一种新型深水浮式平台——深水不倒翁平台的自主研发
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了一 种 可 采 用 干 式 采 油 树 的新 型 深 水 浮 式 平 台 — — 深 水 不 倒 翁 平 台 ( e p trtmbe l fr , D e wae u lrpa o m 简 t 称 D ) 该 平 台 已 经 获 得 国 家 发 明 专 利 授 权 ( 明 TP , 发
合 式 等 多种 采 油方式 , 望成为 深水 油气 田开发 中一种 重要 的 、 有优 势 的深水 浮式 平 台型式 。 有 具
关 键 词 浮 式 平 台 南 海 深 水 不 倒 翁 平 台 概 念 设 计 总 体 性 能
中 国南 海 具 有 丰 富 的 石 油 和 天 然 气 资 源 , 油 石
( )调 节 压 载 , 平 台 到 达设 计 吃 水 。当 永 久 6 使 连 接完 成后 , 出封 闭在 中央 舱 室 内 以及 上 部 浮 箱 排 的压载 水 , 向下 部 浮箱 中注 入 海 水 和高 密 度 的 固 并 体 压载 , 使平 台达 到作业 吃水 。 ( )永久定位 、 7 安装立 管。增 大系泊缆预 张力 , 达 到永久定位要求 ; 安装立管 , 作业前调试 , 准备作业 。
表 4 D P平 台 系泊 缆 参 数 T
性 高 和立柱 吃水 随平 台吃水 变化 曲线 , 图 2所 示 。 如 从 图 2可 以看 出 , 整个 安装 过程 初稳 性高 皆为 正值 , 满足安 装稳 性要 求 。
吕
、
昌
、
. 1 暄
2 4 海 上 安 装 .
漤
第 2 4卷 第 4期 21 0 2年 8月
中 国海 上 油 气
CH I NA FFSH OR E I A ND AS O O L G
Vo124 No. . 4 Aug. 01 2 2
一
种新型深水浮 式平 台— — 深水不倒 翁平 台的 自主研发 *
谢 彬 姜 哲 谢 文会
10 2 ) 0 0 7 。电 话 : 1 - 4 2 6 2 ( 08 5 3 6 。 )
6 2
中 国 海 上 油 气
2 2 浮 体 结 构 主 尺 度 和 装 载 工 况 .
的安 全风 险评 估 。为 了尽 可 能 减 少 使 用 大 型 起 重
D TP平台的 主 尺度 设 计 综合 考 虑 了 平 台建 造 、
拖航 、 安装 、 操作和极端 生存 等多个 阶段 的限制 条件 , 权衡平 台的重力 与浮力平衡 、 有效 载荷 能力和结 构性 能之 间的关 系 , 通过不断迭代 和优化 , 到 了平 台浮体 得 结构主尺度方案和装载工况 , 如表 23 、 所示 。
表 2 D P平 台浮 体 结 构 主 尺 度 T / m
当D TP平 台拖航 至油 田现 场后 , 在满 足安 装环 境 条件 的海况 下 即可 开始进 行海 上安 装作业 。由于 海 上作业 , 特别 是 深水作 业 的风 险大 , 因此整 个安 装 作 业 的过程需 要经 过详 细 的设计 和计 算并 进行 全面
平 台吃水 , m
图 2 D P平 台初 稳 性 高 和 立 柱 吃 水 随 平 台 吃水 变化 曲线 T
通 过 自主创新 , 研发 了一种新 型 深 水浮 式 平 台—— 深 水不 倒 翁 平 台( 简称 D ) 并进 行 了概 念设 TP , 计 和 总体性 能 的论 证 分析 , 结果表 明 : TP具 备 无 条件 稳 性特 性 , 应 用 于深 水 与超 深 水 , 实现 D 可 可
甲板 与下部 浮体在 码 头靠 泊状 态下的整 体安 装和 调 试 , 实现 整体 拖航 , 采 用干 式 、 式或 干 湿 组 可 湿
