spar platform ppt的讲稿

国外历史：
1961年，北海海域建造的一座浮动式工具平台，主要用于海洋研究工作。

20世纪70年代，北海的中等水深中建造了一座Brent spar平台，用作石油的储藏和装卸中心
1987 年, Edward E. Horton 设计了一种专用于深海钻探和采油工作的Spar 平台, 并以此申请了技术专利, 之后, Spar 平台才开始正式应用于海上采油领域.
1998年9月，世界上第一座spar平台Neptune spar海王星就经历了两次台风的考验，其中最大的一次乔治台风引起的巨浪高达9.75m，稳定风速为78kn。

结果，在台风中平台运动响应的实际记录比事先预计的响应还要稍小一些，整个平台安然无恙，表现出了很好的安全性。

国内现状
2010年10月15日，由中船重工民船研发中心牵头，中国船舶重工集团公司第七0二研究所、中国石油集团海洋工程有限公司、天津大学和上海交通大学参研的高技术船舶科研计划“立柱式生产平台(SPAR)关键设计技术研究”项目顺利通过了工业和信息化部装备工业司组织的研制任务书评审。

Spar种类
海王星是世界上第一座spar平台。

其建造后显示了良好的性能，后续又建造了创世纪和戴安娜 spar。

创世纪 Genesis Spar 安装了一座钻探深度可达7 620 m 的全装钻塔, 具备自行钻探的能力, 是世界上第1 座钻探和采油Spar 平台
Classic spar的缺点：
Classic spar的中段很长，半径也很大，建造时要消耗大量的钢材。

减少了有效载荷，其主要作用仅仅是控制结构载荷以及保护立管，经济性较差。

为了克服这些缺点, 人们设计出了新型的Truss Spar。

Truss Spar 的主要特点是中段为X 型空间梁桁架结构, 与传统的导管架相似。

用桁架代替中段的圆柱可降低钢材重量, 这对于像Spar 这样的浮式平台是极其重要的。

另外, 这种结构可显著地减少海流载荷, 降低系泊张力。

由于桁架都是空心的，在平时的使用中也可以提供浮力。

总体说来，一座Truss Spar 的有效载荷能够达到主体重量的70％左右，而一座C1assic Spar的有效载荷却不超过主体重量的45％但是, 这种桁架结构水平截面小, 不能提供足够的垂荡附加质量和阻尼。

为了弥补这个缺陷, Truss Spar 上首次采用了垂荡板结构。

南森是世界上第一座桁架式spar平台。

中间的那个就是垂荡板，它能够提供附加质量，增加阻尼，有效地改善spar平台的垂荡运动。

荷尔斯泰因 Holstein Spar platform是目前世界上最大的spar平台，它的中央井达到了22.9×22.9米。

比一个标准的篮球场还大100平米左右。

桁架式平台的缺点：
Spar平台建造技术非常复杂，大直径的平台柱体当今世界上只有芬兰的一家船厂有能力制造。

为解决建造能力不足和避免长途运输以降低建造成本，2004年，第三代Cell Spar 平台（Cell Spar）在墨西哥湾Red Hawk油田建成并投入使用。

在建造过程中，圆柱体由滚压机制成，并通过自动焊接机焊接在一起，同时，内部的环形加强构件也由相同的自动焊接机焊接到圆柱体部件上。

而这种工艺在压力舱和固定平台的制造过程中已经使用多年。

所以建造过程要求不是很高。

Cell Spar平台的上部结构由六个外圆柱围绕一个中心圆柱组成。

这些上部圆柱提供整体所需浮力。

Spar的下部通过将外圆柱中的三个延伸到底部（延长的部分称为圆柱腿）来构成。

压载舱包含在这些圆柱腿的底部，从而确保平台具有足够的稳性
Cell spar目前没有中心井，要是需要中心井的话可以考虑用八根圆柱或者更多。

相关公司Technip
法国德西尼布（Technip）集团公司是在纽约和巴黎上市的国际知名企业，现有员工约两万人，年收入高达五十多亿欧元。

该集团业务遍布五大洲，主要从事石油、天然气、石油化工及其他工业项目的设计、技术和建设服务，尤其擅长深海石油开采，该集团在设计、建设大型工业设施领域拥有丰富的经验。

