我国半潜式钻井平台发展
我国半潜式钻井平台的研究始于20世纪60年代中期。20世纪70年代初，为捍卫国家海洋主权，全面开发我国深海油气资源，国家急需一批在水域较深、海况恶劣环境下，能进行油气资源开发的海上钻井装备，半潜式钻井平台进入研发阶段。
我国从20世纪60年代中期开始研究的半潜式钻井平台，是由中国船舶及海洋工程设计研究院、地质部上海海洋地质调查局和上海船厂联合研究、设计、建造的我国第一艘半潜式钻井平台“勘探3号”。1984年7月该平台正式交付地质部上海海洋地质调查局使用。该平台作业水深35～200米，最大钻井深度6 000米，建成后立即投入到东海油气田的勘探工作中，陆续发现了“平湖”等许多高产油气井，曾创出钻井深度达5 000米的纪录，为中国东海油气田的开发作出了重大贡献，获得了国家科学技术进步一等奖、中国船舶集团有限公司科技进步特等奖等重大奖项。
此后，随着我国海洋石油勘探向深海发展，我国半潜式钻井平台迅速进入第五代、第六代型号的研发。受中海油委托，2006年中国船舶及海洋工程设计研究院开展“海洋石油981”深水半潜式钻井平台的设计，2008年4月28日上海外高桥造船有限公司开工建造，2010年2月26日“海洋石油981”出坞建成交船。“海洋石油981”钻井平台是中国首座自主设计建造的、整合了全球先进的设计理念和最新装备的第六代深水半潜式钻井平台，最大作业水深3 000米，最大钻井深度可达10 000米，总造价近60亿元。该平台的研发成功，标志着中国在海洋工程装备领域自主研发能力的提升，增强了国际竞争能力。2012年5月9日，“海洋石油981”在南海海域正式开钻，中国海洋石油工业的深水战略迈出了实质性的步伐。2014年，“海洋石油981”获得国家科学技术进步特等奖。
“海洋石油982”平台是中海油田服务股份有限公司投资建造的深水半潜式钻井平台。该平台于2015年7月1日在大连船舶重工集团海洋工程有限公司正式开工建造，挪威埃捷力海洋工程集团提供详细设计和钻井包，2018年3月14日，该平台正式交付使用，最大钻井深度9 144米，可在1 500米水深海域内从事海上石油、天然气的勘探开发作业，是国内先进的第六代钻井平台，具备水下设备、采油树操作和服务能力。
“蓝鲸1号”半潜式钻井平台，由中集来福士海洋工程有限公司（以下简称“中集来福士”）建造，于2017年2月13日交付使用，最大作业水深3 658米，最大钻井深度15 240米，适用于全球深海作业。“蓝鲸1号”配置了高效的液压双钻塔和全球领先的DP-3闭环动力管理系统，可提升30%作业效率，节省10%的燃料消耗，具备第七代半潜式钻井平台的主要技术指标，代表当今世界海洋钻井平台设计建造的最高水平，将我国深水油气勘探开发能力带入世界先进行列。2018年12月，该平台获得第五届中国工业大奖项目奖。
深水半潜式钻井平台的开发进一步完善了我国深水钻井装备梯队的建设，标志着我国在海洋工程装备领域已经具备了第七代半潜式钻井平台的研制能力，增强了国际竞争力，进一步提升了我国深海油气开发的能力。
1.“勘探3号”半潜式钻井平台
20世纪60年代末，我国东海海域海上油气开采已开始起步，为摸清油气蕴藏，原有自升式钻井平台作业水深已不适应要求，1970年4月，国务院业务组决定自力更生设计建造一座海上石油钻探平台。
由上海海洋地质调查局、中国船舶及海洋工程设计研究院和上海船厂组成的“三结合”设计团队，开启了我国自行设计建造半潜式钻井平台的艰难历程。设计团队以发展我国海洋工程为己任，历经11年多的探索创新，为成功设计建造半潜式钻井平台作出了重大贡献，使我国成为国际上少有的能够自主设计建造半潜式钻井平台的国家之一，在我国海洋工程发展的历程中留下浓墨重彩的一笔。
设计团队经过10个月的努力，比较船型的优缺点后，选择了半潜式，并提出了单体中心抛锚、矩形半潜式、圆形半潜式、矩形自升半潜式和中字形自升半潜式等五种船型和四种机电配套方案。
1974年10月，在国家计委召开的方案设计审查会议上，决定选用矩形半潜式船型方案，新建一条钻井平台。设计团队期望着在即将到来的设计工作中贡献自己的智慧和精力，为国家海洋油气开发尽力。
由三个单位组成的“三结合”设计组可能造成技术责任不清，导致设计任务难以贯彻。中国船舶及海洋工程设计研究院设计团队决定主动承担技术责任，向该院领导表示承担这条船的设计责任。在该院领导决定由中国船舶及海洋工程设计研究院承担设计责任后上报。上级主管部门于1978年决定解散“三结合”设计组，对三个单位的责任做了分工，由中国船舶及海洋工程设计研究院承担平台技术性责任。事后设计团队的成员感慨地说：“当时我们这些人心中确实是下了承担责任的决心，任何困难也动摇不了，直到把该平台搞出来。”
