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第8章 海上铸造希望(1)

什么是海洋平台?

海上平台是一种岛状空间结构物,具有一个高出海面的水平台面,是一种供人们进行海上油气生产作业或其他活动用的海上工程设施。按其结构特点和工作状态分为固定式和浮式两大类。固定式平台在整个使用寿命期内位置固定不变,其形式有桩式、绷绳式和重力式等。

浮式平台是一种大型浮体,有的可以迁移,有的不迁移。

建海上平台,除采用先进技术、选择高效小型设备以尽量压缩平台面积之外,还要对影响生产作业的各种因素进行充分的研究。一旦设计不合理,平台就很容易被摧毁,造成巨大损失,世界上很多国家都发生过石油平台由于台风、浮冰等原因而倒塌的事情。

随着人口的膨胀和陆上资源的减少,人类正加大海洋油气资源的开发,各国已在海洋中修建了大批海洋平台。据统计,目前世界大陆架范围内,共有6000多座平台在工作。自从20世纪30年代以来,美国为了开采由陆地延伸入墨西哥湾的油田,在防波堤外的浅海区修建了一座木质结构平台以后,世界海洋平台蓬勃发展,由小型向大型发展,由木质结构向钢结构发展,由浅海向深海发展,当前最深的平台已经工作在深达千米的深海中了。

随着海洋科学的发展,更多更先进的海上平台将会出现在世界的各个海域,为人类开采海底石油、天然气做出卓越贡献。

海洋平台有哪些种类?

海洋平台的类型很多,真可谓是种类繁多、五花八门。为了适应不同的需要,科学家们设计了各种各样的海洋平台。如按照海洋平台的用途,可以分为钻井平台(用来在生产点钻掘油井)、生产平台(进行采油工作,上面配置安全装置、减压装置以及各种测量装置)、生活平台(供人员居住,同作业区分开以提高生活条件和安全度)、装油平台(供运油传播停靠)以及烽火平台(用于燃烧天然气)等。根据海洋平台能否移动,可以分成固定式平台和活动式平台两大类。又据其结构形式的不同,固定式平台有重力式固定平台、桩式固定平台、柔性固定平台等;活动式平台有自升式平台和半潜式平台之分。当然,根据这些平台的具体结构形式,还可以再细分下去。不同的平台有不同的特点,因此也就适合于不同的环境条件,具有不同的用途。例如重力式固定平台一般适用于较浅的海域,而柔性平台则可用于数百米的深水区域。

什么时候开始用钻井平台开采石油?

海上石油和天然气的开发,经历了由沿岸、近海向深海域发展的过程。最初,人们把钻井设备安装在海岸边,从陆上向海里打斜井开采海底油气,后来,又在海边建造木质结构的栈桥,或在浅海区建造人工岛,用于安放钻井设备进行钻探。第二次世界大战之后,随着海岸工程技术的发展,在近海出现了各种采油平台。

1947年,美国在墨西哥湾建造了第一座远离海岸的钢导管架固定式采油平台,并钻出第一口商业性石油井,它标志着海洋石油开发进入了一个新阶段。据统计,到1997年底,世界海洋油田主要有2648座,其中北海311座,西非近海201座,东南亚近海202座,北美近海1482座。目前,世界上已有45个国家的100多家石油公司在海上开采石油和天然气,其采用的主要技术设备有固定式生产平台、浮式采油生产系统、海底采油装置等。

海上石油钻井平台有哪几种类型?

海上石油钻井装置分固定式和活动式两种类型。固定式钻井装置是发展最早的钻井和采油装置,它既可以用于钻井,又可用于石油生产。它有钢导管架桩基平台、钢筋混凝土重力平台、张力腿平台和绷绳塔平台等。活动式钻井装置具有独特的优点,它既能保证钻井时的平稳性,又具有易移动和能适应各种水深的特点。它一般有座底式平台、自升式平台、半潜式平台和钻井船等。而其浮式生产平台,有半潜式和油轮式平台两种。

目前,世界海洋钻井多采用活动式钻井装置。这类钻井装置既能保证钻井时的平稳性,又具有容易移动和适应各种水深的优点。据统计,到1997年底,世界上固定式和活动式钻井平台达到了7384座,仅1997年就安装了275座。

半潜式钻井平台有什么特点?

半潜式钻井平台又称为立柱稳定式钻井平台。它由平台、立柱和下体或浮箱组成。平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室供钻井工作用;下体或浮箱提供浮力,沉没水下以减小波浪的扰动力。平台与下体连接的立柱,具有流线面的剖面。半潜式钻井平台的类型极多,按下体的形状分,有沉垫型和下船身型。前者是具有各个方向阻力相等的优点,后者具有移动时阻力小的优点。这两种平台都用下部的“浮室”通过立柱支撑整个平台。一般在30米~300米水深作业时,采用常规的锚泊定位系统;在600米深水海域作业时,采用动力定位系统。近年发展的新型双功能半潜式平台,能在2000米水深的海域进行钻探和生产作业,使钻探和采油集中在同一平台上。

采油平台能够安装在海底吗?

