風暴來襲,海上鑽井平台爲什麼能經受住海浪的衝擊?

1988年7月12日,北海上的“風笛手阿爾發號”石油鑽井平臺出了事故,火焰吞噬了這座平臺。之後的爆炸又把屹立海上12年之久的鑽井臺炸燬。

其實,鑽井平臺除了怕火之外,還是很堅固的,能經受海浪的衝擊。那麼,它是如何做到的呢?一起來看一下吧!

風暴來襲,海上鑽井平臺為什麼能經受住海浪的衝擊?

遼闊的海洋蘊藏著無數的石油能源和礦物寶藏,開發海洋已成為現代高新技術發展的一個很重要的領域。海上鑽井平臺,就是一種進行海上作業的基地。它屹立在海面上,通常有幾千平方米的甲板,上面有各種大型機械設備,如巨型吊車、高高的鑽探井架、各種採礦機器,還有存放儀器和供工作人員生活的房屋等。

風暴來襲,海上鑽井平臺為什麼能經受住海浪的衝擊?

許多人以為,鑽井平臺的下部一定是牢牢地建築在海底岩石上,否則它怎麼能穩穩地挺立在波濤洶湧的海面上呢?

其實,海上鑽井平臺有很多種,它們的固定方式也各不一樣。最早的駁船式鑽井平臺誕生於1937年,駁船上安裝著鑽井設備,作業時將駁船底“坐”到海底,但船體並不全部沉到水下;開採結束後,駁船連同設備上浮,再航移到另一個井位。顯然,這種鑽井平臺只能在淺水處作業。後來出現了沉浮式鑽井平臺,它由立柱支撐在海底,鑽井設備可上下沉浮,因此能適應在幾米到幾十米深的海洋中鑽探。而浮動式鑽井平臺實際是一種特殊的船體,它完全是靠巨型船錨來固定位置(後來又發展成動力定位)。不過,這種完全漂浮在海面上作業的平臺形式,不太可能在氣候易變、風浪強烈的遠海海面進行有效的作業,很容易受風浪影響而停工。

風暴來襲,海上鑽井平臺為什麼能經受住海浪的衝擊?

為了克服以往鑽井平臺抗風浪性差的弱點,人們自然而然地想到了在海上建造固定的鑽井平臺。1947年,在墨西哥灣建成了世界上第一座鋼導管架固定式平臺。固定式平臺雖然穩定性良好,但其耗資巨大,所用材料也十分驚人。目前最大的固定式鋼結構平臺,建在水深,312米處,重達59 000噸,耗資2.75億美元;而最大的鋼筋混凝土平臺總高度達271米,總重達到36.7萬噸,耗資將近20億美元!而且,這種鑽井平臺被固定在一個地點鑽探,利用率受到根本性的限制。此外,固定式鑽井平臺如要向更深的海底進軍,消耗的資金、材料將成倍增加。

有沒有一種更好的鑽井平臺形式,既具有良好的抗風浪性能,又能轉移鑽探地點以提高使用效率呢?鑽井平臺設計師的目光又回到了活動式平臺上,並設計製造出性能優異的半潛式鑽井平臺。

風暴來襲,海上鑽井平臺為什麼能經受住海浪的衝擊?

半潛式鑽井平臺的最大優點就是穩定性好。它由數根立柱將巨大的平臺支撐出水面,長長的立柱深入海水中,下方有浮力很大的巨型浮箱,通過調節浮箱內海水的容量來控制整個平臺的深潛程度,這和潛水艇的原理極為相似。由於浮箱所處的深度位置海水動盪較小,而近海面部分衝擊力較大的海浪對立柱的影響又相當有限,因此大跨度的半潛式鑽井平臺穩定性非常好,足以承受12級以上的大風和20~30米高的海浪。

隨著海上鑽井平臺技術的不斷髮展,一種更新型的張力腿式平臺又出現了。這種平臺在半潛式平臺的基礎上,利用特有的張力腿結構,將平臺臨時錨固在海底基礎上,並充分發揮了鋼製垂直構件耐拉性好的特點,更好地限制了鑽井平臺橫向漂移的傾向,能在近千米水深的海上鑽探。可以預見,海上鑽井平臺的不斷髮展,將為人類開發海洋作出更大的貢獻。


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