半潜式钻井平台是我国第一次设计建造，设计方法无前例可循，设计团队深入分析，敢于开创，又精心计算，反复检查校对，确保平台具有足够的强度、稳性以及优良的运动性能。
1979年11月底，上海船厂动工，揭开了我国第一艘半潜式钻井平台建造的序幕。但是研发的过程依然艰难。尽管设计团队对自己的设计信心满满，但有关各方均因是首次接触这一船型，不免在船体强度和稳性方面对该院的设计存有疑虑，质疑之声一度影响了用户对自行设计建造半潜式钻井平台的信心，有关单位曾建议不造平台或向国外购买图纸。面对这些质疑，该院领导组织召开了两次大规模的设计复查，着重检查了稳性和强度，结论均符合要求。
1981年11月，地质部邀请美国一家船舶顾问公司董事长和巴西一家工程公司总经理来沪就“勘探3号”有关技术问题进行座谈讨论。他们都是资深工程师，在参阅图纸和听取介绍后，做出的结论是：“‘勘探3号’是一个较好的设计，同目前世界上正在建造的半潜式平台的水平是相当的，结构强度是足够的。”挪威船级社和美国船级社经过初审，也认为稳性和强度是符合要求的。
1983年4月初，有关部门又请了另一位国外半潜式平台专家到上海船厂去看了一下正在建造的“勘探3号”，该专家却立即断言：“这条船要翻的。”于是掀起一场风波，因为他不仅同船厂陪同接待的工程师讲，而且还向国家经济贸易委员会机械局的领导同志讲，瞬时闹得满城风雨，以致机械局局长特地打电话到上海来问相关设计人员是怎么回事。“勘探3号”设计人员反复研究，确信计算是正确的，决定约请这位专家面谈。问他何以断言此船要翻，想不到他的回答竟是：“凭我的直觉。”令在座的人大为惊愕。设计人员当即指出，这样的论断是没有道理和科学依据的，也是武断、不负责任的。最后在有力的论据面前，这位专家表示愿意收回自己的观点，并负责消除影响。
设计团队的成员都有参加多艘工程船舶设计的经历，掌握了一定的工程船舶设计的内在规律，加上对设计半潜式钻井船的责任心和荣誉感，因此对每一项技术都精心研究，反复推敲，多有创新。其中突出的有以下两点：
一是“勘探3号”同国外同类型半潜式平台的船型比较，其最主要的特点是上平台采用双层甲板封闭式结构。一方面，它的好处是增加了舱内可供安装设备使用的甲板面积，腾出的上层露天甲板可供钻井作业使用；另一方面，箱形结构的上平台能充分地增加总强度，十分有利于提高结构强度。
二是对于半潜式钻井平台来说，结构设计特别是节点的处理极为重要，既要考虑结构的连续性，尽可能地减少和避免应力集中，又要考虑方便施工。“勘探3号”有26个各具特色的大节点。例如，水平桁撑相交处设置了球形节点，以减小水流阻力和波浪拍击的影响；艏部端斜撑以及立柱同上平台的连接处设置托架结构，有助于结构的过渡；端部及中间斜撑同立柱连接处采用由圆过渡到方的形式，保证了内部构架的连续性；中立柱同沉垫的连接同样采用由圆过渡到方的形式，保证了内部构架的连续性。为进行结构总强度分析，建立了空间钢架有限元计算程序。大量的分析计算表明，平台的总强度和局部强度是足够的，疲劳分析的结论也是符合要求的。平台的结构设计通过中国船级社和美国船级社的严格审查，并在验船师的监督下进行建造。事实表明，平台交付使用30多年来，经受了各种恶劣环境条件的考验，主要结构始终保持完好的状态，安全可靠。
设计团队团结一心，群策群力，重大问题集体讨论，无论是选择半潜式船型，还是表态愿承担技术责任；无论是面对质疑声浪的对策，还是与外方技术观点分歧处理，都是依靠团队的力量战胜困难。设计团队的成员虽然大都年轻，但他们都参加过多项产品设计，已是各专业的技术骨干。同时，上海海洋地质调查局和上海船厂密切配合，各专业分工把关，各显才智，以保证设计的重量。
1982年初，在“勘探3号”主船体结构已基本建成情况下，中央有关部委决定提升“勘探3号”的技术性能。根据当时国内钻井设备建造尚处于起步阶段的现实，决定引进钻探设备和水平器具，修改“技术任务书”。对此，设计团队不仅没有怨言，反而为设计的平台具有更好的作业性能而欣喜，立即投入图纸资料的修改，及时配合建造进度。