为 了使 深水 平 台型式 更 好 地适 应 南 海 的特 点 , 在分析 总结 国外 深水 浮式平 台技 术特 点及 发展趋 势 的基础 上 , ] 结合 国 内现有施 工装 备能 力 , 提高 平 从 台安 全性 、 降低 工 程综 合 成 本 、 效 保 障平 台稳 性 、 有 改善 平 台运动性 能等 方面 出发 , 通过 自主创新 , 研发
多 种连接 方式 。
重 心 垂 向高 度 / m
横摇惯性半径/ m 纵摇惯性半径/ m 首摇惯性半径/ m 静气隙/ m
4 8 1 5 7 2 5 1 4 3 . 7 0 1 . 7 5
3 74 37 9
44 1
2 3 系 泊 系 统 . D TP平 台 的 系 泊 系 统 由 1 2根 系 泊 缆 组 成 , 共
专 利 号 Z 2 1 1190 . 。 本 文 主 要 介 绍 丫 L 0 0 0 9 3 8 5) D TP平 台的结 构型 式 和性 能 特 点 , 对 南 海 深水 开 针 发 目标 提 出了 D P平 台概 念设 计方 案 , 论证 了其 T 并
技 术可 行性 与先 进性 。
艘 深 水 作业 船 往 往 需 要 很 高 的成 本 和 较 长 的 动 复
( )伸 缩 结 构 部 分 平衡 。当定 位 完成 后 , 过 2 通
平 台 自身配 置 的压 载泵 向下 部 浮箱 灌 入 海 水 压 载 , 使 伸缩 结构部 分 的重力 与浮力 达 到平衡 。
下 部 浮 箱 ( TP 尺 寸 ( X宽 ×高 ) 77 L ) 长 2× 23.O× 7. 4
岸距 离远 、 乏必 要 的依 托设 施和保 障基 地 , 缺 大大增
加 了开 发 的难 度 和 综 合 成 本 。③ 南 海 深 水 区域 适 宜 海 上施 工 作 业 的 气 候 窗 口有 限 , 上 施 工 作 业 海 风 险 大 , 投 入 高 。④ 国 内深 水 海 洋 工 程 装 备 研 且 发 制 造起 步 晚 , 目前 能在 深水 作 业 的钻 井 船 、 水 深 施 工 作 业 船 和 其 他 辅 助 支 持 船 舶 还 很 少 , 用 一 调
0 浮 心 垂 向高 度 / m 42.3
拉住 伸缩 立柱 上部 , 步下 放 。 逐 ( )主体 结构 与伸缩 结 构 的永 久连 接 。 当伸缩 5 结构 部分 下放 到 目标 位 置 时 , 需要 将 伸 缩 立 柱顶 部 与 主体结 构立 柱底部 进行 连接 , 可采 用机 械 、 焊接等
和重 力平衡 , 台整体 吃水 3 . m。 平 40 ( )双体 脱 离 、 放 伸 缩 结 构 。切 割 掉 在 拖 航 4 下
表 3 D P平 台 装 载 工 况 T
装 载 工 况
吃水/ m
作 业
8 43
拖 航
1. 5 6 79 .
中安 装 的伸缩立 柱 顶端 与立 柱 连 接件 , 过在 下 部 通
员周 期 。
基 于 以上 问题 , 从提 高平 台安全 性 出发 , 求深 要
水 浮 式 平 台 具 有 更 好 的 稳 性 , 而 减 小 南 海 恶 劣 环 从
l DTP平 台 的结 构 型式 和性 能 特 点
DT P平 台 由 甲 板 、 体 结 构 、 泊 系 统 和 立 管 浮 系
( )主体结 构部 分平衡 。 向上 部 浮箱 中灌 人 海 3 水 压 载 , 主体结 构部 分 的重 力 与浮力 达 到平衡 , 使 此
伸缩结构
下 部 垂 荡 板 边 长 间距
5 6 5 8 7 3 . 1 2
时主 体结构 部分 和伸缩 结构 部分 都分别 达 到 了浮力
修 井作业 时可 以利 用 平 台 自有设 备 , 无 需 租 用 移 而
动 钻 井 装 置 。另 外 , 式 采 油 方 式 具 有 更 好 的 流 动 干
