作，避免風(fēng)暴導(dǎo)致的下陷現(xiàn)象。平臺(tái)抵達(dá)海面后，將樁腿拔出，保證平臺(tái)完整地浮于海面之上，借助拖輪達(dá)到新的井位。（2）半潛式鉆井平臺(tái)的適應(yīng)能力強(qiáng)，安全性突出。半潛式鉆井平臺(tái)主要借助浮體、立柱、工作平臺(tái)3個(gè)部分實(shí)現(xiàn)價(jià)值。這種平臺(tái)方式能夠滿足3000m水深探井的需要，抵御風(fēng)暴的能力較強(qiáng)，穩(wěn)定性與安全性都十分突出。由此可見，這種鉆井平臺(tái)的海上適應(yīng)能力較強(qiáng)，具有靈活的可變載荷，適應(yīng)水平顯著提升。（3）鉆井船具有較高的機(jī)動(dòng)性，借助海上條件增強(qiáng)穩(wěn)定性。對(duì)于鉆井船而言，是浮船式鉆井平臺(tái)的類型，由船體與上部結(jié)構(gòu)組成，需要設(shè)置鉆井設(shè)備。鉆井船具有較高的機(jī)動(dòng)性，工作效率顯著提升，水深程度大。但是其穩(wěn)定性較差，對(duì)海上條件的要求相對(duì)較高。

1.2 結(jié)合多種因素對(duì)生產(chǎn)平臺(tái)進(jìn)行合理選擇，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船更顯優(yōu)越性

在生產(chǎn)裝備中，主要的類型為浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船以及半潛式生產(chǎn)平臺(tái)，其中前者所占的比重較高。具體來講，張力腿式生產(chǎn)平臺(tái)的總體性能高，深度可達(dá)1000m，平臺(tái)規(guī)模越大，投資越大；單圓柱式生產(chǎn)平臺(tái)的深度可達(dá)3000m，水線面積不大，動(dòng)力性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性突出；半潛式具有較大的甲板空間，機(jī)動(dòng)性顯著，深度在3000m左右；浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船具備儲(chǔ)油功能的平臺(tái)，在承載與機(jī)動(dòng)性方面優(yōu)勢(shì)明顯，深度也可達(dá)3000m。對(duì)于生產(chǎn)平臺(tái)而言，其選擇需要進(jìn)行綜合因素的全面考量。通常在考慮鉆井的同時(shí)，還要對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行掌握，分析水深、風(fēng)、潮流、離岸距離等因素。在當(dāng)前的深海作業(yè)中，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船能夠滿足存儲(chǔ)與裝卸的雙重要求，同時(shí)能夠與復(fù)雜的水域環(huán)境相適應(yīng)，成為深海作業(yè)的主要裝備類型。

2 立足行業(yè)發(fā)展，對(duì)國(guó)內(nèi)外海上平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀的分析

2.1 國(guó)外發(fā)展情況的介紹

從浮式鉆井平臺(tái)建設(shè)方面分析，比較成熟的是韓國(guó)與歐美，生產(chǎn)作業(yè)水深在3000m以上，鉆井深度能力遠(yuǎn)超10000m。另外，在第6代半潛式鉆井平臺(tái)中，以動(dòng)力定位為主要方式，整個(gè)船體結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，擁有較大的可變載荷，作業(yè)裝備更加先進(jìn)，能夠適應(yīng)更加多變的海洋環(huán)境；從浮式生產(chǎn)平臺(tái)的制造方面分析，針對(duì)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船，韓國(guó)的整體設(shè)計(jì)實(shí)踐水平較高，能夠生產(chǎn)具備超高水平的儲(chǔ)油船，達(dá)到較大水深，擁有較高的儲(chǔ)油能力。