建成的“勘探3号”整个装置由箱式甲板平台、大型立柱、潜艇式沉垫，以及井架、上层建筑和直升机平台构成。从沉垫底部至平台的上甲板高35.2米，相当于一座12层的高楼，至井架顶部总高近100米，总长91米，总宽71米，工作吃水20米，6根“立柱”（每根直径9米、高25米），工作排水量21 991吨，工作水深35～200米，最大钻井深度6 000米。
上海船厂投入大量技术力量，建立了严格的重量保证制度，实施了大量的培训和考核，采取了一系列工艺措施，完成了主体结构总装、井架整体吊装和大量钻探设备的安装调试，其间采用的浮力顶升合拢工艺为世界创举，荣获国家相关奖励。该平台于1984年6月15日建造完工，进行倾斜试验，并于1984年6月25日出海进行抛锚定位作业及沉浮作业试验。
“勘探3号”的海上试验与一般运输船舶不同，半潜式平台需长距离拖航、抛锚定位和压载沉浮作业等，船厂也是第一次遇到。根据协商，平台的拖航装载、沉浮作业压载程序、抛锚定位试验以及遇到台风时的应急措施均由中国船舶及海洋工程设计研究院提出。
1984年6月中旬，正当“勘探3号”设计团队正在忙碌地进行试航前的最后扫尾工作时，“勘探3号”平台长忽然提出，为和实际作业状况相符，在试航中要安装相同数量的钻井器材，这是原试验大纲中没有的。设计团队按这一要求在平台上安装了约870吨的钻井器材，这样，在“勘探3号”试航中，加上油水和其他各种物资的总重量超过2 300吨。海洋地质调查局一位工程师望着这么多东西装上平台，颇有感触地说：“这样的话，开钻是没有问题了。”平台在大海上被拖航时，是那样的平稳，半潜以后更加平稳，在8～9级的大风浪中，摇摆只有±2度，所有人都吃得下、睡得好，这个时候，人们终于对于“勘探3号”的稳性完全放心了。
设计团队的人员上船后分散到船上各处，密切关注船上的动态和设备的运转情况，同船厂、用户以及承担拖航和抛锚定位作业的上海打捞局的施工人员密切配合，完成了各项试验任务。
在沉浮作业试验进行中，忽然得到台风即将袭来的消息，由此引起船上不少人的担心。在试航领导小组召开的紧急会议上，具有丰富经验的设计人员坚决主张下潜抗台，平台的稳性和锚泊系统完全没有问题。此举得到了海洋地质调查局参试人员和平台长的支持，随船参加试航的上海市国防工办的一位处长也表示支持。尽管“勘探3号”平台并没有受到台风的正面袭击，只是擦肩而过，然而，经过这一场考验，大大增强了各方对“勘探3号”平台的信心。
1984年7月7日，“勘探3号”在返航途中举行交船仪式。11月中旬“勘探3号”在温州东沿海“灵峰1＃”举行试钻作业，作业水深90米，井深2 808.8米，顺利完成了拖航、下潜、钻井、固井、测试、起抛锚、起浮等全过程试钻任务（见图5-6）。
图5-6 “勘探3号”平台试油成功
1985年10月至1986年在浙东海域水深100米处，“勘探3号”进行“天外天一井”钻探，发现油层，对进一步选定重点勘探区起到重要作用。其间遇到7～8级大风，阵风9级时，船横摇±2度以内，漂移＜5米，升沉1米，完全满足钻井作业要求。此后在东海不断发现有开采价值的油气田，诸如“天外天”“平湖”“春晓”“残雪”“宝云亭”等油气田，其中著名的“平湖”油气田已开采多年，为江、浙两省和上海市提供了丰富的油气资源。事实证明“勘探3号”是一艘十分好用的钻井平台，为我国海洋油气资源的勘探开发作出了贡献。
图5-7 “勘探3号”半潜式钻井平台获得国家科学技术进步一等奖
“勘探3号”半潜式钻井平台建成投入使用后，先后荣获1983年中国船舶工业总公司重大科技成果特等奖、1985年国家科学技术进步一等奖（见图5-7）、1986年度国家重量金质奖等；“勘探3号”建造中的水上合拢“浮力顶升法”具有独创性，“浮力顶升法”合拢工艺获1982年交通部重大科技成果一等奖、1983年国家级发明奖二等奖，还获得香港地区“何梁何利”奖等。
“勘探3号”建造成功，是我国能够集中力量办大事的一个事例。从国务院的顶层设计、有关部委领导的关键性参与到所有研发单位的通力合作，为一个共同目标任务而不懈努力。据文件记载，由部委和上海市召开的协调会就有5次，其中一次有54个单位参加。特别是当研发过程中遇到“拦路虎”时，都是部委指导清除，充分体现了国家意志不可动摇，也表征了我国体制的优越性。
2.“海洋石油981”半潜式钻井平台
