2.1 概述

海洋油气钻采设施主要包括海洋钻井平台和钻井用船、钻井隔水管和钻杆自动处理系统等。其中，海洋钻井平台和钻井用船包括自升式钻井平台、半潜式平台、导管架平台、张力腿平台、立柱式平台、浮式生产储卸油装置（FPSO）、钻井船与修井船、敷管船和液化天然气（LNG）船。有人将上述平台和钻井用船归为两大类：移动式钻井装置和固定式钻井装置（非移动式）。移动式钻井装置指完成钻井作业后可以移走的装置，固定式钻井装置主要指在海上安装就位后不能移动的装置。前者包括钻井驳船、钻井船、内陆驳船、半潜式钻井平台、钻井模块、坐底式钻井平台、自升式钻井平台，后者包括固定式导管架平台、重力式混凝土平台等。

从海洋油气钻采设施的发展历史可知，最早出现的海洋油气钻井平台是栈桥式钻井平台，海边搭架子式栈桥，基本是陆地钻井的延伸，这是陆地钻机首次步入海洋钻井。在离岸较远一些的地方，由于当时经济、技术等因素的制约，建造栈桥式钻井平台受到了限制，自然就出现了钻井驳船。1932年美国德克萨斯公司建造了第一条钻井驳船Mcbride，进行了人类历史上第一次浮式钻井。由于当时船上装了许多设备物资和器材，在钻井时该驳船就直接坐到海底，从此就沿用这样的方式进行钻井，这就是第一艘坐底式钻井驳船。从此以后，各国设计和制造了不同形式的坐底式钻井驳船。1947年布勒道20号坐底式钻井驳船的使用，标志着现代海上钻井业的诞生。后来由于经济原因，自升式钻井平台开始兴起。滨海的钻井承包商认识到，在同样的水深作业，自升式钻井平台的升降系统造价比坐底式钻井驳船要低得多，世界上第一座自升式钻井平台迪龙一号在1950年问世。同年，出现了第一条钻井船，即Cuss财团建造的Submarex号钻井船。制造第一座半潜式钻井平台的灵感来自于坐底式钻井驳船被拖航移位时给人们的偶然启发，坐底式钻井驳船是半潜式钻井平台的雏形。1962年，壳牌石油公司用世界上第一艘半潜式钻井船碧水一号钻井成功。碧水一号原来是一艘坐底式钻井驳船，工作水深23m。为了减少移位时间，该公司在碧水一号吃水12m的半潜状态下将其拖航。在拖航过程中发现，钻井驳船很稳定，可满足钻井时所需要的稳定状态。于是该公司受到了启发，后来便把钻井驳船改装成了半潜式钻井平台。

随着海洋钻井技术的发展，固定式钻井装置也得到了发展，特别是在近海的石油钻井装置。固定式钻井平台出现得较早，1911年，世界上第一座固定式钻井平台出现在美国路易斯安那州的Caddo湖上。固定式钻井平台包括导管架平台、重力式平台（水泥重力式、钢质重力式）、张力腿平台等。张力腿平台一般依靠固定在海底的锚链系泊固定，是固定式钻井平台的一种新形式，可用于钻井，但更多的是作为采油生产平台，它是一种垂直系泊的顺应式平台。自1984年世界上第一座由Conoco公司建造的张力腿平台正式安装在欧洲北海的Hutton油田以来，张力腿平台获得了迅速发展。最近投入使用的张力腿平台的工作水深已达1250m。张力腿平台结构型式多样，但一般与半潜式钻井平台相似。目前，海洋工程界正不断对张力腿平台的新型式进行探索，以适应不同海上作业条件的要求。

固定式钻井平台的另一种新形式是立柱式平台，其系泊形式和张力腿平台不同，采用斜线系泊，而且系泊钢缆不像张力腿平台那样具有很大的预张力。

由于风、浪、潮汐、海流等的作用，浮式钻井装置钻井时经常产生钻井平台的漂移、摇晃、上下及升沉等问题，钻头随时可能离开井底，钻出的泥浆返回漏失。当遇到高压油气层时，由于大直径导管的伸缩运动而使其不能再耐高压等，于是人们设计防喷器以解决此问题，最初使用的简易水下防喷器，把浮式钻井技术向前推进了一步。浮式钻井比较灵活，移位快，能在深水中钻井，但受风浪海况影响大，稳定性相对较差，给钻井带来困难。随着浮式钻井技术的不断进步，升沉补偿装置及张紧器、水下钻井设备和控制系统等得到了发展，相关设备如水下机器人（ROV）、潜水作业设备、定位系统、水下井口等也有了很大发展。