一种钻井架布置在立柱正上方主甲板上的半潜式钻井平台的制作方法

本发明涉及独特布置的半潜式钻井平台和海洋工程装备领域，尤其涉及一种钻井架侧面布置，通过平台立柱结构保护钻井架的半潜式钻井平台。

背景技术：

北极地区作为全球重要的油气资源储备基地，受到越来越多国家的关注和重视。常规海上钻井平台是海上油气勘探开发必不可少的装备，然而其在参与北极海上油气资源的开发过程将面临着巨大的挑战和考验，需要突破一系列关键技术并进行特殊设计，才能保障其在北极海域的安全高效作业。其中，严寒和海冰等因素给北极开发带来一系列技术难题，特别是对钻采装备在极端气候下的性能提出了极高要求。

立管系统作为冰区平台钻井输送作业的重要组成部分，在极地环境下其飞溅区不可避免地会与运动的海冰发生直接碰撞，容易诱使钻井立管发生结构破坏，从而影响立管系统的安全性和完整性，给立管的设计和运行提出了极大的挑战。

无论在北极进行开发的海洋工程平台还是在北极航线上航行的船只，必备的能力就是抗冰，本型具有立柱抗冰和立管保护结构的抗冰型半潜式平台可用于冰区钻井、生产等，具有重要潜在价值。

平台的常规型式的立柱及立管附加抗冰结构情况如下：

在立柱结构上附加了一定的倒三角形结构，及在月池下方附加倾斜的抗冰结构。这种倒三角形结构上方平台容易形成降雪累积、下方与立柱间容易形成碎冰积冰，同时，此种形式的抗冰结构会导致冰破碎后进入平台的下部水域，对下部结构、锚泊系统、动力定位系统及钻井或生产系统造成潜在的破坏风险。

经过不断地调研和研究探索，本申请现提出一种全新的设计方案，即将钻井系统布置在半潜式平台的一个立柱的上方，立管等可以通过立柱和下浮体的下方进入海水中开始钻井，这样可以有效保护好钻井系统不受冰载荷的作用，保障作业安全；同时通过创新的布置方案，可以将生活区布置在钻井系统对角的立柱上方，使得居住区原理危险区和噪声振动严重区域，提高人居条件；另外可以减少传统设计甲板盒中央需要开月池的需要，增加甲板面积。

因为环境的恶劣程度和危险性，人类对北极的海上油气资源的勘探开发开始较晚，专用的装备较少，很多装备利用极端的窗口期前往北极作业，过程中出现了很多事故，这对北极极为脆弱的环境造成了不可估量的破坏。通过发明创新提出新的更为安全高效的专用北极海上油气资源勘探开发装备是本发明的主要目的。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种钻井架布置在立柱正上方主甲板上的半潜式钻井平台，本发明主要针对北极海面浮冰对平台钻井系统的不利影响，通过独特的布置设计，利用立柱结构对原有裸露的立管系统进行保护，并提升了整个平台的作业性能，同时提升甲板的有效布置面积，增大钻井区域与居住区的有效距离，提高居住舒适度和安全性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种钻井架布置在立柱正上方主甲板上的半潜式钻井平台，该平台包括钻井架、提供浮力的浮筒、提供操作空间的甲板盒、立柱、横撑；

所述立柱用于连接浮筒和甲板盒，所述甲板盒上具有方形的主甲板，所述钻井架布置在主甲板的一角；

所述浮筒位于半潜式钻井平台下方，工作状态下沉入水中，为平台提供浮力；所述立柱部分沉入水中，为平台提供部分浮力；所述甲板盒始终高出水面；所述横撑与左右舷的立柱固定连接；

布置在立柱正上方主甲板上的钻井架具有钻井立管，提供钻井功能，所述钻井立管通过立柱及下方浮筒的月池空间进入海水抵达海床进行钻井作业，通过立柱及浮筒结构对钻井立管提供保护避免浮冰碰撞，防止冰载荷的不利作用。