随着自动控制技术和深潜技术的发展,近年出现了新型采油技术——海底采油平台装置。它是把整个采油装置、油气分离装置和储油系统都安装于水下,组成海底采油系统。这种采油系统是1960年由美国研制成功的。它通过采油装置和许多汇集油气的管道把海底多口生产井采出来的石油集中到海底储油罐或采油平台中。开采操作则由在船上或陆上的遥控装置进行控制。由于这种采油系统可以避免风浪对油气生产作业的影响,而且建造成本低、建成时间短,很适用于开采深海油气田和边际油气田,所以很有发展前途。目前,海底油气生产系统已能在300米水深作业,正在开发研制400米~752米,甚至1000米水深的海底采油平台。

怎样建造水下油库?

水下油库,是一种呈“倒漏斗”型的海上储油罐。这种储油罐设在海底,它的底部坐落在海底基础上,漏斗的出口伸出海面,并配有泵站和输油设施的工作平台。油罐的壳体为非耐压结构,随时充满石油或海水,用以保持罐内外的压力平衡。在波斯湾油田多采用这种油罐,储油量约8万立方米。也有呈长方形或圆柱形的储油罐,它的底部也坐落在海底基础上,上部高出水面,四周筑有防波堤。这类储油罐已在北海油田使用,每只容量可达16万立方米。另外,还有球形、环形等型式的海底储油罐。

为什么说巨浪是石油平台事故的罪魁祸首?

巨浪是海上的大力士,它能摧毁海上建筑物,掀翻船只,冲毁堤岸,是海上的一大猛兽。它也是海上平台的致命杀手。近十几年来,因狂风巨浪使平台翻沉的事故屡有发生,平均每年有一两座,最多的一年曾有8座平台遭巨浪打翻。伤亡人数最多的一次海难,是1980年3月27日夜晚,位于墨西哥湾的“基兰”号石油平台被波涛吞没,遇难者有120多人。1982年11月3日,美国“海浪峰”号平台在泰国湾也被巨浪击沉,84人丧生。在我国海区,自1979年以来,已有两座石油平台因巨浪袭击分别沉没于渤海和南海。1979年11月,我国“渤海2”号平台在渤海航渡过程中,被巨浪掀翻,死亡72人,仅2人生还;另一次是美国“爪哇海”号平台在南海莺歌海作业时,遇到1983年第16号强台风袭击,被海面8.5米高的狂浪击沉。全球因巨浪沉没的平台已超过60座。当然,巨浪不是石油平台的惟一杀手,能够致石油平台于死地的还有海冰。

什么是储油平台?

一般的海底石油开采都是先由采油平台将石油从海底采出,再由油轮将石油运走。如果油轮因天气或其他原因不能及时到达,由于一般采油平台的储油能力有限。因而不得不停止开采,从而造成资源的浪费。为解决这个问题,储油平台便应运而生了。储油平台是一种具有储存油气能力的固定式平台。它集水下油库和采油平台于一体,采用钢筋混凝土建造,一般适用于深水和隐蔽的水域。这种平台的储油能力大,当装油船不能及时到达现场时,油井可以继续采油,以保持油井不间断地生产。

海冰对石油平台有什么危害?

提到海冰,大家一定不会忘记“泰坦尼克”沉没时那悲惨的一幕,1500余人在瞬间坠入大西洋。其实,冰山不仅仅对航行的船只有危害,它对类似于海洋石油平台这样的固定海洋建筑物危害更大。

1969年,我国渤海发生了20世纪最严重的一次冰封,整个渤海海面“顿失滔滔”,几乎完全被海冰覆盖。从2月上旬到3月中旬,持续了约50天之久,时间之长,历史罕见。那次冰封冰层很厚而且冰质坚硬,破坏力极大,冰层厚度一般在20厘米~30厘米之间,最厚的达60厘米。渤海大冰封,造成了我国有记载以来最严重的一次海冰灾害。海冰把塘沽港航道上所有的浮鼓灯标破坏殆尽,并割断了“海一井”石油平台桩柱的钢管拉筋,摧毁了“海二井”石油平台。“海二井”石油平台长41米,打入海底28米,由15根2.2厘米厚的锰钢板卷成的直径0.85米的圆筒桩柱建成。能将这样庞大的建筑物摧毁,可见海冰有多大的力气!

海冰的破坏力究竟有多大呢?一块6千米见方,厚1.5米的大冰块,在流速一般的情况下,它的推力可达40兆牛顿,足以推倒石油平台等海上建筑。难怪在渤海大冰封期间有那么多的船只和平台毁于一旦。

哪国建造了第一座完全由机器人操作的平台?

