经过数十年的勘探开发，陆地、浅海区域新增油气田数量和规模逐渐减少，深海区域油气资源成为勘探开发的重点。近五年来，全球70%的重大油气发现来自于水深超过1000米的海域。

与陆地和浅水钻井相比，深水钻井作业面临更为复杂的海况条件，那么如何才能完成深海钻井作业呢？

深海钻探利器——半潜式平台应运而生！

< 半潜式平台简介 >

一、什么是半潜式平台？

半潜式平台（Semi-Submersible Drilling Platform）是目前应用最广泛的浮式平台，它集钻井、修井、生产等多种功能为一体。

△工作期间，大部分浮体处于海面以下

二、半潜式平台结构

半潜式平台由三大部分组成：上部平台、中间立柱和下部浮体。

△半潜式平台结构图

上部平台一般分两层，主要放置钻机、井架、钻具、起重设备、救生设备、直升飞机平台、机泵组、固井设备、泥浆循环系统以及各种材料库罐等。

△上层甲板概观下部浮体为整个平台提供浮力，可分为长条形和浮箱形两种。

中部立柱将上部平台与下部浮体连接起来，起到支撑平台的作用。

三、半潜式平台具有哪些优势？

1. 与钻井船相比，半潜式平台在钻井过程中能抵抗更强的风浪，稳定性更好，工作水深更大。

△半潜式平台作业水深、钻井深度均大幅提高

△普通钻井船无法应对复杂海况

2. 与固定式钻井平台相比，半潜式平台能够灵活移动，满足多海域钻井施工需求。

△固定式钻井平台一旦建好，不能移动

△完成作业后，可移动至下一作业海域

半潜式平台移动方式可分为：干拖、湿拖和自航三种方式。

△干拖：将平台装载于驳船运移

△湿拖：在平台的漂浮状态下利用拖轮移运

△半潜式平台自航

3. 钻完井后，可迅速转为生产平台用于油田的早期开发。

四、半潜式平台发展历程

自1961年诞生以来，半潜式平台发展共经历了6代，直接表现为钻深增大、承载加强、自动化水平提高、抗风浪能力猛增。

△各代半潜式平台对比表

△第一代和第六代半潜式平台

△第一代和第六代平台差距大概是这样的

< 半潜式平台核心技术 >

为满足深水开发需求，半潜式平台配备了精准的定位系统，自带浮力的隔水管、设计巧妙的升沉补偿装置等一系列先进设备。

△平台中控室

△升沉补偿装置

△防喷器及海底生产系统

一、定位系统半潜式平台

在海面定点作业时，需要采用锚泊系统和动力定位系统来防止其随波逐流。

△锚泊定位系统：采用锚链、吸力桩固定平台

△辐射状的多点锚泊系统抵抗来自不同方向的风、浪、流深海风浪大，海底情况复杂多变，单一锚泊定位系统难以有效固定平台，因此，引进了先进的动力定位系统。它可以实时监测平台的位置偏差，综合外界干扰因素，自动控制推力器，使平台尽可能地固定于作业位置。

△动力定位系统机动性好，抵达指定海域后，可迅速展开作业，如遇突发状况，可迅速撤离

△动力定位螺旋器

二、隔水管

与陆地相比，深海钻井作业中最大挑战是上千米深的海水，海水会阻碍钻具稳定向下钻入海床，因此要向海底下入隔水管。

△隔水管作用：引导钻具入井，隔绝海水，形成泥浆循环回路

△隔水管主管，使用直径为16-24英寸的钢管制成，单根长度一般为15～16米，两端有公母接头

△下入隔水管

随着钻井深度加深，相应隔水管的根数增加、重量增加，这会导致半潜式平台载荷过大。为减轻平台载荷，隔水管配备了浮力块。

△浮力块由复合泡沫塑料制成，可提供相当于单根隔水管90%-95%湿重的浮力

△隔水管的固定也是一大难题在钻井作业过程中若外部海水压力大于隔水管内钻井液压力，海水会挤毁隔水管，因此需要配备填充阀，它可以感应压差，在适当时机打开外部套筒，使海水进入隔水管，保持压力平衡。

△填充阀

三、升沉补偿装置

海上浮式钻井平台会受风浪作用摇摆不定，进而使钻头无法恒定接触井底，升沉补偿装置用来解决这一难题。

△早期使用置于钻柱之中的伸缩钻杆来补偿升沉落差，但控制精度差后来逐渐发展为液压传动式升沉补偿装置。

△升沉补偿装置

四、水下井口+防喷器组

1.水下井口深水钻井作业水下井口是必备设施，在选择时要考虑海况、隔水管和上部防喷器组的重量以及可能存在的轴向力和弯矩等因素的影响。

水下井口有以下5个主要部分：井口防腐帽、高压井口头、导管头、永久导向基座、临时导向基座。

2. 水下防喷器组水下防喷器组（Subsea Blowout Preventer，SSBOP）是保证钻井作业安全最关键的设备，其作用是在发生井喷或井涌时控制井口压力，在台风等紧急情况下关闭井口，保证人员、设备安全。水下防喷器组位于海床，由多个环形防喷器和闸板防喷器共同组成。