1990年代，世界上海洋油气开发持续向深海发展，相应地以作业水深为主要指标的第五、六代半潜式钻井平台在21世纪之初问世，最大作业水深达3 052米，作业海域大为扩展，经济效益可观。与此同时，我国海洋油气开发也逐渐向深海海域发展，特别是南海海域海权斗争激烈，南海深海海域油气开发亟待进行。以中国工程院院士曾恒一为代表的海洋油气行业领导审时度势，提出研发作业水深3 000米半潜式钻井平台的动议。我国有关部委高度重视，指定中海油承担国家863计划《3 000米水深半潜式钻井平台关键技术研究》课题，国防科学技术工业委员会（以下简称“国防科工委”）于2002年布置中国船舶及海洋工程设计研究院与上海外高桥造船有限公司联合承担《新型多功能半潜式钻井平台研制》课题，目标是为“十一五”期间能够自主设计建造深水半潜式钻井平台做好前期关键技术研究。各承担单位均投以大量科技力量，以国际上第五、六代半潜式钻井平台为目标船型，精心研究，于2005年完成课题研究。中海油依据研究成果制订了深海钻井平台的主要技术指标，包括如下几方面：
（1）作业海域为海况较为恶劣的我国南海。
（2）作业水深3 000米。
（3）最大甲板可变载荷为9 000吨。
（4）动力定位等级为DP-3。
（5）电站功率为单台5 530千瓦。
（6）井架系统为一个半井架天车补偿。
中国船舶及海洋工程设计研究院和上海外高桥造船有限公司于2005年完成了目标平台的初步设计和建造方案。
2006年，在曾恒一院士总体策划下，由中海油研究总院有限责任公司（以下简称“中海油研究总院”）牵头，联合国内优势资源，如中国船舶及海洋工程设计研究院、上海交通大学和中国科学院力学研究所等，成立了140人的技术攻关项目组。技术攻关项目组主要成员在中国船舶及海洋工程设计研究院封闭式办公3个月，对世界主流半潜式钻井平台设计公司，如瑞典GVA、美国F＆G、挪威Aker Solutions和荷兰Gusto MSC等设计的半潜式平台进行梳理分析，解决了深水半潜式钻井平台总体配置原则、设计环境、定位配置、结构形式（上部立柱、下部浮箱）、井架形式、钻井能力等一系列关键技术问题。(https://www.daowen.com)
当时我国海洋油气开发主要集中在浅水海域，对深水海域浮式平台的定位方式几乎没有概念。在初步确定深水半潜式钻井平台主尺度和结构形式后，在上海交通大学海洋工程水池开展了模型试验。由于当时国内尚无海洋工程深水试验池，项目组克服了在浅水池中开展深水半潜式钻井平台模型试验的技术难题。上海交通大学海洋工程深水池建成后，又对深水半潜式钻井平台开展了一系列模型试验。通过多方案的比选和论证研究，项目组认为锚泊定位应用的极限水深为1 500米，超过1 500米采用动力定位，从而确定了“海洋石油981”平台采用动力定位和锚泊定位混合定位方式。
项目组经过充分讨论分析，按技术和经济最优的原则，完成了一个完全自主的概念设计方案。回忆那段经历，中海油研究总院技术研发主任感慨地说，“海洋石油981”概念设计方案是在黑暗中摸索，在摸索中前行，每走一小步就会碰到问题，正是解决了这一个个问题，最终见到了曙光。
2006年中海油在项目组工作的基础上确定了以“Exd”船型的基本设计为基础进行扩展基本设计。以中国船舶及海洋工程设计研究院研究人员为主组成的前期深化研究联合项目组，在中海油曾恒一院士的支持下，到国外对第五代、第六代深海半潜式钻井平台的方案进行考察分析和研究，选定原始设计方案并提出新的优化设计方案。该院研发团队负技术责任，面对时间紧、任务重、压力大等困难，认真钻研，深入进行专项分析，集合各方技术力量，攻坚克难，顺利完成了前期的研究任务。
在接下来的详细设计及生产设计阶段，承担“海洋石油981”设计建造任务的大团队“战场”转移到中国船舶及海洋工程设计研究院和上海外高桥造船有限公司。“海洋石油981”项目大团队通过集中办公、共享三维平台设计信息等方式，针对平台的相关设计难点进行逐个攻关，将可能产生的问题消灭在萌芽状态。当时，“海洋石油981”的性能较前期设计已有大幅升级，下浮体及上浮体双层底中各种设备与管线非常多，以至于泵舱、推进舱被布置得密密麻麻，如同迷宫一般。为了减少建造过程中的误差，并减轻平台自身重量，中国船舶及海洋工程设计研究院进一步加大了与上海外高桥造船有限公司的合作力度，利用三维平台设计，在生产设计模型发到船厂车间之前就解决大部分技术问题，以降低返工率，确保船厂顺利施工。此外，为了更高效地解决平台建造过程中的问题，突破技术瓶颈，团队还建立了周会、月例会和高层协调会制度，通过列“问题清单”的方式汇总问题，落实责任，促进高效作业。遇到棘手问题，团队则会组织“头脑风暴”活动，广泛征集解决问题的办法。针对平台减重问题，团队通过征求建议、集思广益，最终决定在直升机平台建造中以铝合金替换钢材，优化管线布置，从而成功实现了减重目标。