地 质储 量约 为 2 0亿 ~3 亿 t 占我 国油 气 总 资源 3 , 量 的 13 而 其 中 7 %蕴藏 于深 水 区域 , 水油 气必 /, 0 深
第2 4卷
第 4期
谢
彬 等 : 种 新 型 深水 浮 式 平 台 —— 深 水 不 倒 翁 平 台 的 自主 研 发 一
通 过 对 整 个 安 装 过 程 进 行 稳 性 分 析 , 到 初 稳 得
分 4组 , 组 3根 。从 上 到下 采 用 “ 端锚 链一 酯 每 上 聚 缆 海 底锚链 ” 三段 式 的 张 紧式 系泊 形 式 , 部 由吸 底 力 锚或 打人 式长 桩 固定在 海底 。每 根系泊 缆 的预张 力 为 22 5k 系泊 缆参 数如 表 4所示 。 2 N,
( 中海 油 研 究 总 院 )
摘 要 针 对 南 海 深 水 环 境 条 件 恶 劣 、 气 田 离 岸 距 离远 、 托 设 施 缺 乏 等 特 点 , 合 国 内 现 有 施 油 依 结 工 装 备 能 力 , 提 高 平 台安 全 性 、 低 工 程 综 合 成 本 、 效 保 障 平 台 稳 性 、 善 平 台运 动 性 能 出 发 , 从 降 有 改
浮箱 中注入 压载 , 使伸 缩结 构不 断下放 ; 保证 下放 为
过 程 平 稳 可 控 , 时 在 甲 板 上 采 用 千 斤 顶 通 过 吊 耳 同
立柱吃水/ m
排 水 量 / t
3 5 4
1 2 2 6571 1 68 9 7. 7 0 2 3 7.
37 9
船, 降低 安装 成本 , 安装方 案 的设计 充分 地利 用 了浮 体 自身 的重 力 与 浮 力 的平 衡 关 系 。D TP平 台安 装
采 用 了以下 总体方 案 :
( )临 时 定 位 。首 先 安装 系泊 系统 , 证 平 台 1 保 安 装作业 期 间 的稳 定 性 , 时 系 泊缆 的预 张 力 要 低 此 于 正常作 业 时 的预 张力 。
安 全性 , 以大 幅降低平 台海 上操 作成 本 , 少停 机 可 减
时间Ⅲ 。
将 成 为我 国油 气储 量 重 要 的增 长点 。然 而 , 特殊 环
境 条件 以及 国 内技 术和装 备 的现状 给南 海油气 田的 开发 带来 了很 大挑 战 : 南海 地 区夏 季 台风频 繁 、 ① 冬 季 季风不 断 , 在 沙 坡 、 脊 和 内波 流 , 得 南海 深 存 沙 使 水 开发呈 现 高风 险 的特 点 。②南海 深水 油 田分布 离
*国 家 科 技 重 大 专项 “ 水 平 台工 程 技 术 ( 号 :0 1 X 52 —0 ) 部 分 研 究 成 果 。 深 编 2 1 Z 0 0 60 2 ” 第 一 作 者 简 介 :谢 彬 , , 授 级 高 级 工 程 师 , 国海 洋 石 油 总 公 司 海 洋 工程 专 家 , 任 中海 油 研 究 总 院 技 术研 发 中 心 副 主 任 、 水 工 程 重 男 教 中 现 深 实验室副主任, 主要 从 事 海 洋 油 气 勘 探 开 发 装 备 的 设计 和 研究 工 作 。 地 址 : 京 市 东 城 区 东 直 门外 小 街 6号海 洋 石 油 大 厦 1 0 北 1室 ( 编 : 5 邮
境条件 的影 响 , 降低 海上 作业 风险 ; 降低 平 台综合 从 成本 出发 , 应尽 可 能地 提 高 平 台 在船 厂 和 码 头 的组 装集 成率 , 尽量 实现 甲板 与 浮 体 的码 头 组 装 和 整体
系统组 成 , 台如 图 1所 示 。甲板 结 构 可 为 桁 架式 平 甲板 或箱 型 甲板 ; 浮体 结 构 由主体 结 构 和 伸 缩 结构
拖航 , 从而 减 小海上 安装 工作 量 ; 降低 平 台海上操 从
