海洋石油981半潜式钻井平台：深海之旗舰

进入21世纪，随着我国成功加入世界贸易组织，对油气的需求也大幅增加。南海深水海域蕴藏着丰富的油气资源，但由于我国没有深水钻井装备，当时在南海深水海域尚未钻一口井，而南海周边国家每年从我国南海掠夺开采油气约5 000万吨。自主研制超深水钻井平台不仅是保障国家能源安全的战略选择，更是捍卫国家领海主权的重要使命。中海油在2004年启动“981深海装备项目”，对国外深水半潜式钻井平台做了将近两年的调研工作，对国外主流半潜式钻井平台的适用海域、主尺度、主要配置和主要功能等有了初步了解。

2006年，在曾恒一院士总体策划下，由中海油研究总院牵头，联合国内优势资源，如七〇八所、上海交通大学和中科院力学所等，成立了约有140人组成的技术攻关项目组。技术攻关项目组主要成员在七〇八所封闭式办公3个月，对世界主流半潜式钻井平台设计公司（如瑞典GVA、美国F&G、挪威Aker Solutions和荷兰GustoMSC等）设计的半潜式钻井平台进行了梳理分析，解决了深水半潜式钻井平台总体配置原则、设计环境、定位配置、结构形式（上部立柱、下部浮箱）、井架形式、钻井能力等一系列的关键技术问题。

＞图103　“海洋石油981”半潜式钻井平台在海洋工程水池中进行模型试验

＞图104　“海洋石油981”半潜式钻井平台

＞图105　“海洋石油981”半潜式钻井平台在南海首钻

当时我国海洋油气开发主要集中在浅水海域，对深水海域浮式平台的定位方式几乎没有概念。在初步确定深水半潜式钻井平台主尺度和结构形式后，在上海交通大学海洋工程水池开展了模型试验。由于当时国内尚无海洋工程深水试验池，项目组克服了在浅水池中开展深水半潜式钻井平台模型试验的技术难题。上海交通大学海洋工程深水池建成后，又对深水半潜式钻井平台开展了一系列模型试验。通过多方案的比选和论证研究，项目组认为锚泊定位应用的极限水深为1 500米，超过1 500米采用动力定位，从而确定了“海洋石油981”半潜式钻井平台采用动力定位和锚泊定位混合定位方式。

最终，项目组基于有限的深水半潜式钻井平台资料，采用以往的知识，综合考虑技术和经济最优的原则，形成了一个完全自主的概念设计方案。回忆那段经历，中海油研究总院技术研发主任谢彬感慨地说：“‘海洋石油981’概念设计方案是在黑暗中摸索，在摸索中前行，每走一小步就会碰到一个问题，正是解决了这一个个问题，最终见到了曙光。”

＞图106　“海洋石油981”半潜式钻井平台的定位锚设备

＞图107　被中国渔政船环绕保护的中海油“海洋石油981”半潜式钻井平台

2006年，在概念设计基础上，由中海油研究总院牵头，申请了国家863项目“3 000米水深半潜式平台管理技术研究”，从深水半潜式钻井平台的设计、建造、海上试验和数据分析等关键技术开展了全方面攻关，共形成36项半潜式钻井平台的技术体系。2008年，中海油研究总院牵头申请了国家重大专项“3 000米深水半潜式钻井平台”项目，对深水半潜式钻井平台总体设计、系统集成、平台定位、总体性能分析、结构强度与疲劳寿命分析、平台建造以及模型试验等开展了深入的技术研究，为深水半潜式钻井平台的设计和建造打下了坚实的基础。

＞图108　“海洋石油981”半潜式钻井平台的立柱结构

半潜式钻井平台“海洋石油981”的主尺度为：总长114.07米，型宽78.68米，型深38.6米。甲板分为上、中、下三层，上甲板面积比一个标准足球场还要大。在上甲板正中布置钻井井架。从平台底部到井架顶端高度约137米，相当于45层楼高。平台自重超过3万吨，可变载荷9 000吨。在生活楼上方设直升机甲板，可起降直升机。“海洋石油981”兼具勘探、钻井、完井和修井等功能，最大作业水深达3 000米，最大钻井深度10 000米，代表了海洋石油钻井平台的一流水平。

＞图109　大风浪中的“海洋石油981”半潜式钻井平台

＞图110　钻井作业实施过程

中国南海海域水深较深，海况较为恶劣，针对南海海域钻井作业特点，提出了“海洋石油981”的设计要求和技术指标：

（1）设计海况为南海海域200年一遇台风海况。

（2）作业水深为3 000米。(www.xing528.com)

（3）最大甲板可变载荷为9 000吨。

（4）动力定位等级为DP3。

（5）电站功率为5 530千瓦。

（6）井架系统为半井架天车补偿系统。

“海洋石油981”研发设计人员针对这些技术要求和技术指标，在总体性能、主尺度优化、总体布局、结构设计、重量控制、定位方式、系统集成等方面开展了大量技术攻关，在多个方面实现了创新。

“采用4根立柱、横向的两根立柱之间用双连杆支撑”是“海洋石油981”船型最大的特点。为了使平台具有较好的水动力性能、稳性和结构强度，每根立柱相对平台凸了出来。为了使平台具有较好的抗风暴特性，“海洋石油981”在设计时考虑了南海海域200年一遇的台风海况。2011年，“海洋石油981”在舟山海试，期间先后经受了“米雷”和“梅花”两个12级以上台风的正面冲击。经实践检验，“海洋石油981”具有在整个南海海域作业的能力。

＞图111　“海洋石油981”发现“陵水17—2”气田

近几年，该平台多次在南海海域开展深海钻探作业。2012年5月9日，“海洋石油981”半潜式钻井平台在南海海域正式开钻，这是中国石油公司首次独立进行深水油气的勘探，标志着中国海洋石油工业的深水战略迈出了实质性的步伐。

2014年7月15日，“海洋石油981”半潜式钻井平台在西沙中建岛附近海域按计划顺利取全取准了相关地质数据资料。2014年8月30日，“海洋石油981”半潜式钻井平台在南海北部深水区“陵水17—2—1”井测试获得高产油气流，是中国海域自营深水勘探的第一个重大油气发现。2015年12月2日，由“海洋石油981”承钻的我国首口超深水井“陵水18—1—1”井成功实施测试作业，这表明我国已具备海上超深水钻井和测试全套能力，“陵水18—1—1”井的测试成功是我国在深水勘探领域的又一重大技术突破，开启了我国海洋石油工业勘探的超深水时代。

“海洋石油981”拥有多项创新技术，这些技术都是在国际或国内首次应用在海洋工程领域。

南海海域水深较深，海洋环境十分恶劣，“海洋石油981”采用南海200年一遇台风的环境参数作为设计条件，采用动力定位和锚泊定位组合定位系统，提高了平台抵御环境灾害的能力和远海作业能力。

＞图112　南海作业中的“海洋石油981”半潜式钻井平台

三维建模、超高强度钢焊接工艺、建造精度控制等建造技术在“海洋石油981”建造过程中得到应用，提高了国内海洋油气开发装备的建造能力。

为在南海海域高效安全地开展钻井作业，建立了一整套完整的深水半潜式钻井平台作业管理、安全管理和设备维护体系。

为研究半潜式平台的运动性能、结构应力分布、锚泊张力范围，在船体的关键部位系统地安装了传感器监测系统，建立了系统的海上科研平台，为深水半潜式平台的设计提供了更宝贵和科学的依据。