设计团队集中各方面力量发挥团队的智慧和积极性，群策群力，在深水半潜式钻井平台总体设计、结构强度及疲劳分析、动力定位和锚泊定位、平台系统集成以及抗台风预案等方面突破了多项关键技术难关。在设计过程中，建立了深水半潜式钻井平台设计体系；基于DP-3和南海特定环境对动力设备冗余的要求，建立了考虑运动性能、气隙、可变载荷、稳性及定位能力等平台综合性能的主尺度和总布置优化设计技术；基于平台安全完整性等级和安全逻辑性分析，提出了深水半潜式钻井平台的中央控制协调集成设计方案，采用全数字化控制系统，实现了深水半潜式钻井平台规模巨大的集成控制。
2008年4月28日“海洋石油981”正式开工建造，2011年5月开始海上调试、试航，年底顺利交船（见图5-8）。该平台总长114.07米，宽78.68米，高112.3米。浮箱长114.07米，宽20.12米，高8.54米。作业吃水19米，生存吃水16米，拖航吃水8.2米。最大作业水深3 000米，最大钻井深度10 000米。生存时可变载荷9 000吨，自航能力最大9节。选用DP-3动力定位系统，1 500米水深内锚泊定位，入级CCS和美国船级社双船级。
图5-8 “海洋石油981”平台在南海首钻
在试航过程中，2011年6月23日下午4时许，上海外高桥造船有限公司“海洋石油981”项目组给中国船舶及海洋工程设计研究院领导打电话：根据中央气象台的预报，强热带风暴“米雷”正朝着我国闽浙沿海一路北上，中心最大风速11级以上（约40米／秒），要求中国船舶及海洋工程设计研究院设计人员必须在当天为正在海上作业的“海洋石油981”做好防台风预案。
此时，“海洋石油981”正在舟山附近海域进行水下推进器的安装作业，尚不具备自航能力，加之已用12根锚链锚泊定位，也无法在短时间内进行拖航撤离、回港避风。根据中海油的应急预案，所有海上作业人员须第二天中午前后全部撤离完毕，平台必须按照台风海况完成压载和锚泊定位。为此，船厂、船舶所有人项目组领导要求设计人员在当天连夜完成台风工况下的压载预案、稳性分析和抛锚方案的设计。
“米雷”是“海洋石油981”出海以来遇到的首次强热带风暴考验。接到电话后，中国船舶及海洋工程设计研究院成立了抵御“米雷”设计预案的“党员突击队”。接到任务后，他们二话不说，立下“军令状”：午夜12点之前完成海上项目组所需的计算和分析，确保平台在第二天天亮前配载到强热带风暴吃水，确保锚链释放方案满足抵御“米雷”的要求。
面对成堆的问题，大家科学分工，分头行动，优化流程，密切配合，达成一致。整理数据、汇总结果、编写报告，紧张而有序地忙碌后，中国船舶及海洋工程设计研究院“海洋石油981”项目组所需要的计算分析报告全部完成，在深夜最后一份传真发出并确认对方收到后，大家才动身回家。
2011年6月26日清晨，“米雷”离开江浙沿海，气象部门解除了台风警报。平台经受了考验，安然无恙。这次紧急任务的顺利完成，很好地体现了中国船舶及海洋工程设计研究院党员创先争优的干劲和先进性。
2011年年底，“海洋石油981”在上海正式交付。该平台的顺利交船不仅填补了我国在深水钻井特大型装备项目上的空白，更是我国船舶工业和海洋石油工业发展史上的一个重要里程碑，标志着我国海洋装备建造水平和深水油气资源的勘探开发能力进入了世界先进行列。“海洋石油981”项目开创了6个世界首次：首次采用南海200年一遇的环境参数作为设计条件，大大提高了平台抵御环境灾害的能力；首次采用3 000米水深范围DP-3动力定位、1 500米水深范围锚泊定位的组合定位系统，对平台节能模式进行了优化升级；首次突破了半潜式钻井平台可变载荷9 000吨，为当时世界半潜式平台之最，大大提高了远洋作业能力；首次成功研发了世界顶级高强度R5级锚链，引领国际规范的制定，也为国内供货商走向世界提供了条件；首次在船体的关键部位安装了传感器监测系统，为研究半潜式钻井平台的运动性能、关键结构应力分布、锚泊张力范围等建造系统的海上科研平台，为中国在半潜式钻井平台应用于深海开发方面提供了宝贵的设计依据；首次采用了先进的安全型水下防喷器系统，紧急情况下可自动关闭井口，能有效防止事故的发生。