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展水平的分析

立足海上平臺(tái)的設(shè)計(jì)水平，我國(guó)重點(diǎn)在浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船方面取得一定突破。但是從整體上分析，研發(fā)水平仍需提高，尤其是要在提升設(shè)計(jì)施工水平的同時(shí)，改變前期概念設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)外購(gòu)的情況。在海上平臺(tái)制造領(lǐng)域，我國(guó)能夠承建大噸位的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船、自升式鉆井平臺(tái)以及深水半潛式鉆井平臺(tái)等項(xiàng)目。但是制造方面主要集中在中低端水平，在高端領(lǐng)域相對(duì)落后，尤其在深水浮式海上平臺(tái)領(lǐng)域仍需不斷加強(qiáng)；在浮式鉆井平臺(tái)的制造領(lǐng)域，半潛式鉆井平臺(tái)以及鉆井船制造方面發(fā)展較晚，深受水深及鉆井深度因素的影響，尤其是半潛式鉆井平臺(tái)技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家差距更大；在浮式生產(chǎn)平臺(tái)制造領(lǐng)域，鑒于關(guān)鍵技術(shù)被國(guó)外長(zhǎng)期壟斷，國(guó)內(nèi)在這方面的發(fā)展阻力較大，雖然在設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)上具備建造大儲(chǔ)油平臺(tái)的能力，但是缺少進(jìn)行整體設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的實(shí)踐。另外，雖然我國(guó)大型郵輪的建造水平與世界發(fā)展同步，但是獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力相對(duì)落后。

3 如何準(zhǔn)確掌握海上平臺(tái)的未來發(fā)展趨勢(shì)與重點(diǎn)

3.1 結(jié)合海上作業(yè)的發(fā)展實(shí)際，對(duì)海上平臺(tái)未來發(fā)展重點(diǎn)的展望

首先，全球油氣開發(fā)趨勢(shì)將發(fā)展為深海，為此，深海的海上平臺(tái)是未來行業(yè)發(fā)展的主流，為我國(guó)海上平臺(tái)趕超發(fā)達(dá)國(guó)家提供機(jī)遇。其次，立足鉆井平臺(tái)，半潛式鉆井平臺(tái)以及鉆井船將在深海鉆井中發(fā)揮關(guān)鍵性作用，是市場(chǎng)的主導(dǎo)。再次，從生產(chǎn)平臺(tái)的角度分析，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船的優(yōu)勢(shì)更加突出，是擁有儲(chǔ)油功能的平臺(tái)，承載力大，機(jī)動(dòng)性突出，是未來的發(fā)展方向。

3.2 半潛式鉆井平臺(tái)核心技術(shù)的強(qiáng)化設(shè)計(jì)與性能實(shí)現(xiàn)

（1）總體設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的整體規(guī)劃。總體設(shè)計(jì)強(qiáng)化對(duì)平臺(tái)功能的明確，確定總體費(fèi)用支出，掌握性能指標(biāo)，在本質(zhì)上講，就是整個(gè)平臺(tái)的總體規(guī)劃，囊括設(shè)備配置、性能指標(biāo)參數(shù)、平臺(tái)定位、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)海洋工程地質(zhì)條件的綜合考量。（2）定位技術(shù)是明確定位方式的重要手段。半潛式鉆井平臺(tái)定位技術(shù)涉及錨泊、動(dòng)力定位以及組合定位。借助這一功能，將明確整體設(shè)計(jì)的適用水深、定位平衡點(diǎn)、掌握環(huán)境條件、合理確定定位方式。（3）總體性能強(qiáng)化對(duì)平臺(tái)總體運(yùn)行狀態(tài)的掌握。對(duì)于總體性能分析，目標(biāo)是對(duì)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能以及水動(dòng)性能進(jìn)行預(yù)警，借助模擬方式，明確不同海況下平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)幅值。借助這種計(jì)算模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)總體性能的掌握。

3.3 浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船的關(guān)鍵性技術(shù)系統(tǒng)更顯全面性與綜合性