进一步地，所述钻井平台还包括钻井物料堆放供应区，所述钻井物料堆放供应区与立柱正上方主甲板上布置的钻井架相邻。

进一步地，所述钻井物料堆放供应区上布置有泥浆区、散料区、钻杆和立管区等，同时布置有猫道和折臂吊等，为钻井作业提供支持。

进一步地，所述钻井平台还包括生活区；所述生活区呈l型布置于与钻井架的对角方位的立柱上方，用于提高居住环境的舒适度和安全性，为平台上作业人员提供居住休息使用。

进一步地，所述甲板盒提供钻井平台作业时的其他功能模块的布置空间及人员居住活动操作空间。

进一步地，所述横撑工作状态下沉入水中，拖航状态浮出水面。

进一步地，所述主甲板上上还具有甲板吊机，用于甲板上物资的吊运及供应船只物资吊运服务。

本发明的有益效果：本发明为一种可以在北极有冰海域开展钻井作业的半潜式钻井平台，具有以下优点：

通过将钻井架布置在平台四个角的一个立柱上方的主甲板上，使得钻井立管可以穿过其下方的立柱和浮筒后进入海水中，利用立柱和浮筒结构对原有裸露的立管系统进行保护，避免了水面部分海冰的碰撞，从而对立管系统提供了保护。并提升了整个平台的作业性能。

通过将钻井架与生活区对角布置，增加了钻井区域与居住区的有效距离，减少了钻井区域的噪声、振动、有害气体粉尘、井喷等危险事件对生活区的不利影响，提高了人员居住休息的舒适度、健康和安全性。

通过钻井架在甲板盒一个角落布置的方案，可以避免在甲板盒中央区域开月池的方案，保证了甲板盒结构的连续性，有利于结构强度，可以降低甲板盒结构重量。同时提升了主甲板的有效布置面积。

附图说明

图1为半潜式钻井平台的正视艉视图；

图2为半潜式钻井平台的右舷视图；

图3为半潜式钻井平台的俯视示意图；

图中，1-钻井架；2-浮筒；3-甲板盒；4-立柱；5-横撑；6-生活区；7-甲板吊机；8-钻井物料堆放供应区；9-主甲板；10-钻井立管；11-海水；12-海床。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本发明提供的一种钻井架布置在立柱正上方主甲板上的半潜式钻井平台，该平台包括钻井架1、提供浮力的浮筒2、提供操作空间的甲板盒3、立柱4、横撑5、生活区6、钻井物料堆放供应区8；

所述立柱4用于连接浮筒2和甲板盒3，所述甲板盒3上具有方形的主甲板9，所述钻井架1布置在主甲板9的一角；所述主甲板上9上还具有甲板吊机7，用于甲板上物资的吊运及供应船只物资吊运服务。

所述浮筒2位于半潜式钻井平台下方，工作状态下沉入水中，为平台提供浮力；所述立柱4部分沉入水中，为平台提供部分浮力，并连接甲板盒3与浮筒2；所述甲板盒3始终高出水面，提供钻井平台作业时的其他功能模块的布置空间及人员居住活动操作空间，因此平台称之为半潜式平台；所述横撑5工作状态下沉入水中，拖航状态浮出水面，与左右舷的立柱4固定连接；

布置在立柱正上方主甲板上的钻井架1具有钻井立管10，提供钻井功能，所述钻井立管10通过立柱4及下方浮筒2的月池空间进入海水11抵达海床12进行钻井作业，通过立柱4及浮筒2结构对钻井立管提供保护避免浮冰碰撞，防止冰载荷的不利作用；

所述钻井物料堆放供应区8与立柱正上方主甲板上布置的钻井架1相邻，所述钻井物料堆放供应区8上布置有泥浆区、散料区、钻杆和立管区等，同时布置有猫道和折臂吊等，为钻井作业提供支持；所述生活区6布置于与钻井架1的对角方位的立柱4上方，为平台上作业人员提供居住休息使用，所述生活区6呈l型布置，与钻井架1所在区域呈对角线布置用于提高居住环境的舒适度和安全性。

本发明采用一种钻井架布置在某一立柱上方的设计方法，利用立柱和浮筒结构保护钻井立管防止浮冰撞击的方法，使得半潜式钻井平台具备在有冰海域进行钻井作业的浮能力。

钻井架可以布置在左舷艏部或者右舷艏部、左舷尾部、右舷尾部、或者船舯左舷或右舷的立柱上方，钻井立管通过钻井架下方的立柱和浮筒设计的月池空间，进入海水中到达海床进行钻井，避免了浮冰对立管系统的碰撞，保障了钻井作业的安全。

生活区可以与钻井架采用对角布置的方式布置在主甲板上，以增加钻井区域与生活区域的有效距离，减少了钻井区域的噪声、振动、有害气体粉尘、井喷等危险事件对生活区的不利影响，提高了人员居住休息的舒适度、健康和安全性。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。