该项目还创造了10个国内首次：中海油首次拥有第六代深水半潜式钻井平台船型基本设计的知识产权，通过基础数据研究、系统集成研究、概念设计和详细设计，使国内形成了深水半潜式钻井平台自主设计的能力；首次应用6套闸板及双面耐压闸板的防喷器、防喷器声呐遥控和失效自动关闭控制系统，以及3 000米水深隔水管及轻型浮力块系统，大大提高了深水水下作业安全性；首次建造了国际一流的深水装备模型试验基地，为在国内进行深水平台自主设计、自主研发提供了试验条件；首次完成世界顶级第六代的深水半潜式钻井平台的建造，使国内海洋工程的建造能力跨入世界最先行列；首次成功研发液压铰链式高压水密门装置并应用在实船上，解决了传统水密门不能用于空间受限、抗压和耐火等级高、布置分散和集中遥控的难题，使国内水密门的结构设计和控制技术处于世界先进水平；首次应用一个半井架、防喷器和采油树存放于甲板两侧、隔水立管垂直存放及钻井自动化等先进技术，大大提高了深水钻井效率；首次应用了远海距离数字视频监控应急指挥系统，为应急响应和决策提供更直观的视觉依据，提高了平台的安全管理水平；首次完成了深水半潜式钻井平台双船级入级检验，并通过该项目使中国船级社完善了深水半潜式钻井平台入级检验技术规范体系；首次建造了全景仿真模拟系统，为今后平台的维护、应急预案制订、人员培训等提供了最好的直观情景与手段；首次建立了一套完整的深水半潜式钻井平台作业管理、安全管理、设备维护体系，为在南海进行高效安全钻井作业提供了保障。
“海洋石油981”平台建成后多次在南海海域开展深海钻探作业（见图5-9）。2012年5月9日，“海洋石油981”平台在南海海域正式开钻，是中国石油天然气集团有限公司首次独立进行深水油气的勘探，标志着中国海洋石油工业的深水战略迈出了实质性的步伐。2014年7月15日，“海洋石油981”平台结束在西沙中建岛附近海域的钻探作业，按计划顺利取全取准了相关地质数据资料。2014年8月30日，“海洋石油981”平台在南海北部深水区陵水17-2-1井测试获得高产油气流，是中国海域自营深水勘探的第一个重大油气发现，同时该平台获得2014年国家科学技术进步特等奖（见图5-10）。2015年12月2日，由海洋石油981承钻的我国首口超深水井陵水18-1-1井成功实施测试作业，这表明我国已具备海上超深水井钻井和测试全套能力，陵水18-1-1井的测试成功，是我国在深水勘探领域的又一重大技术突破，开启了我国海洋石油工业勘探的超深水时代。
图5-9 南海作业中的“海洋石油981”平台
图5-10 “海洋石油981”半潜式钻井平台获得国家科学技术进步特等奖
3.“海洋石油982”半潜式钻井平台
“海洋石油982”是中海油田服务股份有限公司自主投资建造的第一座深水半潜式钻井平台。该平台2015年7月1日在中船重工大连船舶重工集团海洋工程有限公司正式开工建造，挪威埃捷力海洋工程集团为其提供详细设计和钻井包，2018年3月14日，“海洋石油982”正式交付使用。
“海洋石油982”深水半潜式钻井平台长104.5米，宽70.5米，高37.55米，甲板可变载荷5 000吨，最大作业水深1 500米，最大钻井深度9 144米。“海洋石油982”平台采用A5000船型，主体为双浮箱、四立柱、箱型结构，采用DP-3定位方式，是国内最先进的第六代钻井平台之一，具备水下设备、采油树操作和服务能力。
“海洋石油982”设计阶段就充分借鉴“海洋石油981”“兴旺号”等深水半潜式钻井平台的设计、建造及运营经验，综合权衡经济、性能、安全等因素，力求实现最高性价比。
首先在船型选择上进行了充分考虑。选定船型先要确定作业水深，从500～3 000米水深，世界著名设计公司的船型库里有许多船型，但具体选哪种，需综合考虑技术、成本、市场等因素。
最初出于市场考虑，根据全世界油气主产区海域的水深来确定“海洋石油982”的作业水深，但要确定这个数据，又需查找许多资料，难度很大。经过多方努力，设计人员统计出世界油气主产区水深多在1 500米以下，国内未来规划产区的水深也大多在1 500米覆盖范围，由此确定“海洋石油982”作业水深为1 500米。
确定水深之后，另一个重要参数——环境条件也需敲定。环境条件必须覆盖目标海域，特别是南海。但南海少部分区域风浪流参数非常高，如果全覆盖，“海洋石油982”造价势必很高，不经济；覆盖太小，作业范围又受限。为确定最合适的风浪流条件参数，中海油服邀请独立第三方分析论证，多次召开专家会，同时邀请中国气象局展开专项的气象分析，最终选择了一组能够覆盖南海90%海域的气象环境参数。
