半潜式平台产生于1962年,是由坐底式钻井平台演变而来的。经过几十年的发展,半潜式平台已发展成为应用范围广泛的海洋油气开发装备,具有适用水深范围广、环境适应性强、定位方式灵活、可移性好等特点。在海洋油气开发特别是深水海域的勘探和开发中,半潜式平台成为最主要的开发装备之一。半潜式平台可以分为6代。
第一代:1962~1971年,作业水深为150米,甲板可变载荷为2000吨。包括20世纪60年代建造的所有结构形式。除SEDCO 135外,这些平台都具有整齐排列的多个浮箱提供浮力,替代了坐底式平台的底部支撑沉垫。除了两端的大直径稳性立柱外,还有许多细长的内部立柱来支撑工作甲板,但没有斜撑,保证整体强度的主要构件是浮箱。SEDCO 135是3立柱设计,采用彼此独立的立柱,通过空间桁架将柱脚连接起来。Pentagone 81为5立柱、独立柱脚、空间桁架设计,是在横向构架间没有桁架的空间框架,也是箱型上部结构的最早应用者。70年代末,许多第一代半潜式平台作为移动式钻井平台失去了竞争力,但作为浮式生产系统(FPS)却获得了新生机。Transworld 58是第一艘真正意义上的FPS,1984年用于北海。Glomar BiscayⅡ也于1995年被改造成FPS,用于海上油田开发。
第二代:1971~1980年,作业水深为300米,甲板可变载荷为2000吨。建造数量较多,其原因除了较好的技术交流外,还有与钻井船竞争的激励作用。为了获得更好的移动性,去掉横向浮箱显得很重要,并且也意识到两个纵向浮箱就已足够,但需要采用不同的结构形式。因此,第二代半潜式平台的主要特征是双浮箱布置和良好的移动性。从总体性能来看,大多数第二代半潜式平台都设计得比较好,一个重要原因就是设计成果的广泛交流和对平台性能的深入理解,应用实践证明了水平撑的必要性和箱型上部结构强度上的优点。如果仅就数量而言,这个时期最著名的设计就是Aker H-3.0设计。
第三代:1981~1984年,作业水深为500米,甲板可变载荷为3000吨。第三代的主要特征,除了尺寸增加、有效荷载增大和冗余度标准要求更高外,还采用连续的双浮箱形式、箱型上部结构、良好的撑杆连接设计,与第二代差异相当明显,显示出对平台设计理念的全面透彻理解。1979~1980年仅建造了两座半潜式平台。随后,出现著名的第三代设计,包括Bingo、Ocean Odyssey、Scarabeo 5和Zapata Arctic。在这一时期,许多改进的第二代仍在建造使用,特别是Sedco 700和Pacestter Classes,甚至少数的第一代也在建造。
第四代:1984~1998年,作业水深为1500米,甲板可变载荷为4500吨。第四代很难定义并且建造数量很少,一般来说,这些平台的外形尺寸增大,适合于恶劣环境,并能够进行深水作业。其中最著名的设计包括GVA 4500、Balmoral、Petrobras XVIII、 Henry Goodrich和Zane Barnes。从结构角度来看,第四代设计的里程碑标志是完全依靠箱型上部结构,纵向立柱之间除了水平撑以外没有斜撑。这种结构的优点是避免了检测困难和潜在的疲劳危险。这种结构外形首次应用于20世纪70年代初的5艘Penrod半潜式平台上。然而,由于连接细节的设计不够成熟,出现了撑杆开裂。因此,有些平台又重新装上了斜撑,在温和海域作业的平台没有出现问题。
第五代:1998~2000年,作业水深为2500米,甲板可变载荷为7000吨。第五代设计与第四代相比没有明显的差异,Deepwater Nautilus、Ocean Rover、Sedco Energy和Sedco Express是为超深水钻井设计的第五代半潜式平台。
第六代:2000年以后,作业水深为3000米,甲板可变载荷为9000吨。第六代设计的上部甲板为多层水密箱型结构,立柱、节点和水平撑的数量减到最少,几乎完全取消了斜撑,避免了斜撑连接部位的检测困难以及潜在的疲劳危险,适用于恶劣海况条件、超深水作业。图为第六代半潜式平台。