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刘健;谢彬;盛磊祥;何玉发
【摘 要】研究了深水半潜式钻井平台钻井的作业能力,对比分析了国内第六代深水半潜式钻井平台与其他国内半潜式钻井平台以及国外典型第六代深水半潜式钻井平台的主要参数,并总结了该钻井平台实际钻完井的作业情况;比较了国内主要半潜式钻井平台及国外半潜式钻井平台在南海深水钻井作业的情况。比较结果表明国内第六代深水半潜式钻井平台建井周期、作业时效等参数均优于其他钻井平台,说明该钻井平台的钻井作业能力不仅优于国内其他钻井平台,而且也优于国外典型的第六代半潜式钻井平台。 【期刊名称】《海洋工程装备与技术》
【年(卷),期】2015(000)006
【总页数】6页(P390-395)
【关键词】半潜式钻井平台;钻井系统;应用效果;评估
【作 者】刘健;谢彬;盛磊祥;何玉发
【作者单位】中海油研究总院
【正文语种】中 文
【中图分类】TE951
我国首座第六代深水半潜式钻井平台自2012年投入使用以来，在我国流花、荔湾、白云、陵水及缅甸安达曼海等深水海域进行钻完井作业20余口[1-3]。其中荔湾21-1-1井作业水深2 451 m，创造了我国钻井最大水深的纪录；缅甸安达曼海钻井的作业水深1 732 m，完钻井深5 030 m，创造了我国深水半潜式钻井平台作业井深的纪录[2-3]。
本文介绍了该平台的钻井系统，并将该平台与国内其他半潜式钻井平台的钻井系统进行了比较，分析了国内主要半潜式钻井平台以及在南海作业的国外第六代深水半潜式钻井平台的钻井作业时效，结果表明国内首座第六代深水半潜式钻井平台的钻井作业能力远高于我国其他半潜式钻井平台，作业时效也高于在国内作业的同类第六代深水半潜式钻井平台。
1.1 第六代深水半潜式钻井平台钻井系统主要参数
典型第六代深水半潜式钻井平台钻井系统主参数如下[4]。
钻机最大钩载：1 000 s.t(908 t)。
最大钻井深度：10 000 m。
井架：一个半井架，管子排放能力12 000 m，净空高度210 英尺(1英尺=30.48 cm)。
钻井绞车功率：4 200 hp(1 hp=0.745 7 kW)。
钻柱补偿器：主动型天车补偿器，补偿能力500 s.t，补偿行程25 英尺。
顶驱：功率2×857 kW，最大载荷1 000 s.t，可用钻杆直径范围3-1/3～6-5/8英寸(1英寸=2.54 cm)，最大持续扭矩128 000 N·m，最大转速240 r/min。
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转盘：开口直径60.5 英寸，最大载荷1 000 s.t，最大持续扭矩46 000 N·m，最大转速40 r/min。
高压泥浆泵：4台，单台功率2 200 hp，最大工作压力7 500 psi(1 psi=6.895 kPa)。
灰罐：数量16个，总容量900 m3。
一个圆柱形玻璃容器虚拟路由器泥浆立管管汇：工作压力7 500 psi，5英寸。
阻流管汇：工作压力15 000 psi，3-1/2英寸。
固井管汇：工作压力20 000 psi，3英寸;
防喷器(BOP)组：通径18-3/4英寸，压力等级15 000 psi，6个闸板，2个万能防喷器。
压井/阻流管线：美国石油协会(API)标准4-1/16英寸，压力等级15 000 psi。
防喷器控制系统：MUX控制盒，控制系统额定工作压力5 000 psi。
转喷器：长2.47 m，分流器外罩内径60英寸，工作压力500 psi。
隔水管堆场排放能力：10 000英尺。
隔水管配置：21英寸×10 000英尺，带浮力块最大外径为54英寸，隔水管的壁厚分别为0.75英寸，0.875英寸，0.937 5英寸和1英寸；隔水管有6根辅助管线，隔水管的连接方式
为快速接头连接方式。
隔水管伸缩节：外筒26×1英寸，内筒21×1英寸，冲程65英尺，额定负荷1 587.6 t。
隔水管张力器：IN-LINE TENSIONER型，隔水管张力6×2 669 kN；液压缸冲程50英尺。
1.2 钻机构成
典型第六代深水半潜式钻井平台钻井系统包括井架及附属设备系统、提升系统、升沉补偿装置、旋转系统、高压泥浆系统、低压泥浆输送系统、固控系统、吹灰系统、司钻控制系统、管子处理系统(包含隔水管运送系统)、防喷器和采油树运送系统、钻台及附属设备、液压动力系统、隔水管系统、井控系统和第三方设备(固井系统、试油系统等)。图1为典型第六代深水半潜式钻井平台钻井系统示意图(不含隔水管、防喷器及第三方设备)[4]。