此外，设计人员还详细研究了当前国际深水钻井平台的最高建造标准及国际海洋钻探的最新规范要求，并体现在设计中。经反复论证，最终确定在“兴旺”号船型的基础上进行改进与创新，以此作为“海洋石油982”的船型。具体讲，“海洋石油982”主体为双浮箱、四立柱、箱型结构。这种船型使得“海洋石油982”更经济、更人性化。
“海洋石油982”型长104.5米，型宽70.5米，总高105.8米，适用于全球1 500米水深海域作业，最大钻井深度9 144米，最大可抗16级台风，定位能力能达到一米。该平台入级DNV和CCS，满足新生效和即将生效的新规范、国际公约要求，附加CLEAN船级符号，预留了升级满足TIERⅢ排放要求的能力，增强了平台的安全性和环保性。平台采用国际先进的锚泊和DP-3动力定位系统，创新了锚泊和动力定位联合作业模式，提高了平台营运的经济性能。平台配置强大的电站，主发电机功率可满足约15万人口的城镇用电，先进的闭环电网可分享负载，较现有深水半潜式钻井平台节省11%的电力。最优性价比的设计使其能够大幅降低作业成本，具备较强的竞争优势。“海洋石油982”平台在设计时充分考虑到南海恶劣的海况条件，适用于全球1 500米水深海域作业，设计寿命为25年，可以抵御中国南海百年一遇的恶劣海洋环境的影响。
从基本参数上看，“海洋石油982”比“海洋石油981”体积小：“海洋石油981”船长114.07米、宽78.68米，井架高137米，甲板可变载荷9 000吨；“海洋石油982”船长104.5米、宽70.5米、井架高105.8米，甲板可变载荷5 000吨。由于体积小，“海洋石油982”造价比“海洋石油981”减少1／3，得益于此，后期设备折旧费相对减少，有利于作业成本的降低。由于船型相同，“海洋石油982”与“兴旺”号体积相当。
从操作性能看，“海洋石油982”最大作业水深1 500米，最大钻井深度9 144米；而“海洋石油981”最大作业水深3 000米，最大钻井深度10 000米；“兴旺”号最大作业水深也是1 500米，最大钻井深度7 500米。由于“兴旺”号采用挪威北海的寒带作业设计，整个系统有加热保温系统，井架有挡风设计，因而其更适应在挪威、北海等寒冷地区作业。“海洋石油981”“海洋石油982”作业区域主要是在南海。
从装机容量看，“海洋石油982”总装机容量较“兴旺”号等同类型平台增加20%以上，可携带绝大部分钻井工具和材料，满足至少一口井钻井作业的全部物资需求。
“海洋石油982”更人性化，如过道宽、能用手推车，生活设施防噪声效果好等。“海洋石油982”堪称当前世界上最先进的第六代钻井平台之一，配备有世界上最先进的深水水下防喷器装置，采用电气和液压复合控制模式，运用电源应急关断时自动激活水下防喷器应急解脱功能的先进技术，使水下井口更加安全可靠，配置强大的电站和推进系统，采用最先进的闭环电力系统和DP-3动力定位系统。
其中，最值得一提的是“海洋石油982”的定位系统和电站。定位系统方面，无论是“海洋石油981”“海洋石油982”还是“兴旺”号，都具有双定位功能，即DP-3动力定位系统与锚泊定位系统。DP-3动力定位系统能自动采集风浪流等环境参数，自动计算，控制推进器推力。自动定位效率高，钻井平台开到既定位置、利用GPS输入位置指令后，就能开始钻井作业。而锚泊定位在1 000米水深需要3到5天时间才能完成定位。
在电站方面，“海洋石油982”采用闭环电网设计，可分享负载。海上钻井平台的电力均为燃油发电，因而钻井作业时“海洋石油982”日耗燃油少，有利于降低作业成本。
大船集团在平台建造过程中专项研发了先进的项目完工管理系统，以统筹项目管理工作，采用权重比与实物量相结合的量化、数据化控制手段，有效地实现了建造过程的科学管控，实现零事故，探伤一次合格率高达99%。DP-3闭环动力控制海上试验仅历时一周便完成所有复杂测试工作，且最为关键的全船短路试验一次性成功，创造了世界上首座半潜式钻井平台DP-3闭环短路试验一次成功的先例，标志着大船集团在高新技术密集的海洋工程深水半潜式平台领域走在了行业的最前列。
“海洋石油982”的入列，进一步完善了我国深水钻井装备梯队的建设，进一步提升了我国海上油气开发的能力，将为海洋强国贡献更大力量。
4.“蓝鲸1号”半潜式平台