在科技飞速发展的今天,机器人已应用到了人们生产生活的各个领域。世界上第一座完全由机器人操作的无人采气平台——“机器人之岛”坐落于西欧北海距挪威海岸190多千米的弗瑞格天然气田里,它由插到海水中的高120米、直径8米的巨型圆柱构成,柱顶两层为自动控制室和直升机起降平台。由于柱底安装有万向节,这个庞然大物仍能随着风浪自由转动。这种新式的平台优点很多。首先它节约了几十个人力,当然也就无需运送生活物资了。另外,这种无人采气平台的造价比修建一座钢桩平台少大约7亿法郎。如平台机械发生故障或机器人偶感“伤寒”,岸上监控台获悉后就会派技术人员前去救急,非常方便。

世界上最高的海上钻探装置有多高?

1988年,康采恩石油公司在墨西哥湾新奥尔良西南240千米处,安装了世界上最高的海上钻孔勘探装置。这套装置水面以上高度达492米,水下部分达411米,共达903米,为世界上海上钻探装置之最。而世界最大的海洋钻井平台要属挪威“巨人”气田的采气平台,它净重67.85万吨,总高度为472米,由4根插进海底369米的钢筋水泥柱组成。这座巨型采气平台能够在303米深的海底采天然气,这在世界上尚属首次。

世界上第一座极浅海“两栖”钻井平台有什么特点?

你见过能“走路”的钻井平台吗?它就是我国独创的“自行式”钻井平台——“胜利”2号,它一昼夜可自行移动1000多米。这座平台长72.24米、宽43.14米、高59.80米,自持能力20天,是一座既能在极浅海或潮汐带“步行”,又能在深水中拖航的两栖钻井平台。它主要用于水深6.8米以内的浅海或极浅海区域钻探开发,有拖航、步行、沉浮和坐底作业功能。当作业在水深2米以内的极浅海区,它能像人用双腿走路那样,以步幅10米的距离前进或后退。为达到在极浅海步行的目的,它有独特的内外两个船体结构,外体包围着内体,内外体纵向间隙为10米(即为步行的步长),采用一整套庞大而精确的驱动系统,使内外体互相牵引,交替举起或着地,完成整座平台的移动。

它的诞生结束了世界海上钻井平台架仅靠拆卸搬迁的历史,标志着中国极浅海勘探设施水平已居世界领先地位。这种新型钻井平台具有拆装简便、海上作业危险性小、搬移钻探目标迅速等优点,在我国目前已应用于渤海湾极浅海的石油勘探作业中。

世界上海上油气勘探开发最大水深是多少?

在钻井水深方面,国际上把水深超过183米的钻井都看作深水钻井。自1965年美国埃克森石油公司在南加利福尼亚近海用“卡斯”1号钻井装置钻出水深193米的世界第一口深水井之后,深水钻井数量不断增加,水深也不断加大。当今海上油气勘探开发最大水深已达到了872米,并向着1000米水深推进;钻进海底的深度普遍超过3000米。因此固定式或半潜式钻井已难以适应深水区的作业了。于是人们想方设法简化复杂的海上操作,降低成本和保证作业安全。目前美国、英国、挪威、巴西等国家已出现少量轻型的自动化海上钻井平台,它可用压臂将15米长的钻管从平放的管架上竖起来,自动插入井眼中,由一只自动扳手将管段连接在一起向井下钻进。这种自动化钻井平台比一般钻井平台轻一半多,只有500吨,作业人员从20人减到8人,可钻进6000米,每一座自动化钻井平台可节约1200万美元。

“基兰”号石油钻井平台是怎样被摧毁的?

1980年3月27日黄昏,速度为130千米/小时的飓风(相当于12级风力),掠过大西洋的北海,掀起6米多高的巨浪。耸立在这里的挪威菲力普斯公司“亚历山大·基兰”号石油钻井平台,突然发出一声巨响,支撑平台的一根钢柱被折断。这座海上的庞然大物立即倾斜,仅在20分钟后,便永远沉入了万顷波涛之中。

这次事故造成100多人死亡和失踪,经济损失近3亿法郎,是挪威近代发生的最大悲剧之一。这个被称为“海上旅馆”的半潜式海中平台,长约100米,高出水面约45米,重约100多万吨。内设100多个房间,可居住500人,有专门供海上采油人员休息、娱乐和就餐的地方。平台由5根粗壮的钢柱支撑,结构稳固,能抗30米高的海浪袭击。事故发生后,经过多方面的专家勘察分析,认为罪魁祸首就是巨浪。汹涌的海浪把停靠在那里的一艘小船不断地抛起摔下,正巧撞断了连接平台与钢柱的钢缆,然后又将支撑平台的一根钢柱折断,平台因此失去平衡发生倾斜,最后翻沉入海中。

你知道我国海上油气勘探“历史上的第一”有哪些吗?

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