鑽井船

鑽井船，英文名：/ Drill Ship，用來在水上鑽井並移位的船。鑽井時漂浮水上，適於深、淺水作業。多將井架設在船的中央，以減小船體搖盪對鑽井工作的影響。具自航能力，無自航能力的稱為“鑽井駁”。

採用錨泊系統或動力定位系統，使船錨碇於海底井口上方進行鑽井的裝置。早期形式為鑽井駁船，多用舊船改裝，只適用於淺海風浪較小的海域。現代鑽井船多為專門設計，全部鑽井和生活設施都在船上，能自航並有向大型化發展的趨勢。移動靈活、適應水深大、可變甲板載荷大，自持能力強。缺點是受風浪影響大、穩定性差。採取的技術措施有：1，設減搖鰭以減輕船的搖擺；2，採用DP動力定位，位置精度可達5米之內；,3，鑽桿和升沉補償裝置等，以適應鑽井船的搖擺、位移和升沉；4，配備水下防噴器，隔水管，採油樹、ROV等水下設備；動力定位系統由聲納發生器、接收器、DGPS，信號傳感器，電子計算機及全迴轉推進器組成。水下井口的聲納發生器發出信號，船底的接收器能測出船的偏移方位和數值； DGPS天線接收的衞星定位信號； 風速儀，測速儀測得的信號一起輸入計算機，計算機運算並自動控制相應的推進器運轉發出推力使鑽井船復位，不需拋錨。

鑽井船可簡單分成3大基本部分，鑽井模塊，動力模塊，生活模塊。鑽井模塊集中在鑽井船中部，主要因為動力定位系統和船舶穩性的影響，水下設備和鑽桿通過船中的開口的月池下放入水。

動力模塊集中在尾部，推進器分佈在船的首尾，為鑽井船航行及鑽井模塊設備提供足夠的能量；生活模塊集中在首部，大型的鑽井船生活區域的可居住容納人數可達200人以上，配備直升機平台；為減少營運費用及加強安全，現階段新式鑽井船主要採取緊湊型設計，雙井架；採用長度90尺隔水管，浮體直徑58英寸；雙7 mm 水下防噴器；可變甲板載荷可達15000噸；工作水深12000英尺。

鑽井船的建造集中期分三個階段：一是1975~1977年，二是1981~1983年，三為1998~2000年（建造數量最多）。現有鑽井船中，船齡為10～15年的佔一半，20～30年的佔一半。2008年全球共有44艘鑽井船，主要分佈在巴西、西非和南亞等地。主要建造國家是韓國和日本。韓國主要有三星重工、現代重工、大宇造船，日本主要是三菱重工、三井造船、日立造船等。設計公司主要有荷蘭MSC公司、Offshore Discoverer公司等。此外，近年來，韓國船企不斷開發設計出新概念船，在海上鑽井設備船開發和建造上已取得國際領先優勢，成為國際海洋油氣設備市場上高技術含量、高附加值產品。如三星重工開發出LNG～FPSO，並從英國的石油公司承接到訂單；其他如大宇造船、現代重工正在着手研發設計新概念船包括：FDPSO船、破冰FPSO船、破冰油船、破冰箱船、雙鑽塔式鑽井船等。 總體而言，在鑽井設備中，目前自升式鑽井平台、半潛式鑽井平台和鑽井船在海洋石油勘探中使用最為廣泛，它們均有各自的特點，比如適用於深海鑽井的主要是半潛式鑽井平台和鑽井船，其中深海半潛式鑽井平台技術從第一代已發展到第六代，目前以第六代為主，適用於工作水深為3,048～3,810米的極惡劣海洋環境，採用動力定位系統；而現有的鑽井船也大多數採用動力定位，適用於1,000多米的水深。所以，深海半潛式鑽井平台主要活躍在英國北海、美國墨西哥灣、巴西、西非、澳大利亞等海域，現有鑽井船主要活躍在巴西海域、美國墨西哥灣和西非海域，而自升式鑽井平台只能活躍於近海海域。 ^[1] 

鑽井船是浮式鑽井裝備，在規範上歸於移動式近海鑽井裝置(Mobile OffshoreDrilling Unit)一類。按船級社的統計，鑽井船是應用較多的移動式裝置：目前約有鑽井船85艘，半潛式平台225座，自升式平台約500座，鑽井駁船50艘，內河(鑽井)駁船80艘，坐底式平台7座，改裝的供應船等約35艘。後4種適用水域有限，不是主流的鑽井裝置。

(一)鑽井船建造階段

鑽井船建造較多的年代有3段，都是適應當時海洋開發的需求、鑽井裝備設計建造的能力以及投資額交集的產物：(1)20世紀70年代中至80年代初；(2)1997—2001年；(3)2009年至今。

對鑽井船來説，以上時代沿革不單單是年代的歷程，也是技術、等級的進步。與半潛式平台相仿，最新設計建造的鑽井船也被稱為第六代產品。

(二)鑽井船設計要求

採用船型鑽井裝置設計(是在滿足了鑽井系統所需的安裝和作業空間、裝載的合理設計前提下)着重於以下幾個方面。

(1)具有較大的甲板裝載能力，可攜帶的鑽桿、套管、油管、泥漿等鑽井消耗品儲備很大，可減少供應船的補給需求，從而降低費用和提高鑽井進程；

(2)具有較強的自航能力，船速也較快，機動性好，便於遷移至新井位；

(3)如有需要，鑽井船可以設計成能儲存石油產品，並如同生產儲油船那樣，能進行初步油氣處理。其他移動式鑽井裝置如自升式平台、半潛式平台都不具備儲油能力。

而鑽井船的缺點也非常明顯，正如前面已經提到的那樣，它在風中的搖擺和漂移都比較大。有人將它與半潛式平台作了比較，認為作為浮體，鑽井船穩定性較差而且定位和減搖要求高，能源消耗大，特別是深水鑽井船作業海況高，風浪流大，安裝着大功率動力定位系統，油耗很大。一位資深石油專家曾感嘆：深水動力定位，那簡直是在燒油。 ^[2] 