2.1 半潜式钻井平台的钻井能力
钻井平台的钻井能力体现在两方面，一是可以达到的极限作业范围(作业水深、钻井深度、自持能力)，二是作业效率。其中作业水深主要取决于平台的甲板可变载荷、隔水管系统配
粘扣置、水下防喷器配置；钻井深度主要取决于钻井系统大钩载荷、顶驱能力、井架立根排放能力、泥浆泵配置、泥浆池容量、完井液舱容量、灰罐容量及钻具配置等；自持能力主要取决于平台甲板载荷和舱室容量。作业效率则与平台水动力性能、钻井系统的能力(绞车功率、顶驱扭矩、泥浆泵总功率等)、井口中心数量和“离线”作业能力(如一个半井架、双井架)、平台钻井作业窗口等有关[5]。
由20世纪60年代中后期出现第一代半潜式钻井平台开始到目前半潜式钻井平台已经发展到第六代(目前第七代钻井平台已在建造中)。第一至第六代平台划分标准如表1所示。
厕所除臭机随着代的升级，平台钻井能力也逐步加强，例如典型的第二代半潜式钻井平台“南海二号”作业水深仅300 m，钻井深度7 620 m，第六代平台钻井深度达10 000 m，作业水深达3 000 m。不仅如此，第六代平台还普遍配置了一个半井架或双井架、智能化的平台集成控制系统、高度自动化管子处理装置及DP3动力定位系统，甲板可变载荷超过7 000 t，大大增强了作业效率和安全性。
2.2 第六代深水半潜式钻井平台和其他半潜式钻井平台比较
中海油目前除了拥有第六代深水半潜式钻井平台“海洋石油981”之外，还有第二代半潜式钻井平台“南海二号”和“南海七号”，第三代半潜式钻井平台“南海五号”和“南海六号”，第四代半潜式钻井平台“南海八号”和“南海九号”(其中“南海八号”原为第三代钻井平台，于1996年和2005年两次升级)，以及“中海油服先锋号”“中海油服进取号”“中海油服创新号”“中海油服兴旺号”系列适合北海用的钻井平台。“海洋石油981”作业能力远高于这些半潜式钻井平台。国外第六代半潜式钻井平台West Hercules(西方大力神)也曾长期在我国南海作业，两个平台钻井系统参数类似。此处将第六代深水半潜式钻井平台与其他典型半潜式钻井平台进行比较。各钻井平台主要参数如表2所示。
从表2可以看出，同为第六代深水半潜式钻井平台的“海洋石油981”和“西方大力神”平台甲板可变载荷、隔水管系统配置、水下防喷器配置、大钩载荷、绞车功率、顶驱能力、井架立根排放能力、泥浆泵配置、泥浆池容量、离线作业能力等远大于其他平台，反映出这两座第六代半潜式钻井平台钻井能力远高于其他平台。对比“海洋石油981”和“西方大力神”两座第六代半潜式钻井平台，各方面的参数比较接近，但是“海洋石油981”的甲板可变载荷比“西方大力神”高出2 000 t，推进器功率也比“西方大力神”高30%，平台的运动性能和定位能力完全针对南海特殊环境条件进行的设计，因此“海洋石油981”自持能力、作业窗口都优
于以“西方大力神”为代表的第六代钻井平台。
3.1 影响深水钻井作业时效的因素
影响钻井时效的因素可分为两大类：一类是可控的因素，包括装备技术水平和能力、钻井作业程序、作业者的管理水平等；另一类是客观环境因素，包括海洋环境条件、水深、地质条件和钻井遇到的复杂情况等。客观因素无法改变，只能通过优化可控因素，提高作业人员的专业技术水平、改进作业程序、提高装备能力、优化管理等方式保证钻井作业的高效安全实施。
3.1.1 钻井装备能力
可控因素中最重要的是钻井装备能力。深水钻井平台的能力主要体现在定位方式、平台水动力性能、甲板可变载荷和钻井系统的设备配置等。
一般来说动力定位钻井平台作业效率高于锚泊定位平台(减少了动复员时间和起抛锚时间)。平台的水动力性能影响钻井作业窗口。平台的甲板可变载荷反映了平台存放钻井辅助设备和材料的能力，较大的可变载荷可减少补给次数、增大自持能力。
深水钻井平台一般都配置了一个半井架或双井架作业系统、自动管子处理系统等，以提高工作效率。一个半井架和双井架钻机可以实现离线组装和拆卸井下组件、钻具和管子立根，双井架钻机可以在钻表层时下放表层套管及BOP等。充分利用平台设备并合理分配作业程序，可以提高作业效率。
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