[发明专利]新型Spar深海石油勘探采油工程平台

说明书

技术领域

本发明涉及深海油气勘探、采油工程，特别涉及一种我国自主创新研发的同时具备勘探及采油功能的世界先进的新型Spar深海石油勘探，采油工程平台。

1.本发明与传统同类平台不同，Spar平台分成勘探及采油两款，具有不同的设计方案。勘探平台移动频繁，故将平台底部没入水中，下面安装螺旋桨动力定位推进装置，免去系泊装置，从而集自航，拖带和定位于一体，降低了造价和施工难度，并提高了Spar的灵活性。

采油平台在一处作业时间很长，可达15年左右，若下面安装螺旋桨装置，以动力定位，则造价昂贵，且营运成本大大上升(每台每日多用油达15吨左右)，故将采油平台底部设计成脱离水面，安装系船索，以降低营运成本，勘探与采油二用则是本发明核心技术。

2.本发明Spar平台安全可靠性好，无条件稳定：

本发明的Spar平台在水线面以上是较低的操作平台，受风面积小，下部是长数百米的筒体，分内、外两层壳体，内壳体全部为耐压壳体，装有布置紧凑，合理的所有钻杆、隔水管及套管，外壳上部为耐压壳体，其余部分通大气，筒体下部是装有数万吨压载(沙岩或铁矿石)的泥浆罐。

这种结构独特新颖，使中央井受到保护，遇到外力或风浪不易碰撞，更主要是它使Spar平台重心位置设计成远低于浮心，这是传统半潜式平台难以做到的，它能确保整个Spar平台无条件稳定，能抵御和抗击百年一遇的特大风浪，在任何情况下能安全可靠工作。

3.深海勘探采油全过程液压起重、液压回转、计算机自动控制，节省能源，效率高，成本低，深海勘探的海洋深度在3000米上下，钻井深度要达到12000米上下，对钻杆及隔水管的布置、运作、接杆、下放全过程的方案设计事关平台工程的创新性，工作效率和安全质量，本发明Spar平台选用合适长度、直径、壁厚、材料的钻杆及隔水管，采取紧凑的圆形布置，都在行车吊钩可及之处，钻杆的对接与松开由液压起重机械手操作，计算机控制，钻杆及隔水管的旋转到达井口中心是由液压回转装置偏心运转，即由液压泵，液压马达及一对齿轮及偏心轮的偏心回转装置按序送至井口位置再下放对接，并由中央控制室自动控制操作。由于筒体体积小，自动化水平高，因此工效高，又能节省能源，降低成本，噪音低，安全可靠。此外，传统平台隔水管直径比本发明隔水管大一倍左右质量大，总计约万吨左右需要加浮筒，而本发明的隔水管总质量不到1000吨，而且在水中其质量与空气中相同，浮力为零达到平衡或浮力可以调整，正负均可，起吊方便。

4.井口布置新颖，具有双重控制阀门，防海水进入隔水管和油泄漏。沉入海床的隔水管，外围用水泥固定一则起定位锚作用，二则海水进不了隔水管，海底的井口及隔水管外壁也用水泥混凝土堆积，而且海底井口在海底上方(比传统井口放在海底下方)维修方便。本发明Spar平台有二处井口及二个阀门，一处在水深3000米处，另一处在筒体下方，双重控制的阀门能有效防止油的外溢，提高Spar平台安全可靠性，同时出油方便，除海底出油外，也可在筒体下部井口处出油，其压力可小10倍，装油管方便，比在海底出油省90％费用，此外隔水管发生故障能自动关闭阀门，防止油外溢。

5.先进的螺旋浆动力定位装置：

Spar勘探平台下面安装的螺旋桨动力定位推进装置采用柴油机(或电动机)通过高弹性联轴节带动360°全回转对转桨(或串列桨)推进装置，360°全回转机构由电动机和减速机完成或由液压马达和减速齿轮完成，节油10-14％。这是国内外最先进的动力定位装置。

综上所述，本发明属深海油气勘探，采油领域，根据当前国内外勘探采油平台现状与技，结合我国深海实际，参考国内各高等院校和科研院所关于水动力，强度分析，系泊系统方面的学术论文，创造性的设计了本Spar勘探采油平台的整体方案、结构框架，机械设备，理论计算资料及近百张图纸，使我国在深海石油勘探领域迈上世界先进水平。

背景技术

从上世纪70年代开始，英国和挪威建造了首座半潜式石油平台用于深海采油，其结构是采用重物压在容器上形成一定吃水深度，缺点是水线面以上的上层建筑高大，从水线面到吊车顶部高达百余米，重心位置偏高，抗风浪能力较差。

世界上现有Spar19台，第一台Spar于1997年问世，最后一台2009年完工，均由美国研发设计，其建造则在美国、芬兰等不同国家进行，除一台在南海作业外，其余均在墨西哥湾作业。从技术结构看，第一代经典型7座，第二代桁架型9座，第三代小管型3座。从上世纪70年代开始，我国设计自升式，半潜式和座底式钻井平台。