現代鑽井船，即所謂第五代、第六代鑽井船最顯著的特點是深水作業能力，超過2500m(8000ft)，達到3000m(10000ft)，3600m(12000ft)。這在技術上要有一系列的創新，如動力定位系統，為適應深水作業的鑽井設備優化，其中最具特色的是雙鑽井系統技術(Dual Activity Drilling Technology)的應用。雙鑽井系統，顧名思義，即安裝了兩套鑽井系統，包括大車、轉盤、泥漿系統等，鑽塔(井架)也要能支撐兩套鑽井系統的作業，一種還是傳統的桁架式結構，尺度寬一些，安裝兩套起吊機構，另一種是新開發的井架結構。 ^[2] 

鑽井船是設有鑽井設備、能在水面上鑽井和移位的船，也屬於移動式鑽井裝置。較早的鑽井船是用駁船、礦砂船、油船等改裝的，現在已有專為鑽井設計的專用船。但缺點是穩定性差，作業效率降低。為了提高穩定性，科學家設計出雙體船、中心拋錨式和舷外浮體等型式。鑽井船由於船身阻力小，移動井位很方便，在鑽井裝置中機動性最好，作業水深大，一般可在水深大於600米的海域鑽探，但也需有相應的動力定位設施。20世紀60年代開始在鑽井船上安裝了動力定位裝置。這種裝置利用安裝在鑽井船底部的檢波器來接受海底聲吶信標發射的信號，通過船上安裝的電子計算機，自動指令船的推進器工作，調整船隻的偏移，使鑽船始終保持在井口上方允許鑽井作業範圍內。世界上最大型深海鑽井船於1995年開始建造，於2000年已經投人使用。該船長165米，總噸位

1.5萬噸，定員130人，船內備有供各種實驗用的研究設備、分析儀器，計算機等，該船的海底鑽井深度可達3500米，建造費用達50億日元。建成後，該船將成為一艘浮動的海上綜合研究中心，並可到各個海域採集地殼樣品。活動式鑽井平台不僅數量增加很快，而且平台的技術性能也有了很大的提高。例如，日本三菱重工業公司為瑞典斯坦納海運公司建造的半潛式平台，能經受速度為每秒51.5米的大風，高達33.5米的波浪和每小時3海里的海流襲擊，能在沒有補給的情況下連續工作100天。

另外，芬蘭為蘇聯建造的世界上第一艘防水石油鑽井船，安裝了一種特殊設備，一旦發現冰山襲來，可迅速撤離井場，並能以13節的速度航行。格洛瑪·挑戰者號鑽的探船能在7千米深的海上，依靠電子計算機控制的動力定位設備，使鑽探船始終保持在所確定的井位上方一定範圍內；利用聲吶自導的再進鑽孔裝置，使鑽探船可以在一個鑽探地點，10多次更換磨損的鑽頭，繼續進行鑽探，大大提高了鑽井的深度。目前海上石油鑽探最深的探井，已能鑽到海底下6.963千米。世界各國的鑽井船已超過100艘，新問世的鑽井船排水量不斷增加，鑽井設備貯存更多，同時提高了深水作業能力。 ^[3] 

鑽井船的主要優點：①自航式鑽井船調遣迅速，移動性能好，而且航速較高；②水線面積較大，船上可變重量的變化對鑽井船吃水的影響較小；③儲存能力較大，海上自存能力強；④工作水深大，如採用計算機控制的推進器的自動定位鑽井船，工作水深不受限制；⑤可以採用舊船改造，節省投資。

鑽井船的主要缺點：①受風浪影響大．對波浪運動敏感．穩定性差，對鑽井作業不利；②工作效率較低，只適宜在海況比較平穩的海區進行鑽井作業；③甲板使用面積小；④動力定位鑽井造價較高。 ^[4] 

鑽井船發展趨勢：①設計工作水深將明顯增加。預計未來20年內，鑽井船的目標水深將達4000～5000m；②裝備先進、高精度、大功率的動力定位系統(DPS-3)；③裝備大功率超深井鑽機，目標鑽井深度在10668m(35000ft)以內。預計在未來20年內，鑽井船的鑽井深度能力將突破15000 m；④採用高強度鋼和優良的船型及結構設計，總排水量與總用鋼量的比值進一步提高；⑤具有良好的安全性能、抗風暴能力和全球全天候的工作能力，自持能力長。 ^[4] 

為減小風浪對鑽井作業的影響，採取的主要技術措施有：①設減搖水倉以減輕船的搖擺；②採用中間錨泊系統，船中間有一個可轉動的大圓筒，筒上安鑽機、井架等，筒下用錨鏈與海底連接，船可圍繞圓筒旋轉，使之常處於迎風迎浪的位置以減少船的搖擺和位移；③安裝一套水下器具，包括柔性接頭、伸縮鑽桿和升沉補償裝置等，以適應鑽井船的搖擺、位移和升沉；④安裝動力定位系統，使鑽井船在惡劣海況條件下可以保持同定位置。 ^[4]