平台主体,又称船体,位于平台的上部,主要是提供生产和生活场所,同时在拖航时提供平台所需的浮力。平台主体的平面形状主要有三角形、矩形和五角形。
1、国内外研究概况和发展趋势
1954年,国际上建造第一座移动自升式钻井平台——“滨海51号”;1955年,我国建造了第一座三腿自升式钻井平台——“天蝎号”,首次在桩腿上使用了升降系统。我国建造的第一座自升式海洋平台是“渤海1号”,于1972年由大连造船厂建造并交付使用。
我国大多数自升式海洋平台是进口的,也有一部分是购买现有的平面图纸进行制造,到了21世纪,由于海洋开发的需要,我国开始自主设计并建造海洋平台。
截止到2002年底,全世界共有可移动式钻井平台655座,其中大部分集中在欧美附近海域和中东地区,其中自升式海洋平台397座,半潜式平台177座,钻井船91艘。
在这些海洋平台当中,20世纪50~60年代建造的自升式钻井平台仍有9座没有报废,70年代建造的有113座,80年代建造的有242座,这20年建造的自升式海洋平台的数量占目前总数的90%,是自升式海洋平台建造的黄金时间,当然现在这些平台大都进行了升级改造,在海洋钻井业中占主导地位。[1]有17座自升式钻井平台建造于90年代,2000年以后仍建造了12座。
随着平台的设计逐渐优化,平台上工作装备性能的逐步提高以及20世纪80年代初顶部驱动的开发成功和投入应用,使得海上可移动装置的钻井深度大大增加。全球所有的自升式钻并平台中,装有7620米钻深的钻机有162座。[1]随着陆地能源的不断消耗,世界各国对海洋资源的需求不断增加,因此海上可移动钻井装置的目标开始转向水况恶劣的深水区,不断加深其作业水深,加强钻井能力,加大可变载荷,提高安全性能。未来海上可移动钻井装置的发展趋势必定是升级改造现有的钻井装置或者建造技术性能更先进的新型海上平台。
2、 自升式海洋平台的结构
自升式海洋平台由平台主体、桩腿和升降装置组成。[1]
(一)平台主体
平台主体,又称船体,位于平台的上部,主要是提供生产和生活场所,同时在拖航时提供平台所需的浮力。平台主体的平面形状主要有三角形、矩形和五角形。平台主体通常是一个单甲板的箱体结构,平台主体有单层底结构,也有双层底结构。根据作业、生活、强度的条件,设有不同数量的横纵舱壁。由于桩腿承担了整个平台的载荷,则船体在桩腿连线方向上的结构必须设计成强承载。
(二)桩腿结构
桩腿结构主要有独立式桩腿、沉淀式桩腿和结合式桩腿。独立式桩腿是各自独立
的桩腿直接作用于海底。沉垫式桩腿则是所有桩腿下部与一个或两个整体沉垫相连,沉垫着沉海底。结合式桩腿则是沉垫与穿过的桩腿结合。每种桩腿都布置有传动装置所需要的齿块或销孔或齿条,这些零件的布置由升降系统的情况来确定。
(三)升降机构
升降装置常用的有液压式和电动齿轮齿条式。