2.1 概述

海洋油氣鉆采設施主要包括海洋鉆井平臺和鉆井用船、鉆井隔水管和鉆桿自動處理系統等。其中，海洋鉆井平臺和鉆井用船包括自升式鉆井平臺、半潛式平臺、導管架平臺、張力腿平臺、立柱式平臺、浮式生產儲卸油裝置（FPSO）、鉆井船與修井船、敷管船和液化天然氣（LNG）船。有人將上述平臺和鉆井用船歸為兩大類：移動式鉆井裝置和固定式鉆井裝置（非移動式）。移動式鉆井裝置指完成鉆井作業后可以移走的裝置，固定式鉆井裝置主要指在海上安裝就位后不能移動的裝置。前者包括鉆井駁船、鉆井船、內陸駁船、半潛式鉆井平臺、鉆井模塊、坐底式鉆井平臺、自升式鉆井平臺，后者包括固定式導管架平臺、重力式混凝土平臺等。

從海洋油氣鉆采設施的發展歷史可知，最早出現的海洋油氣鉆井平臺是棧橋式鉆井平臺，海邊搭架子式棧橋，基本是陸地鉆井的延伸，這是陸地鉆機首次步入海洋鉆井。在離岸較遠一些的地方，由于當時經濟、技術等因素的制約，建造棧橋式鉆井平臺受到了限制，自然就出現了鉆井駁船。1932年美國德克薩斯公司建造了第一條鉆井駁船Mcbride，進行了人類歷史上第一次浮式鉆井。由于當時船上裝了許多設備物資和器材，在鉆井時該駁船就直接坐到海底，從此就沿用這樣的方式進行鉆井，這就是第一艘坐底式鉆井駁船。從此以后，各國設計和制造了不同形式的坐底式鉆井駁船。1947年布勒道20號坐底式鉆井駁船的使用，標志著現代海上鉆井業的誕生。后來由于經濟原因，自升式鉆井平臺開始興起。濱海的鉆井承包商認識到，在同樣的水深作業，自升式鉆井平臺的升降系統造價比坐底式鉆井駁船要低得多，世界上第一座自升式鉆井平臺迪龍一號在1950年問世。同年，出現了第一條鉆井船，即Cuss財團建造的Submarex號鉆井船。制造第一座半潛式鉆井平臺的靈感來自于坐底式鉆井駁船被拖航移位時給人們的偶然啟發，坐底式鉆井駁船是半潛式鉆井平臺的雛形。1962年，殼牌石油公司用世界上第一艘半潛式鉆井船碧水一號鉆井成功。碧水一號原來是一艘坐底式鉆井駁船，工作水深23m。為了減少移位時間，該公司在碧水一號吃水12m的半潛狀態下將其拖航。在拖航過程中發現，鉆井駁船很穩定，可滿足鉆井時所需要的穩定狀態。于是該公司受到了啟發，后來便把鉆井駁船改裝成了半潛式鉆井平臺。

隨著海洋鉆井技術的發展，固定式鉆井裝置也得到了發展，特別是在近海的石油鉆井裝置。固定式鉆井平臺出現得較早，1911年，世界上第一座固定式鉆井平臺出現在美國路易斯安那州的Caddo湖上。固定式鉆井平臺包括導管架平臺、重力式平臺（水泥重力式、鋼質重力式）、張力腿平臺等。張力腿平臺一般依靠固定在海底的錨鏈系泊固定，是固定式鉆井平臺的一種新形式，可用于鉆井，但更多的是作為采油生產平臺，它是一種垂直系泊的順應式平臺。自1984年世界上第一座由Conoco公司建造的張力腿平臺正式安裝在歐洲北海的Hutton油田以來，張力腿平臺獲得了迅速發展。最近投入使用的張力腿平臺的工作水深已達1250m。張力腿平臺結構型式多樣，但一般與半潛式鉆井平臺相似。目前，海洋工程界正不斷對張力腿平臺的新型式進行探索，以適應不同海上作業條件的要求。

固定式鉆井平臺的另一種新形式是立柱式平臺，其系泊形式和張力腿平臺不同，采用斜線系泊，而且系泊鋼纜不像張力腿平臺那樣具有很大的預張力。

由于風、浪、潮汐、海流等的作用，浮式鉆井裝置鉆井時經常產生鉆井平臺的漂移、搖晃、上下及升沉等問題，鉆頭隨時可能離開井底，鉆出的泥漿返回漏失。當遇到高壓油氣層時，由于大直徑導管的伸縮運動而使其不能再耐高壓等，于是人們設計防噴器以解決此問題，最初使用的簡易水下防噴器，把浮式鉆井技術向前推進了一步。浮式鉆井比較靈活，移位快，能在深水中鉆井，但受風浪海況影響大，穩定性相對較差，給鉆井帶來困難。隨著浮式鉆井技術的不斷進步，升沉補償裝置及張緊器、水下鉆井設備和控制系統等得到了發展，相關設備如水下機器人（ROV）、潛水作業設備、定位系統、水下井口等也有了很大發展。