一种浮式自升式钻井平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海上油气钻井装备，特别是涉及一种浮式自升式钻井平台。
【背景技术】
[0002]在现今世界能源需求越来越强劲而陆上油气资源日趋枯竭形势下，开阔更广的能源供应途径就成为现今世界各国发展的重点，其中海上油气开采技术的发展尤为迅速。海洋油气总产量占全球油气总产量的比例已从1997年的20%上升到目前的40%以上，其中深海油气产量约占海洋油气产量的30%以上。因此，对于自升式钻井平台、半潜式钻井平台和钻井船这三大海上钻井装备而言，深水化是一个主要的发展趋势。
[0003]自升式钻井平台占海上钻井装备总数量的60%以上，是一百多年来海洋油气开发的绝对主力，但其目前的工作水深不超过150米，主要在各大洲的沿海大陆架。自升式钻井平台由上层平台和数根能够升降的粧腿组成，工作前先自航或由拖轮拖至井位，定位后通过粧腿升降装置将粧腿下的粧靴插入固定于海底，再将上层平台上升到海面以上一定高度后便可将悬臂塔架伸出甲板进行钻井作业。自升式钻井平台具有稳定性好、机动灵活、造价低于半潜式钻井平台和钻井船的特点，但其平台定位或离位时操作复杂，对波浪敏感。而且，随着水深的增加，造价迅速攀升。
[0004]对于200米以上水深海域，现有的各类浮式平台均各有局限性。事实上，200-500米水域内还有大量的油气资源尚待开发。若为200-500米水深的油区新建半潜式平台和钻井船，可满足开采的技术与施工等要求，但耗资巨大，可谓“牛刀杀鸡”，经济性不佳。另一方面，目前自升式钻井平台的数量甚多，但这些在役的平台中有相当一部分由于粧腿与粧靴的寿命问题而不能再服役，在未来十年内有大量的自升式钻井平台将退役。所以，如何利用现有的成熟技术改装这些平台的下部结构，延长其服役寿命，并使之在超过150米水深的海域作业，将是一大技术突破，并且在造船业形成一个巨大的海洋工程装备改装市场，经济前景可观。
【发明内容】
[0005]为了弥补上述现有技术的不足，本发明提出一种浮式自升式钻井平台。
[0006]本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:
[0007]一种浮式自升式钻井平台，包括主甲板及其上部结构、浮垫、粧腿、系泊系统和升降机构，所述上部结构包括钻井模块和/或生产模块；所述浮垫位于所述主甲板下方，所述浮垫的面积和厚度均大于所述主甲板，所述浮垫的中央设有月池，能供所述钻井模块中的钻具和/或所述生产模块中的生产设备通过，所述浮垫的内部分隔为多个舱；所述钻井模块位于或靠近所述主甲板的几何中心上方，作业时从所述主甲板中部上方的钻井塔架起下所述钻具和/或所述生产设备；所述粧腿共有三条，每条所述粧腿的主体结构均为三角形桁架结构，每条所述粧腿的底部与所述浮垫刚性固定连接，所述主甲板通过所述升降机构沿所述粧腿垂直升降并固定在预定高度处，每条所述粧腿均含有上段中空密封体、下段中空密封体和中段，所述上段中空密封体和下段中空密封体均为钢板沿所述三角形桁架结构焊接而成，所述中段位于所述上段中空密封体和下段中空密封体之间，所述中段依然为三角形桁架结构，能被水透过；作业时，所述浮式自升式钻井平台的重心低于浮心，水线位于所述上段中空密封体的高度范围内，通过所述系泊系统定位。
[0008]在以上技术方案中:
[0009]在作业时，由浮垫和粧腿提供浮力，浮心高于重心。其中，浮垫代替了自升式钻井平台常用的粧靴，浮垫的面积和厚度大于主甲板，提供了平台在水中湿式拖航和正常作业时的主要浮力；此外，浮垫中央留有月池，可通过钻具和/或生产设备，使得传统的自升式钻井平台上的生产设备和钻井设备得以继续有效使用；再者，浮垫与粧腿底部固定连接，由于粧腿总长度足够大，使得平台吃水较深，吃水深度超过90米，因而浮垫所受的横向波浪力得以显著减小；而且浮垫具有巨大的面积，成为一个垂荡板，垂荡阻尼也因之而增大，使得整个平台的竖向垂荡运动大幅度减小，更有利于平台的海上作业；更进一步地，在拖航时，主甲板降下，与浮垫上方重合，和传统自升式钻井平台相比，平台的重心更低，拖航稳性更佳。
[0010]粧腿共有三条，不仅支撑着主甲板及其上设备的总重，而且也提供本发明平台的部分浮力；升降机构使主甲板可以沿粧腿垂直升降，在风暴下可以实现调节主甲板和海面间的气隙高度，而不必调节平台的吃水深度；每条粧腿均为三角形空间桁架结构，粧腿中的上段中空密封体和下段中空密封体，均为钢板沿桁架焊接而成，粧腿的结构强度因上、下段中空密封体而得到提高，作业时，水线始终处在粧腿上段中空密封体的高度范围内，三条粧腿之间的相互距离大，使得平台的回复力矩和稳性增加，所述平台由于使用三条三角形粧腿，不会产生涡击运动。
