自升式钻井平台石油开采生力军

海洋油气资源的勘探开发，经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制，最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。在能源危机和技术进步的刺激下，近海石油勘探与开发飞速发展，海洋石油开发迅速向大陆架挺进，逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。海上钻井平台是实施海底油气勘探和开采的工作基地，它标志着海底油气开发技术的水平。

海上钻井平台一般可分为固定式钻井平台和移动式钻井平台。固定式钻井平台稳定性好，海面气象条件对钻井工作影响小，但缺点是不能移动和重复使用，其造价成本随水深增加而急剧增加。为解决钻井平台的移动性和深海钻井问题，又出现了多种移动式钻井平台，主要包括：沉垫式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台和钻井船等，其中自升式钻井平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占海上移动式钻井平台的60％。自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构等组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起.整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。因其定位能力强、作业灵活、可移动性能好等特点，将会在未来海洋油气勘探开发中扮演着越来越重要的角色。自升式钻井平台的基本组成

在海洋油气资源开发过程中，自升式钻井平台主要用于打探油气井，也可用于打生产井、修井作业，也可作为早期生产中的钻采平台，这些主要功能的实现，主要依赖于其特殊部件如桩腿、升降系统、锁紧装置以及悬臂梁等的应用。

桩腿及桩靴

桩腿是自升式钻井平台的关键部位，当自升式钻井平台实施作业的时候，需通过升降机构将平台举升到海面以上安全高度，接着进行桩腿的插桩，并由桩靴来支撑整个平台。典型的自升式钻井平台有3个独立桩腿，每个桩腿根部设计有桩靴。世界第一艘三桩腿自升式钻井平台“天蝎号”于1956年在美国建成并投入使用，该设计大胆采用了创新的桁架式桩腿及齿条和齿轮升降系统，该平台型长56.7米，型宽45.7米，桩腿长42.7米，总重4000吨，是现代自升式钻井平台的雏形。

桩腿结构有圆柱式、封闭式、桁架式等，新一代自升式钻井平台桩腿大多采用桁架式。桁架式桩腿能够极大地减少水阻力和波浪载荷的影响，从而使作业水深得以大幅提升，能深达120米或者更深。桁架式桩腿多采用高强度钢、大臂厚、小管径臂厚比的主弦管和支撑管，管节点一般采用高强度、高刚度的“x”和逆“k”形，以减小节点数量。

桩靴是独立插桩式海洋自升式钻井平台在海上安全钻井的关键，用来承担海底对平台的支撑力。自升式平台依据其桩腿和桩靴的形式可分为2种：一是由桩靴支撑的，独立桁架式桩腿的自升式平台；二是席地支撑的自升式平台，该席地将所有的桩腿连接在一起。

独立桁架式桩腿的自升式平台的优点是桩腿之间的机械独立性。因为这个性能，平台可以安装在略微倾斜或不平的海底。整个平台的稳定性就取决于其桩腿和桩靴的几何形状和直径。桩靴的形状和尺寸可根据作业的需求进行不断的更新改进，其受力面设计更加趋于受力均匀，而且能够承受更多的载荷要求。早期的桩靴形状为罐体形状，直径在5-10米左右，从上世纪70年代开始，逐渐演变为“橄榄球形状”（俗称锥形），直径增加到了10-20米。