半潜式平台结构组成
图5-2 半潜式平台组成
半潜式平台（见图5-2）主要结构由三大部分组成：上层平台，沉垫（浮箱），立柱和撑杆。上层平台布置着全部钻井机械、平台操作设备、物资储备和生活设施，承受的甲板载荷通常为3 000～6 000吨，目前的第六代半潜式平台甲板载荷一般为9 000吨左右。一般上层平台为水密性或部分具有水密性的箱形结构，根据布置和使用要求可分为若干层，如主甲板、中间甲板、下甲板等。矩形半潜式平台的沉垫结构，分隔成若干个纵横隔舱，以保证其结构的水密性和强度。在这些分舱中除若干放置机械设备、推进器、油水舱外，均为压载水舱，平台靠其注排水以实现沉垫潜浮作业。立柱由外壳板、垂向扶强材、水平桁材、水密平台、非水密平台、水密通道围壁和水密舱所组成。早期的半潜式平台在立柱之间设有撑杆。一方面，立柱与撑杆一起将上层平台支撑在沉垫（浮箱）上；另一方面，在平台处于半潜状态时提供一定的水线面，使平台获得稳定性。撑杆结构的作用是把上层平台、立柱和沉垫三者联结成一个空间刚架结构，同时有效地将上部载荷传递到平台的主要结构上（立柱、沉垫），并将由风、浪等载荷和其他受力状态（如拖航、沉浮过程）所产生的不平衡力进行有效的再分布。随着半潜式平台结构设计的不断优化，第五代之后的半潜式平台都不设置撑杆。
半潜式平台的定位方式主要有三种：锚泊定位（见图5-3）、动力定位（见图5-4）以及锚泊+动力定位。锚泊定位系统组成相对简单、经济性好，但起抛锚所费时间较长，在一定水深范围内，采用锚泊系统定位。但随着水深的增加，锚泊系统趋于大型化，布置安装变得困难，造价和安装费用猛增。相反，动力定位的初始费用较高，营运费用也高，但定位成本却不会随着水深增加而增加，可以作用在较深海域、海底土质不利抛锚的区域定位作业。动力定位机动性能好，一旦到达作业海域，立即可以开始工作，遇有恶劣环境突袭时，又能迅速撤离躲避。全动力定位系统初始投资和运营成本都比较高。因此，研发者常采用锚泊定位系统与动力定位系统联合定位的方式，即在浅水区作业时采用锚泊定位，在深水区采用动力定位。比如，“海洋石油981”在水深小于1 500米时采用锚泊定位，水深大于1 500米时采用动力定位。这样既能在一定程度上减小锚泊系统规模，又降低动力定位时的运营费用。
图5-3 锚泊定位
图5-4 动力定位
在第四章中已经介绍了动力定位系统，这里主要描述一下锚泊定位系统。
用于海底钻探的半潜式平台由于钻探作业的特点，应稳妥地保持在井口上方。其允许漂移值一般定为水深的3%，在风暴状态，海浪为7～8级时，允许漂移值为水深的5%～10%。为了保持平台处于井口上方，由下列两大部分组成锚泊定位系统：一是保持平台相对于井口的位置和方向的执行机构（设备）；二是测量平台对海底井口相对位置并向执行机构发令的信息处理装置（操纵系统）。
锚泊定位系统的设备由下列主要部件组成：大抓力锚，高强度的锚链，负载锚链的控制和记录设备，就地并遥控的锚机。锚泊点为6～12个，当平台的壳体呈长方形时，通常采用8个锚链线。系统中的锚链有全锚链式、钢索式和钢索-锚链式。依据锚泊定位系统操作的特殊条件及锚链线的特点来考虑选择锚链线。
当海深为200～300米，在半潜式平台上操作时，锚链式锚链线获得优先推广使用。这主要由于锚链线能吸收外力作用的能量，并能限制平台的移动，从而在锚链线负载循环改变的条件下无须开动锚机。
如在平台锚泊定位系统中采用钢索，则必须经常开动锚机。这样就必须依靠测量控制装置自动地操纵锚机。受外力作用的钢索中的峰荷值比锚链高若干倍。应指出，与锚链泊定系统相比，当预紧力值较小时，在有海浪的情况下，钢索泊定系统使平台有较小的移动范围。钢索的优点是：钢索收放比较容易，同时钢索的重量也较轻。