作 费用 出发 , 求平 台可支持 干式 采油 系统 , 要 当需 要
组成 , 是在传 统 的深 吃 水半 潜式 平 台 ( 它 主体 结 构 )
基础 上 , 通过伸 缩立 柱 连 接 下 部 带有 垂 荡 板 的下 部
合 式 等 多种 采 油方式 , 望成为 深水 油气 田开发 中一种 重要 的 、 有优 势 的深水 浮式 平 台型式 。 有 具
关 键 词 浮 式 平 台 南 海 深 水 不 倒 翁 平 台 概 念 设 计 总 体 性 能
中 国南 海 具 有 丰 富 的 石 油 和 天 然 气 资 源 , 油 石
( )调 节 压 载 , 平 台 到 达设 计 吃 水 。当 永 久 6 使 连 接完 成后 , 出封 闭在 中央 舱 室 内 以及 上 部 浮 箱 排 的压载 水 , 向下 部 浮箱 中注 入 海 水 和高 密 度 的 固 并 体 压载 , 使平 台达 到作业 吃水 。 ( )永久定位 、 7 安装立 管。增 大系泊缆预 张力 , 达 到永久定位要求 ; 安装立管 , 作业前调试 , 准备作业 。
表 4 D P平 台 系泊 缆 参 数 T
性 高 和立柱 吃水 随平 台吃水 变化 曲线 , 图 2所 示 。 如 从 图 2可 以看 出 , 整个 安装 过程 初稳 性高 皆为 正值 , 满足安 装稳 性要 求 。
吕
、
昌
、
. 1 暄
2 4 海 上 安 装 .
漤
第 2 4卷 第 4期 21 0 2年 8月
中 国海 上 油 气
CH I NA FFSH OR E I A ND AS O O L G
Vo124 No. . 4 Aug. 01 2 2
一
种新型深水浮 式平 台— — 深水不倒 翁平 台的 自主研发 *
谢 彬 姜 哲 谢 文会
10 2 ) 0 0 7 。电 话 : 1 - 4 2 6 2 ( 08 5 3 6 。 )
6 2
中 国 海 上 油 气
2 2 浮 体 结 构 主 尺 度 和 装 载 工 况 .
的安 全风 险评 估 。为 了尽 可 能 减 少 使 用 大 型 起 重
D TP平台的 主 尺度 设 计 综合 考 虑 了 平 台建 造 、
拖航 、 安装 、 操作和极端 生存 等多个 阶段 的限制 条件 , 权衡平 台的重力 与浮力平衡 、 有效 载荷 能力和结 构性 能之 间的关 系 , 通过不断迭代 和优化 , 到 了平 台浮体 得 结构主尺度方案和装载工况 , 如表 23 、 所示 。
表 2 D P平 台浮 体 结 构 主 尺 度 T / m
当D TP平 台拖航 至油 田现 场后 , 在满 足安 装环 境 条件 的海况 下 即可 开始进 行海 上安 装作业 。由于 海 上作业 , 特别 是 深水作 业 的风 险大 , 因此整 个安 装 作 业 的过程需 要经 过详 细 的设计 和计 算并 进行 全面
平 台吃水 , m
图 2 D P平 台初 稳 性 高 和 立 柱 吃 水 随 平 台 吃水 变化 曲线 T
通 过 自主创新 , 研发 了一种新 型 深 水浮 式 平 台—— 深 水不 倒 翁 平 台( 简称 D ) 并进 行 了概 念设 TP , 计 和 总体性 能 的论 证 分析 , 结果表 明 : TP具 备 无 条件 稳 性特 性 , 应 用 于深 水 与超 深 水 , 实现 D 可 可
甲板 与下部 浮体在 码 头靠 泊状 态下的整 体安 装和 调 试 , 实现 整体 拖航 , 采 用干 式 、 式或 干 湿 组 可 湿
为 了使 深水 平 台型式 更 好 地适 应 南 海 的特 点 , 在分析 总结 国外 深水 浮式平 台技 术特 点及 发展趋 势 的基础 上 , ] 结合 国 内现有施 工装 备能 力 , 提高 平 从 台安 全性 、 降低 工 程综 合 成 本 、 效 保 障平 台稳 性 、 有 改善 平 台运动性 能等 方面 出发 , 通过 自主创新 , 研发