防喷器组

△安装水下防喷器

紧急情况下，隔水管与防喷器水下分离五、钻井泥浆循环系统在钻井作业过程中，钻井泥浆作为钻井工程的“血液”，备受关注。

△良好的钻井液体系能够提高钻井作业效率

△钻井泥浆循环处理系统

< 如何建造半潜式平台？ >

新增平台来源主要分为旧平台升级改造和新建平台，建造周期为2-4年。

△1970-2015年间，半潜式平台建造共出现3次高峰期

一、半潜式平台建造步骤

第一步：钢板切割和预处理

第二步：分段组立

第三步：移至分段涂装厂涂装

第四步：铺墩

第五步：浮体、立柱合拢，水平支撑管安装

第六步：上部甲板安装

第七步：钻台合拢

第八步：井架顶部吊装

第九步：出坞

第十步：侧推安装

第十一步：试航

二、哪些企业能够设计、建造半潜式平台？

半潜式平台是一种技术密集型海工装备，设计、建造技术含量极高，目前国际上建造半潜式平台的公司主要分布在新加坡、韩国、美国、挪威以及瑞士。

1.主要设计商

A．美国Friede&Goldman该公司是全球领先的海洋工程移动式钻井平台设计商。目前全球范围内由该公司设计的海上作业平台已超过100座，主要类型有：F&G ExD型和Millennium SA型。

B.荷兰Gusto MSCGusto MSC公司于1975年首次设计建造Viking Piper号半潜式钻井平台，随后又先后开发了DSS系列、TDS系列和OCEAN系列半潜式钻井平台。

C.挪威克瓦纳集团公司(Kvaerner)该公司创建于1865年，目前正在开发设计适用于全球海域的AKERH-7000型半潜式钻井平台，其有效载荷分为5000吨和7000吨两种。

△Kvaerner集团目标市场

2.建造、承包商尽管涉足深水钻井领域的公司越来越多，但到目前为止，深水浮式钻井装置市场仍被少数几家公司占领。A. 新加坡Keppel Offshore & Marine公司Keppel Offshore & Marine是全球最大的海洋钻探平台生产公司，能够建造世界领先的移动式海上钻井平台，自升式平台和半潜式平台。

B. 韩国大宇造船海洋工程公司大宇造船海洋工程有限公司（Daewoo Ship building & Marine Engineering，DSME）是世界第二大造船公司。总部位于首尔，造船厂位于巨济岛玉浦，主要产品包括LNGC、LPGC、集装箱船，FPSO、RIG、Drill-Ship、海洋钻井平台等，其中LNG船在技术品质上排名世界第一，年产销量占整个世界1/3以上。

C. 新加坡胜科（SembCorp）海洋公司该公司已经成立50余年，为全球海事提供创造性的工程方案，主要聚焦于四个重点业务：浮动平台与浮动装置、维修与翻新、岸外固定平台及特殊船舶制造。

< 半潜式平台现状及发展趋势 >

一、全球半潜式平台分布

目前，全球深水半潜式平台主要分布在：欧洲、美洲海域和远东地区，其中欧洲46座，美洲海域41座，远东地区34座。

△全球在役、在建半潜式平台区域分布

△全球在役、在建半潜式平台数量及百分比

△在役、在建半潜式平台工作水深分布图

全球拥有半潜式平台的深水钻井服务商主要有：A.瑞士Transocean越洋钻探公司（Transocean）共拥有136座海上移动式钻井平台，深海钻井装置占全球总数约30%，是世界上舰队配备最先进、最全面的近海钻探商之一。

B.美国Diamond Offshore公司Diamond Offshore Drilling是一家深水钻井承包商，主要提供深水钻井服务。截至2015年6月30日，Diamond Offshore Drilling共经营38个海上钻井平台，其中27个是半潜式。

C. Noble Drilling诺布尔钻井公司成立于1921年，目前拥有91台钻井装置，其中海上钻机44台、陆上钻机47台，是英国北海海域最大的开发井钻井承包商。

二、我国深水半潜式平台发展现状

我国第一台半潜式平台勘探3号诞生于1984年，由上海船厂建造而成。该平台为非自航半潜式钻井平台，工作水深为35-200米，最大钻井深度为6000米。

△勘探3号之后通过购买旧船的方式，我国又拥有了以下几座半潜式钻井平台：中海油的南海2号、南海5号、南海6号。

△南海2号

△南海5号

△南海6号CNOOC于2006年启动了3000米深水半潜式平台的前期研发项目，中海油公司研究总院与中船集团历时六年设计建造完成我国首座深水半潜式钻井平台海洋石油981。

△海洋石油981：作业水深3000米，最大钻深12000米，甲板面积相当于一个标准足球场，高度相当于45层高楼

虽然我国的海工装备建设已经取得了长足发展，但平台上的许多关键设备（如钻井系统、动力系统等）仍需进口。

△研制具有完全自主知识产权的半潜式钻井平台仍迫在眉睫

半潜式钻井平台诞生至今已50年有余，其快速发展使深海钻探不再神秘。即使身处低油价的寒冬，深水油气开发仍将继续深入，深海钻探利器——半潜式平台的需求必将不断增加。

上天、入地、下海、登极、皆是人类壮举。半潜式平台作为能源工业和船舶工业的重要结合点，是“流动的国土”，实现半潜式平台的完全自主研发仍路漫漫其修远兮，海工发展任重道远。