“蓝鲸1号”是当时全球最先进的超深水双钻塔半潜式钻井平台，采用Frigstad D90基础设计，由中集来福士完成全部的详细设计、施工设计、建造和调试，配备DP-3动力定位系统，入级挪威船级社。平台长117米，宽92.7米，高118米，最大作业水深3 658米，最大钻井深度15 250米，是当时全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台，适用于全球95%深海作业。与传统单钻塔平台相比，“蓝鲸1号”配置了高效的液压双钻塔和全球领先的西门子闭环动力系统，可提升30%作业效率，节省10%的燃料消耗。该平台先后荣获2014年World Oil颁发的最佳钻井科技奖以及2016国际海洋工程技术大会（offshore technology conference，OTC）最佳设计亮点奖。
另外，“蓝鲸1号”也是全球最大的半潜式钻井平台，空船重量达到43 000吨。“蓝鲸1号”拥有27 354台设备，40 000多根管路，50 000多个报验点，电缆拉放长度120万米。行驶在海面上的时候，“蓝鲸1号”就是一艘平稳的大船，但它的使命是深海钻探。深海钻探时，当“蓝鲸1号”漂浮在海面上，它连接的是细细的钻杆深深地钻进海底，这就要求即使遭遇强烈的台风、海流，“蓝鲸1号”也必须牢牢停留在原地，否则就会发生钻杆折断的惨剧。“蓝鲸1号”之所以能够被称为全球最先进的深海钻井平台，就在于它配备了DP-3动力定位系统。DP-3动力定位系统的作用就是：通过收集“蓝鲸1号”底部8个推进器的转速、方向，以及风、浪、海流等环境参数，进行精密计算和分析，并实时控制8个推进器的转速和方向，确保“蓝鲸1号”能在飓风、海流的袭击下保持岿然不动。作为最先进一代超深水双钻塔半潜式钻井平台，该平台不仅在物理量上远超于其他项目，而且在设计建造过程中，克服了技术攻关、项目管理、全球采购、实际作业应用等诸多挑战。
中集来福士采用详细设计和基础设计并行推进的策略，仅用9个月即完成了平台的设计任务，比标准设计周期缩短了3个月；首次使用100毫米NVF690超厚钢板，在全球率先成功完成CTOD实验[1]，使中集来福士成为全球唯一一家超深水钻井平台通过CTOD实验，并具有该类焊接生产能力的企业；在项目中首次运用“日清日结、日事日毕”的精细管理，提高生产进度15%。该项目始终坚持零伤害安全目标，保障生产人员的职业健康，保护环境，创造了连续两年无损工作的安全纪录，得到船舶所有人、船检的认可。
“蓝鲸1号”一次出航最多可以携带近200根隔水套管，1 000多根钻杆，为了打造更高的经济效率，“蓝鲸1号”采取了双钻塔结构。其中一个钻塔负责钻井，另外一个钻塔负责处理并联结钻杆。钻塔高达67米，拥有48米的提升高度，以及双井心的配置。因此，当一个井芯钻探时，另外一个井芯就可以把3根15米长的钻杆联接成一根45米长的钻杆，源源不断地提供给钻井的井芯使用，大大地提高了作业效率。
要带动双钻塔以及配套的系统，需要更为强大的动力。“蓝鲸1号”8台主机能够产生相当于一个50万人口城市的用电量。“蓝鲸1号”超深水钻井平台还拥有全球领先的闭环动力系统。这个系统把“蓝鲸1号”上的8台主机连接起来，不断根据实际的动力需求，自动安排8台主机哪些起动、哪些关闭，甚至能够精准地调节每台主机动力输出的大小，有效地减少了主机运行和维护时间。
这个闭环系统也是中国第一个试验成功的案例，它能够降低11%的油耗，减少35%的氧化氮和20%的二氧化碳排放，并将主机维修费用降低50%。“蓝鲸1号”拥有27 354台设备，而平台上只有100多名船员，仅仅靠这些船员无法管理如此众多的设备，因此它构建了极其复杂且可靠的神经网络，由专门控制室进行网络管理。“蓝鲸1号”是中集来福士交付的第9座深水半潜式钻井平台，进一步巩固了中集来福士在半潜式钻井平台领域的批量化交付能力，同时锻炼出了一支优秀的项目管理和建造团队。中集来福士助力国家的深海战略，为海洋能源开发，提供了更多高品质、先进的深海装备。
“蓝鲸1号”在2018年11月获得了工业设计领域国家级奖项——中国优秀工业设计奖，这样的高端海工装备，已成为保障国家战略能源供应和经济持续增长的重要支撑。“蓝鲸1号”拥有可靠、高效且充足的钻井能力，核心的钻井系统采用了双钻塔、液压主提升、岩屑回收、超高压井控等大量的新技术，钻井设备布置紧凑具备安全、环保、低成本、施工精度高等作业优势。目前，中集来福士在深水半潜式钻井平台全球市场份额从零到27%，在建深水平台数量世界第一，已具备较强的国际竞争力。中国海洋工程也会成为未来中国制造“走出去”和开展“一带一路”建设的重要载体。