多 种连接 方式 。
重 心 垂 向高 度 / m
横摇惯性半径/ m 纵摇惯性半径/ m 首摇惯性半径/ m 静气隙/ m
4 8 1 5 7 2 5 1 4 3 . 7 0 1 . 7 5
3 74 37 9
44 1
2 3 系 泊 系 统 . D TP平 台 的 系 泊 系 统 由 1 2根 系 泊 缆 组 成 , 共
专 利 号 Z 2 1 1190 . 。 本 文 主 要 介 绍 丫 L 0 0 0 9 3 8 5) D TP平 台的结 构型 式 和性 能 特 点 , 对 南 海 深水 开 针 发 目标 提 出了 D P平 台概 念设 计方 案 , 论证 了其 T 并
技 术可 行性 与先 进性 。
艘 深 水 作业 船 往 往 需 要 很 高 的成 本 和 较 长 的 动 复
( )伸 缩 结 构 部 分 平衡 。当定 位 完成 后 , 过 2 通
平 台 自身配 置 的压 载泵 向下 部 浮箱 灌 入 海 水 压 载 , 使 伸缩 结构部 分 的重力 与浮力 达 到平衡 。
下 部 浮 箱 ( TP 尺 寸 ( X宽 ×高 ) 77 L ) 长 2× 23.O× 7. 4
岸距 离远 、 乏必 要 的依 托设 施和保 障基 地 , 缺 大大增
加 了开 发 的难 度 和 综 合 成 本 。③ 南 海 深 水 区域 适 宜 海 上施 工 作 业 的 气 候 窗 口有 限 , 上 施 工 作 业 海 风 险 大 , 投 入 高 。④ 国 内深 水 海 洋 工 程 装 备 研 且 发 制 造起 步 晚 , 目前 能在 深水 作 业 的钻 井 船 、 水 深 施 工 作 业 船 和 其 他 辅 助 支 持 船 舶 还 很 少 , 用 一 调
0 浮 心 垂 向高 度 / m 42.3
拉住 伸缩 立柱 上部 , 步下 放 。 逐 ( )主体 结构 与伸缩 结 构 的永 久连 接 。 当伸缩 5 结构 部分 下放 到 目标 位 置 时 , 需要 将 伸 缩 立 柱顶 部 与 主体结 构立 柱底部 进行 连接 , 可采 用机 械 、 焊接等
和重 力平衡 , 台整体 吃水 3 . m。 平 40 ( )双体 脱 离 、 放 伸 缩 结 构 。切 割 掉 在 拖 航 4 下
表 3 D P平 台 装 载 工 况 T
装 载 工 况
吃水/ m
作 业
8 43
拖 航
1. 5 6 79 .
中安 装 的伸缩立 柱 顶端 与立 柱 连 接件 , 过在 下 部 通
员周 期 。
基 于 以上 问题 , 从提 高平 台安全 性 出发 , 求深 要
水 浮 式 平 台 具 有 更 好 的 稳 性 , 而 减 小 南 海 恶 劣 环 从
l DTP平 台 的结 构 型式 和性 能 特 点
DT P平 台 由 甲 板 、 体 结 构 、 泊 系 统 和 立 管 浮 系
( )主体结 构部 分平衡 。 向上 部 浮箱 中灌 人 海 3 水 压 载 , 主体结 构部 分 的重 力 与浮力 达 到平衡 , 使 此
伸缩结构
下 部 垂 荡 板 边 长 间距
5 6 5 8 7 3 . 1 2
时主 体结构 部分 和伸缩 结构 部分 都分别 达 到 了浮力
修 井作业 时可 以利 用 平 台 自有设 备 , 无 需 租 用 移 而
动 钻 井 装 置 。另 外 , 式 采 油 方 式 具 有 更 好 的 流 动 干
地 质储 量约 为 2 0亿 ~3 亿 t 占我 国油 气 总 资源 3 , 量 的 13 而 其 中 7 %蕴藏 于深 水 区域 , 水油 气必 /, 0 深
第2 4卷
第 4期
谢