（1）海底系統(tǒng)涉及多領(lǐng)域技術(shù)，技術(shù)水平要求高。對(duì)于浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船，海底系統(tǒng)是關(guān)鍵性的組成部分，由多個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，如液壓井控、海底管匯等，尤其是海底井口系統(tǒng)，極富挑戰(zhàn)性，技術(shù)含量極高。（2）系泊定位提供強(qiáng)有力的系泊力。對(duì)于系泊定位系統(tǒng)而言，其特色明顯，由單點(diǎn)與多點(diǎn)系泊構(gòu)成，借助吸力錨，為平臺(tái)提供足夠的系泊力。（3）油氣處理系統(tǒng)重視布局的高效性與高水平的自動(dòng)化水平。在油氣處理系統(tǒng)中，包含計(jì)量、污水處理以及多種分離系統(tǒng)。與陸地油氣處理系統(tǒng)相比，不同之處是安全標(biāo)準(zhǔn)更高，需要進(jìn)行更加緊湊的布局，達(dá)到較高程度的自動(dòng)化集成水平，進(jìn)行完善的設(shè)備配置，提升工藝流程的順暢性。另外，油氣處理設(shè)備也要具有高效性。

4 重視加強(qiáng)海上鉆井平臺(tái)的信息系統(tǒng)建設(shè)

對(duì)于海洋鉆井信息系統(tǒng)而言，主要重視對(duì)海上鉆井平臺(tái)自動(dòng)化信息技術(shù)的全面整合，強(qiáng)化鉆井平臺(tái)生產(chǎn)力的增強(qiáng)，提升生產(chǎn)效率，保障作業(yè)的安全性，是加快海洋平臺(tái)自動(dòng)化建設(shè)的有效途徑。具體來講，海洋鉆井信息系統(tǒng)的主要目標(biāo)對(duì)象為海洋環(huán)境狀態(tài)以及設(shè)備監(jiān)測(cè)，借助新時(shí)期的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，強(qiáng)化信息的實(shí)時(shí)傳輸控制，有效提升基地與海洋鉆井平臺(tái)數(shù)據(jù)信息的共享水平。

4.1 鉆井信息系統(tǒng)架構(gòu)的介紹

對(duì)于海洋鉆井而言，其自身極具復(fù)雜性，涵蓋諸多領(lǐng)域，如地質(zhì)勘測(cè)、工程設(shè)計(jì)、平臺(tái)設(shè)計(jì)等方面，技術(shù)含量較高。為此，要重視鉆井信息系統(tǒng)以及監(jiān)控環(huán)節(jié)的完善，有效發(fā)揮對(duì)決策的支持作用，保障海洋鉆井過程的順利性。具體來講，海上鉆井信息系統(tǒng)架構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理發(fā)布、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等系統(tǒng)。各系統(tǒng)功能各異，各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，最終完成各渠道信息的全面整合，構(gòu)建大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的有效串聯(lián)。

4.2 海上鉆井平臺(tái)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在科技的影響下，尤其是通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)化控制理論的研究不斷深入，為海上平臺(tái)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展?fàn)I造良好的環(huán)境。首先，鉆井自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)擁有更大的發(fā)展空間，井下自動(dòng)化測(cè)量、專家系統(tǒng)等會(huì)得到大范圍推廣。其次，鉆井設(shè)備將向著便捷化的方向發(fā)展，安全性能更高。自動(dòng)化鉆井設(shè)備的控制界面將更加簡(jiǎn)潔，強(qiáng)化安全系數(shù)的提升。再次，在自動(dòng)化控制理論的影響下，海上無人鉆井平臺(tái)不再是幻想。

5 結(jié)語

總之，對(duì)于未來海洋油氣領(lǐng)域的發(fā)展，深水油氣成為油氣能源的主流形式，因此海上平臺(tái)在整個(gè)海上油氣開發(fā)中占據(jù)舉足輕重的地位，作用巨大。全面、深刻的分析海上平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀，明確未來的發(fā)展趨勢(shì)與方向，找準(zhǔn)發(fā)展重點(diǎn)，加快半潛式鉆井平臺(tái)及浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船的發(fā)展，在根本上縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，與此同時(shí)，重視加強(qiáng)海上鉆井平臺(tái)的信息系統(tǒng)建設(shè)，提高自動(dòng)化水平，為海上平臺(tái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)、可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。