在海深为200～500米时，较多应用钢索锚链式锚链线。这是由于锚链下垂部分很重，只用锚链很难保证平台移动范围。具有钢索锚链式锚链线的锚泊定位系统能将钢索及锚链系统的优点结合在一起。但是，应用组合锚链线使锚机的结构相对复杂。
在选择平台采用何种锚链线时，必须考虑下列情况：
（1）锚链的寿命比钢索的寿命长1倍。在使用中，锚链的检验周期是4～7年，钢索的检验周期约为18个月。
（2）钢索在很大程度上受到振动的影响。甚至在不大的负载下，这种振动会引起钢索的损坏。
（3）在循环负载的影响下钢索趋于捻松，并在连接处渐渐变脆，这样，在起锚时往往会引起钢索的断裂。(https://www.daowen.com)
（4）由于海水介质的电解作用，用灌锌扎结的钢索端容易破裂，可用聚酯树脂扎结钢索端。
（5）在锚泊定位系统的钢索上经常涂防锈油能长期保护钢索。
图5-5 锚系的主要部件
1—锚；2—锚链；3—连接在锚链舱中的锚链；4—短钢索；5—小浮标缆短索；6—保持工位的浮标；7—海面识别浮标；8—小浮标钢短索。
在泊定平台时放出锚链线，以及在钻探结束时起锚，都须使用装有大拉力绞车的专用辅助船。
为了保证锚的最大抓力，可用专用辅助船将锚抛于海底部，然后再由平台上的锚机把锚拉到完全吃入泥土。
强行压入泥土中的死锚尚未获得广泛应用，因为它在技术上还不成熟，并须具有用于下锚的复杂的专用设备，同时又不能反复使用。应用于锚泊定位系统中的锚链强度一般应符合或稍超出苏联船舶登记局分类Ⅰ级的强度，可采用直径为2～3.5英寸的高强度锚链，如由高级优质钢制成的瑞典雷诺斯公司的锚链。
为了显示锚的分布位置，以及为了起锚和抛锚，每个锚头上应带有短钢索（起锚索），其上系以工位浮标或识别浮标。
为了控制和记录拉力，半潜式钻井平台每个锚链线上都装有测力设备。这样可改变锚链线张力，将平台泊定于规定的范围内，并防止锚链线过载。
半潜式平台的锚机与普通船舶的锚机不同。虽然它也是用于完成起抛锚作业，但是主要用来在锚链线中发出或保持拉力，以限制平台相对于海底井口的移动。根据限制平台移动的要求确定锚机的最大拉力值，使锚能足够吃入泥土所需的锚链张力值，从而对锚机最大拉力的选择具有重大影响。排水量为15 000～20 000吨的平台应配置具有150～300吨力最大拉力的锚机。锚机拉力通常不能超过锚链强度的50%。锚机放下（收起）锚链的最高速度取决于应缩短平台进场（退场）的时间。为了保证抛锚速度不超过100米／分，通常锚机应装有规定制动力的动力制动装置。最大起锚速度允许有较大范围的变化，常用最大起锚速度为25～30米／分，但是一些锚机具有很高的速度。锚机可应用电动或液压传动。液压传动是最有发展前途的，因为用它能保证在很大范围内平稳地进行调速。
锚机通常都装有能支持近于锚链断裂负载的带式制动。带式制动主要用于在抛锚时控制速度。为了在抛锚后制动锚链，锚机应装有制动力约等于锚链断裂强度的制链器。在结构上制链装置应采用与链轮相连接的棘轮。
通常可用就地操纵台和遥控操纵台来控制锚机。在用作主要操纵台的遥控操纵台上装有检测设备，利用该设备可监督锚机的工作和调整平台对井口的位置。在遥控操纵台上还装有遥控锚机的机构和记录锚链线上力的设备。集中控制全部锚机可以更有效和更准确地将平台固定于井口上方。
如上所述，可以认为：
（1）当水深为200～300米时，由高强度锚链的锚链线和大抓力锚构成的泊定系统是最常用的泊定系统。
（2）锚泊定位能力取决于正确地选择锚设备最佳的布置方式和锚链线的预紧力值。
（3）平台在一个井位就位（或离位）时，用辅助船和平台本身的锚机完成起抛锚作业，锚机的拉力应能使锚有足够的破土能力。放出锚链的最大速度应与辅助船抛锚的速度相同，为此，锚机应装有动力止链器。为了支撑锚链线的拉力，锚机中应有制链器，并考虑到备用锚链的重量。
（4）为了能有效地调整平台在井口上方位置，锚泊定位系统应设有遥控锚机的集中控制台。