彬 等 : 种 新 型 深水 浮 式 平 台 —— 深 水 不 倒 翁 平 台 的 自主 研 发 一
通 过 对 整 个 安 装 过 程 进 行 稳 性 分 析 , 到 初 稳 得
分 4组 , 组 3根 。从 上 到下 采 用 “ 端锚 链一 酯 每 上 聚 缆 海 底锚链 ” 三段 式 的 张 紧式 系泊 形 式 , 部 由吸 底 力 锚或 打人 式长 桩 固定在 海底 。每 根系泊 缆 的预张 力 为 22 5k 系泊 缆参 数如 表 4所示 。 2 N,
( 中海 油 研 究 总 院 )
摘 要 针 对 南 海 深 水 环 境 条 件 恶 劣 、 气 田 离 岸 距 离远 、 托 设 施 缺 乏 等 特 点 , 合 国 内 现 有 施 油 依 结 工 装 备 能 力 , 提 高 平 台安 全 性 、 低 工 程 综 合 成 本 、 效 保 障 平 台 稳 性 、 善 平 台运 动 性 能 出 发 , 从 降 有 改
浮箱 中注入 压载 , 使伸 缩结 构不 断下放 ; 保证 下放 为
过 程 平 稳 可 控 , 时 在 甲 板 上 采 用 千 斤 顶 通 过 吊 耳 同
立柱吃水/ m
排 水 量 / t
3 5 4
1 2 2 6571 1 68 9 7. 7 0 2 3 7.
37 9
船, 降低 安装 成本 , 安装方 案 的设计 充分 地利 用 了浮 体 自身 的重 力 与 浮 力 的平 衡 关 系 。D TP平 台安 装
采 用 了以下 总体方 案 :
( )临 时 定 位 。首 先 安装 系泊 系统 , 证 平 台 1 保 安 装作业 期 间 的稳 定 性 , 时 系 泊缆 的预 张 力 要 低 此 于 正常作 业 时 的预 张力 。
安 全性 , 以大 幅降低平 台海 上操 作成 本 , 少停 机 可 减
时间Ⅲ 。
将 成 为我 国油 气储 量 重 要 的增 长点 。然 而 , 特殊 环
境 条件 以及 国 内技 术和装 备 的现状 给南 海油气 田的 开发 带来 了很 大挑 战 : 南海 地 区夏 季 台风频 繁 、 ① 冬 季 季风不 断 , 在 沙 坡 、 脊 和 内波 流 , 得 南海 深 存 沙 使 水 开发呈 现 高风 险 的特 点 。②南海 深水 油 田分布 离
*国 家 科 技 重 大 专项 “ 水 平 台工 程 技 术 ( 号 :0 1 X 52 —0 ) 部 分 研 究 成 果 。 深 编 2 1 Z 0 0 60 2 ” 第 一 作 者 简 介 :谢 彬 , , 授 级 高 级 工 程 师 , 国海 洋 石 油 总 公 司 海 洋 工程 专 家 , 任 中海 油 研 究 总 院 技 术研 发 中 心 副 主 任 、 水 工 程 重 男 教 中 现 深 实验室副主任, 主要 从 事 海 洋 油 气 勘 探 开 发 装 备 的 设计 和 研究 工 作 。 地 址 : 京 市 东 城 区 东 直 门外 小 街 6号海 洋 石 油 大 厦 1 0 北 1室 ( 编 : 5 邮
境条件 的影 响 , 降低 海上 作业 风险 ; 降低 平 台综合 从 成本 出发 , 应尽 可 能地 提 高 平 台 在船 厂 和 码 头 的组 装集 成率 , 尽量 实现 甲板 与 浮 体 的码 头 组 装 和 整体
系统组 成 , 台如 图 1所 示 。甲板 结 构 可 为 桁 架式 平 甲板 或箱 型 甲板 ; 浮体 结 构 由主体 结 构 和 伸 缩 结构
拖航 , 从而 减 小海上 安装 工作 量 ; 降低 平 台海上操 从
作 费用 出发 , 求平 台可支持 干式 采油 系统 , 要 当需 要
组成 , 是在传 统 的深 吃 水半 潜式 平 台 ( 它 主体 结 构 )
基础 上 , 通过伸 缩立 柱 连 接 下 部 带有 垂 荡 板 的下 部