大庆石化公司、中国石化、BP珠海化学公司、中海油都有合作。

Spar主体的建造
螺旋形侧板
除了上面介绍的三个部分外，在Spar平台主体的外壳上，安装有两列侧板结构，侧板沿平台主体长度呈螺旋线纵向布置。

螺旋型侧板的主要作用是对经过平台圆柱形状主体的水流起到分流作用，减少平台涡激振动。

很多工程实践显示，这种纵向布置的螺旋状侧板对改善平台涡流中的运动性作用显著。

硬舱：Truss Spar 平台的硬舱通常是长60~ 80 m、直径30~ 40 m 的中空圆柱体
环向横梁上用于支撑的径向支撑或梁的数量, 与平台的直径有很大关系: 随着直径的增大, 环向横梁的空间跨距加大, 需要增加支撑来加强结构。

单支撑式、双支撑式、三支撑式
分段—圆环总段—圆环总段合拢
分段制造
硬舱分段的建造大致为板材的拼接、四种板架结构( 中央井横舱壁、径向横舱壁、外板和水密甲板) 的制造、环向横梁与支撑结构的制造, 最后是分段的组装。

另外, 在分段处于适当的位置和制造阶段时, 还会进行一些舾装件的安装, 如人洞、梯子、阳极、管道系统以及特殊结构等; 对于一些需要进行涂装的分段还会在圆环总段的组装前被运往涂装室进行涂装。

总段建造。

Technip模式和mcdermott模式
模式的形成与各公司所属建造工厂吊装设备的类型及其能力有很大关系。

Technip 模式的Truss Spar 平台主要由Technip 公司在芬兰的船厂建造, 主要方法是将一个圆环总段分为若干分段分别进行建造( 分段数量大于4, 一般为8 个) , 然后在组装滑道上拼装出下部总段, 利用平板车将在它处拼装并在外板上安装了起吊支架的上部总段
运往组装滑道区, 使用固定桅杆吊将上部总段吊起, 再将下部总段拉至其下方, 对准后焊接, 这样就建成了一个圆环总段。

McDermott模式
建造圆环总段的Truss Spar 平台, 均由McDermott 公司在阿联酋和印尼的一个岛上的两个生产基地建造, 主要方法是将圆环总段划分为四个大型分段进行建造, 然后在组装滑道上使用履带吊先吊装底部的分段, 然后是左右两侧的分段, 最后吊装顶部的分段。

McDermott 公司建造的三座TrussSpar 平台, 即在阿联酋Jebel Ali 建造的Medusa和Front Runner 以及印尼Batam 岛建造的Devils Tower 平台均采用了该种模式。

除了以上硬舱结构方面的建造, 还要进行一些舾装工作, 如起链器、导缆器、上体柱腿基础、中央井内的立管导向框架以及压载系统的安装等。

圆环总段的合拢单个的硬舱圆环总段建成后, 将进行圆环总段的对接合拢以组成一个完整的硬舱。

这对建造和安装的精度控制提出了很高的要求, 上世纪90 年代, 在芬兰的Mantiluoto 船厂建造的直径37. 2m 的Classic Spar 平台, 其主体圆环总段间的对接精度已经控制在了5mm 以内。

桁架部分
桁架部分是一个类似于导管架结构的空间钢架，同Classic Spar的金属圆柱中段结构相比，可以节省50%的钢材。

桁架中的管状部件在整个Spar的使用过程中均产生浮力。

垂荡板通常为带梁的刚性金属板状结构，通过水平撑杆支撑，它的设计已经成为桁架设计的一部分。

通过增加垂直和正交的撑杆来减小垂荡板之间的跨距。

软舱：固定压载舱、一组临时浮舱
平台的稳定性则由主体中部的可变压载舱和位于底部的固定压载舱来提供，可变压载舱中的压载物为海水，可以通过向其中充入或是放出压缩空气来调节压载量，固定压载舱在必要的情况下还可以加载固体压载物来增加稳定性。

平台装载：
为了确保Spar平台的安全，拖装一般在20个小时以上。

在拖拉过程中，Spar平台的重量逐渐向驳船转移，须不断调整驳船吃水以确保驳船甲板始终与码头保持水平。

但由于平台尺寸较长、重量巨大且分布不均匀，驳船压载调节有一定的延时性以及长时间施工过程中的潮汐变化等因素，驳船甲板与码头之间会出现一定的垂向位移，将导致平台产生总体变形。

