1．目的及意义

一、半潜式平台研究的目的及意义

1.半潜式平台国内发展的意义

海洋占地球总面积达到百分之七十一，平均水深超过3500米，储存着大量的石油，天然气等能源资源以及其他资源。对海洋的开发以及利用是人们所需要面临和关心的重大课题。从十九世纪末开始，美国就开始通过建造钻井来开采海洋石油，自此海洋石油开采技术不断发展，到了20世纪中期，就已经开始大规模海底石油开采，并且随着开采不断的深入，油气资源的开采与发现也在逐渐由浅海向深海发展，海洋石油开采的钻井深度也在逐渐增加。随着深海作业愈来愈多，传统的底座式平台，重力式平台，导管架平台，自升式平台这些多用于浅海区域的采油平台显得不太适用，半潜式钻井平台还有钻井船就逐渐成为深海钻井的主要选项。而相较于钻井船，半潜式平台不论是对恶劣海洋环境还是波浪的运动影响适应能力还有甲板的载荷能力都要优于钻井船。我国海洋面积达到了三百万平方公里，海岸线长度为1.8万平方公里，居世界第四位，拥有巨大的海洋资源。然而我国对于石油天然气等资源进口的依赖却在逐年加深。所以，半潜式平台的开发是具有积极意义的。

2.半潜式平台国内研究发展的现状

我国油气开采已经发展了四十年左右，尽管我国在这些年里不断的发展海洋油气开采技术，但是距离世界顶尖国家相比我们之间还存在着巨大的差距。在深海半潜式钻井平台技术方面差距更大。从设计以及技术方面，我国技术水平很薄弱，很多设计概念与基础设计都只能从国外购买。虽然现阶段我国已经可以建造部分中低端平台，但是高技术水平的半潜式平台却无法建造^[1]。目前国内没有企业具备建造水深超过3000米的海洋石油开采技术^[2]。但是南海重大油气资源的发现，我国已经逐渐把深海半潜式钻井平台技术的发展提上日程。而作业水深超过3000米，钻井深度超过9000米的深海半潜式钻井平台也将成为主要的深海油气开采设备。我国的深海半潜式钻井平台的设计和建造都起步较晚，这主要是受到我国海洋油气开采作业水深的影响，目前国内企业中尚不具备作业水深超过3000m的海洋油气开采技术。由于我国南海深海区域内有重大油气资源发现，我国已经逐渐把深海半潜式钻井平台技术的发展提上日程，作业水深 3000m 以上、钻井深度超过 9000m 的深海半潜式钻井平台将逐渐成为深海油气开采的主要装备。2011年5月23日，中国海洋工程装备制造业标志性工程、国家科技重大专项标志性装备之一——3000 米深水半潜式钻井平台“海洋石油 981”成果汇报会暨命名仪式在上海隆重举行。直到2012年9月4日，“海洋石油981”号开始为Husky Energy 钻探荔湾3-11井。该井为“海洋石油981”钻探的第四口井，也是为外国公司钻探的首井，前三口井均由中海油自费钻取。荔湾3-11探井是四口井中最深的一口，所在海域水深2450米。钻井深度目标就可以达到753米。“海洋石油981”是中国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台，最大作业水深3000米，钻井深度可达12000米，平台自重超过3万吨；从船底到钻井架顶高度为136米，相当于45层楼高。“海洋石油981”的建成，填补了中国在深水钻井大型装备上的空白，使我国深水油气资源的勘探开发能力和大型海洋装备建造水平跨入世界先进行列。

3.半潜式平台国外研究发展现状

目前，欧美国家在半潜式平台的设计方面，作为海洋油气开采的先驱，研究海洋平台接近百年历史，在设计行业具有垄断地位。其中具代表性的是 Davenport^[5]、Iskender Sahin^[6] Gomatliinayagam^[7] 等学者通过现场实测、风洞试验 和数值模拟等方法对海洋平台风荷戟及其引起的动力特性进行了研究，并将强风观测记录通过傅立叶变换转换为风速的功率谱曲线，建立起数学表达式，为后续学者研究 奠定了基础。人先今世界上先进的半潜式平台建造技术主要集中在加拿大，荷兰。美国等国家，而建造市场则主要由中国，韩国，新加坡还有巴西瓜分。中国与巴西则掌握着中低端制造技术。深海半潜式平台建造周期较长，工程较大，但是掌握高端技术的公司较少并且主要集中在韩国，随着建造任务的逐渐增减，部分建造任务逐渐向中国，新加坡还有巴西转移。

4.半潜式平台发展趋势

海洋油气资源开采技术发展到现在，已经有50多年的历史，这50年来，各国浅海油气开采作业的技术水平已经相当成熟，而随着海洋油气开采的日益扩大，油气开采逐渐由浅海领域向深海领域发展，深海油气开采越来越普遍，深海钻井平台技术也更加受到重视。尤其是进入到21世纪之后，石油价格一路上涨，深海油气开采也进入了一个高潮时期。根据资料显示，尽管深海半潜式钻井平台的数量与20年前的海洋油气开采黄金时代存在差距，但是投入资金已经基本持平，深海半潜式钻井平台也朝着高技术含量和高附加价值的方向发展^[3]，目前的深海半潜式钻井平台，无论是钻井作业稳定性还是水下作业深度，都有了一个较大的发展，这也表明了深海半潜式钻井平台的发展前景广阔，在世界海洋油气资源的开采中发挥了巨大作用。深海半潜式钻井平台在今后深海油气资源开采中具有重要的作用，但是深海半潜式钻井平台的设计技术和建造技术都要求较高，投资资金也相对较高，目前我国在深海半潜式钻井平台技术方面还存在欠缺，尤其是对于深海半潜式钻井平台的自主研制开发。为了解决目前经济发展正在面临着的能源危机，更好的开采海洋中的油气能源，我国正在大力发展深海油气开采技术，加大对于深海半潜式钻井平台的研发力度，这将在一定程度上促进我国深海勘探开发技术的发展。
5.半潜式平台风载荷数值模拟的必要性

半潜式海洋平台研究是一项巨大的系统工程，风载荷是海洋平台的主要载荷之一，对平台的海上部分有着重大的影响目前国内外研究海洋平台风载荷的常用方法主要有现场观测，数值模拟和风洞实验。对深水平台风载荷的研究始于20 世纪80年代。我国深水工程起步较晚，缺少深水环境时海洋平台的风载荷的现场观测数据， 因此 ，对海洋平台风载荷问题的研究仍以数值模拟和风洞实验为主。目前国内外海洋移动式平台的稳性衡准都是采用所谓的“气象衡准”，即吧平台在海上所受的载荷用风载荷表示出来。而将波浪对平台的影响以及其他因素考虑在稳性衡准数种。所以风载荷的确定对海洋平台的安

全性还有经济型都有重要影响。