[0011]优选地，所述浮垫的左舷、右舷和船尾分别对应的与所述主甲板的左舷、右舷和船尾平行；所述浮垫的前端是自所述浮垫的顶面向所述浮垫的底面向内倾斜的斜面。
[0012]采用以上技术方案可降低整个平台在自航与拖航时的水中阻力。
[0013]优选地，所述浮垫内的舱包括储油舱、压载水舱、泵舱和密封舱，所述密封舱内填充有实心大密度金属。
[0014]所述浮垫的体积巨大，内部分隔为多个舱，可用来储油和作为压载水舱，所述浮垫的部分结构采用实心大密度金属填充，可更使整个所述平台的重心降低于浮心之下，实现了所述平台的无条件稳性。
[0015]优选地，所述下段中空密封体与所述浮垫的内部连通，所述下段中空密封体内也分舱，所述下段中空密封体内的舱包括压载水舱或储油舱。
[0016]所述下段中空密封体作为压载水舱或储油舱，可进一步降低所述平台的重心，增加作业时的稳性。
[0017]优选地，所述浮式自升式钻井平台还包括推进器，所述推进器设在所述主甲板的船尾外侧。
[0018]主甲板船尾外侧设有的推进器，可以使平台短距离移动，调节平台运动的方向，从而提高了平台小范围内移动的灵活性，减少了拖航难度，当平台钻多口井时只需收起锚链，所述平台可以自航移动到新的井位上方。
[0019]优选地，所述斜面的倾斜角为30-60°。
[0020]优选地，所述系泊系统为多锚链分布式系泊系统，在每条所述粧腿的上段中空密封体上连接至少二条所述锚链，所述浮垫上连接至少六条所述锚链。
[0021]优选地，所述粧腿的布置呈三角型且左右舷对称。
[0022]优选地，当所述浮式自升式钻井平台包含所述生产模块时，所述生产模块包含干采油树生产系统。
[0023]优选地，当所述浮式自升式钻井平台在作业过程中遭遇风暴时，所述浮式自升式钻井平台保持吃水深度，所述升降机构升起所述主甲板，调节所述主甲板和海面间的气隙高度。
[0024]本发明还具有如下优点:与传统的自升式钻井平台相比，本发明是浮式的，在作业时，平台船体与海床没有接触，适用于在500米以内水深的海域钻采油气，尤其适用于200-500米水深的海域。本发明的钻井平台尤其适合于对现役自升式钻井平台的改装，可以大部分保留现役自升式钻井平台的主甲板以及主甲板上配置的各个模块，使用了一个带月池的浮垫代替现有自升式钻井平台的粧靴，并改进粧腿，改装后即可以成为一种浮式的钻井和/或生产装备，其工作海域的深度和广度得以大大增加，突破了目前水深不超过150米的限制。在作业时，由浮垫和粧腿提供浮力，浮心高于重心，稳定性好，而且平台因吃水深，浮垫受波浪力小，所以运动性能良好，浮垫同时具有很大的储油能力。在拖航时，浮垫能提高拖航的稳性。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的优选实施例中的浮式自升式钻井平台的立体示意图；
[0026]图2为本发明的优选实施例中的浮式自升式钻井平台的正视图；
[0027]图3为本发明的优选实施例中的浮式自升式钻井平台的侧视图；
[0028]图4为本发明的优选实施例中的浮式自升式钻井平台的俯视图；
[0029]图5为本发明的优选实施例中的浮式自升式钻井平台的湿式拖航侧视图；
[0030]图6为本发明的优选实施例中的浮式自升式钻井平台的干式拖航侧视图。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合各附图，对本发明优选实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。
[0032]本发明的浮式自升式钻井平台(下方简称为平台)可以仅用于钻井，也可以仅用于生产，还可以同时用于钻井与生产，下方以同时用于钻井和生产为例进行说明。
[0033]如图1-4所示，在一个优选的实施例中，该平台包括:主甲板I及其上部结构、浮垫7、粧腿6、系泊系统、升降机构5、推进器4，主甲板I上的上部结构可以包括钻井、生产、生活、动力、救生与直升机甲板等模块。下方图示中，将钻井模块中的钻具以及生产模块中的立管等生产设备共同用钻井与生产设备8表示。
[0034]主甲板I的主平面近似为圆角的三角型，且左右舷对称，其中钻井模块位于或靠近主甲板I的几何中心，钻井作业时，从主甲板I中部上方的钻井塔架2起下钻头、钻杆、钻柱等钻具与立管等钻井与生产设备8，并穿过浮垫7中央的月池9进行钻井和生产作业，而不再以