这种变形会引起垂向弯矩及剪力，增大支架与平台连接处的集中力。

因此，进行Spar平台拖拉装船过程的设计时，对滑移各关键步骤进行逐步计算，并对平台构强度进行计算评估十分必要。

干拖
干拖过程跨越距离长，遭遇海况复杂恶劣，驳船和平台联合体运动响应及载荷较大。

若无法按时到达安装地点，将会对工程费用及时间安排造成严重的影响。

驳船的整体变形，如中拱、中垂会导致作用在Spar平台和驳船上的载荷重新分配。

为确保干拖中Spar的安全，需要对整个驳运系统联合体进行水动力性能及整体结构强度的可行性分析。

考虑干拖路线下的海况环境条件，一般选取经历海域内十年一遇的环境条件作为极限海况
浮卸
1)解开固定于半潜驳船上的紧固装置与支架，将其固定于Spar平台;
2)确保海况及环境条件在48小时内符合浮卸作业要求后，半潜驳船载着Spar平台压载下潜，此时半潜船和Spar平台可看作单浮体系统;
3)当Spar平台自浮于水中后，驳船继续压载下潜一段距离，此阶段二者为双浮体
系统（24到27m）;
4)最后用拖轮将Spar平台从侧方拖离半潜船。

半潜船
专门从事运输大型海上石油钻井平台、大型舰船、潜艇、龙门吊、预制桥梁构件等超长超重，但又无法分割吊运的超大型设备的特种海运船舶。

半潜船在工作时，会像潜水艇一样，通过调整船身压载水量，能够平稳地将一个足球场大小的船身甲板潜入10-30米深的水下，只露出船楼建筑。

湿拖
在湿拖过程中，Spar平台水平放置，靠自身的硬舱及软舱提供浮力漂浮在水中，并由拖轮拖曳航行至安装海域，有时也会在软舱上设置浮箱，以保证平台的浮态。

湿拖过程不仅对于平台的运输安装必不可少，同时，有些Spar平台可以在不同海域重复使用，平台的转移也离不开湿拖。

由于Spar平台的外形较特殊，因此Spar平台的湿拖有别于一般平台或船舶的湿拖。

Spar 平台水平漂浮于水面时，位于两端的硬舱和软舱提供浮力，中间部位的析架及垂荡板浮力很小，析架结构的刚度较小，使平台在波浪下的整体弯扭效果显著;垂荡板及析架位置受到的非线性波浪力作用明显，拖曳力影响很大，垂荡板还会受到波浪抨击作用;在析架结构与硬舱、软舱、垂荡板的连接位置应力集中明显，容易产生疲劳现象，在湿拖过程中，Spar平台的析架结构受力会远大于作业过程。

可见Spar平台的湿拖过程是整个Spar平台技术研究中的一个非常重要的问题，需要对整个湿拖过程进行水动力性能及结构性能分析和研究，为确保工程的安全和稳妥提供理论及工程应用上的指导。

扶正：
当Spar 主体被拖航到安装点的时候，再向此临时浮舱中放入海水，同时向上部的可变压载舱中压入空气，Spar主体便会在力矩的作用下转为竖直悬浮的状态，完成“竖立”（upend）过程。

再次变为水平。

在固定压载舱上部还有一组临时浮舱，在平时的生产过程中，其中充满海水而起到压载的作用，当向其中充入压缩空气时，Spar主体将在浮力的作用下由竖直悬浮变为水平飘浮，以便于拖航。

这一点在Spar安装和转移的过程中十分重要。

系泊系统：
导缆器通常位于硬舱的下部、整个Spar平台的重心附近。

将导缆器安装在这一位置的主要目的是为了尽量减小系泊索的动力载荷。

导缆器为定滑轮结构，是系泊缆与平台主体的连接点。

起链机位于主体顶端甲板各个边缘上，分为数组，是Spar平台对系泊系统进行操控的重要设备。

负责提供给系泊缆一定的预张力，从而使Spar的系泊系统处于半张紧状态。

起链机通过计算机自动控制系泊缆的长度和预张力，在一定范围内调整平台的定位位置。

在设计Spar的系泊系统时，通常使其在一根系泊索断开的情况下可以抵御百年一遇恶劣海况。

单根系泊缆通常由底部海底桩链，上部甲板主体锚链和中段螺旋钢缆或尼龙缆组成。

在满足平台系泊力要求的前提下，尼龙缆的使用能有效地减轻系泊缆重量，从而增大平台的有效载荷
吸力锚
锚链所承受的上拔载荷由打桩或负压法安装的吸力锚来承担。