Spar平台简述总结

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• Spar平台的立管系统主要由生产立管、钻探立 管、输出立管以及输送管线等部分组成。 • 由于Spar的垂荡运动很小，不仅可以支持顶部 张紧立管（Ten Tension Riser），还可以使每 个立管通过自带的浮力罐（buoyancy can）或 甲板上的张紧器提供张力支持。浮力罐从接近 水表面一直延伸到水下一定深度，甚至超出硬 舱底部。 • 在中央井内部，由弹簧导向承座提供这些浮罐 的横向支持。 • 柔性海底管线（包括柔性输出立管），可以附 着在Spar的硬舱和软舱的外部，也可以通过导 向管拉进桁架内部，继而进入到硬舱的中心井 中。
Fiber Rope Construction
二、Spar平台的优点
• 与其他浮体结构相比，Spar平台具有很 好的稳定性和较好的运动特性。 • 与其他海洋采油平台相比，Spar平台具 有三大优势。
• 特别适宜于深水作业，在深水环境中运动稳定、安全性良好。在系 泊系统和主体浮力控制的作用下，Spar平台相应的六个自由度上的 运动固有周期都远离常见的海洋能量集中频带，显示了良好的运动 性能。以Classic Spar为例，其典型的固有周期纵横荡为300~500s ，纵横摇为50~100s，垂荡为30s。在Spar平台投入正式生产的十 六年间，六座在役平台经历了各种恶劣的海况，还从未发生过重大 的安全事故。例如，1998年9月，世界上的第一座Spar平台—— Neptune Spar就经历了两次台风的考验，其中最大的一次Georges 号台风引起的巨浪高达9.75米，稳定风速为78kn，结果，在台风中 对平台运动响应的实际记录比实现预计的响应还要稍小些，整个平 台安然无恙，表现出来很好的安全性。 • 灵活性好。由于采用了缆索系泊系统固定，使得Spar平台十分便于 拖航和安装，在原油田开发完后，可以拆除系泊系统，直接转移到 下一个工作地点继续使用，特别适宜于在分布面广，出油点较为分 散的海洋，区域进行石油探采工作。另外，Spar平台动态定位比较 方便，即便是处于下桩状态，也可以通过调节系泊索的长度，来使 水平面上的一定范围内移动，保证在设计位置上。 • 经济性好。与固定式平台相比，Spar平台由于采用了系泊索固定， 其造价不会随着水深的增加而急剧提高。
• 典型的Spar平台从上到下主要分为硬舱、中段、 软舱。
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• 平台主体从主体顶甲板至可变压载舱底部之间的部分为 硬舱，它是一个大直径的圆柱体结构，中央井贯穿其中， 设有固定浮舱和可变压载舱，为平台提供大部分浮力， 并对平台浮态进行调整。 • 中段是指平台主体从可变压载舱底部至临时浮舱定甲板 之间的部分，它是桁架结构，在桁架结构中设置2~4层 垂挡板，以增加平台的附加质量并附加阻尼，提高稳性。 • 平台主体中段以下的部分是软舱，软舱主要设置固定压 载舱，以此减低平台重心，同时为Spar平台自行竖立过 程提供扶正力矩。 • 此外，主体外壳上还安装2~3列螺旋侧板结构，以减少 平台的涡激振动，改善平台在涡流中的性能。
系泊链材料
1）链条（Chain）
有横挡链：横档可能导致局部疲劳，如失去一个横档将会在链接处产 生较高的弯曲力矩。 无横档链：使用较多 链的等级很多，屈服强度不同，等级不同。链比其他材料的疲劳寿命 要短。 链的破坏形式：塑性破断，脆性断裂（破坏的主要形式），疲劳断裂 ，应力腐蚀。
2）钢缆（Wire Rope）
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立管系统
Spar平台的中央井自下而上贯 穿整个主体，其中充满了海 水。Spar的立管系统就位于 中央井内，在主体的屏障作 用下不受表面波和海流的影 响。SPAR平台的立管系统 向上与平台上体的生产设备 相连，向下则深入海底，可 实现采油（气）、注水、外 输等功能。立管系统根据设 计需要可以在顶部张紧式立 管(TTR)和钢制悬链线立管 （SCR）间进行选择。
一、Spar的总体结构
• • • • 上部组块 主体结构 立管系统 系泊系统
Spar平台组件
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上部组块（顶部甲板模块） ——平台生产和生活的中心
Spar平台的上部组块通常有2~4层矩形甲板结构 组成，用来进行钻探、油井维修、产品处理或其他组 合作业。 Spar平台一般设有油气处理设备、生活区、直升 机甲板以及公共设施等，根据作业设计要求，也可以 在顶层甲板上安装重型或轻型钻塔以及完成平台的钻 探、完井和修井作业。
有较大的水平回复力，减小了平台的水平位移 。 具有较小的刚度，降低了缆绳的拉伸程度。 缆绳的轴向刚度随轴向张力及里的作用时间而 变化，容易偏移，分 析起来比较复杂。 缆绳容易打滑而产生蠕变，只能作为悬浮部分 ，而不能预放于海底，安装起来也很复杂。 常用的合成材料有聚酯材料，聚酰胺材料，高 模数聚乙烯材料三种。缆绳可以是螺旋状，平 行股式和六股式。
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系泊系统（链-缆-链）
——采用半张紧悬链线系泊系统
• 系泊系统一般分为系泊缆索、导缆器、起链机和海底基础四部分。Spar 平台采用半张紧悬链线系泊系统，下桩点在水平距离上远离主体平台， 有多条系泊索组成的缆索系统覆盖了很宽广的区域。系泊缆索是整个系 泊系统最重要的部分，分为海底桩链和锚链，锚链由钢缆或聚酯纤维组 成。导缆器安装在平台主体重心附近的外壁上，目的是减少系泊索的动 力载荷。起链机是对系泊系统进行操控的重要设备，成为数组，其分布 在主体顶甲板边缘的各个方向上，锚所承受的上拔载荷由打桩或负压法 安装的吸力锚来承担。
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系泊方式
• 悬链线式系泊方式
• 系泊线的外形是弯曲的悬链线 ，一般由锚链和钢缆多个部分 组成，锚链与海底水平相接。 • 系锚点只受水平方向的力。 • 系泊点的回复力由其自身的重 力而产生。 • 常用于相对较浅的海域。
• 张紧式系泊方式
• 系泊线与海底以一定的角度相 交系锚点处要同时受水平和铅 直方向的力。 • 系泊线的回复力主要由其自身 的弹性而产生。 • 张紧式系泊系统在海底占据范 围比悬链线系泊系统的小很多 • 为了降低系泊线的重量，系泊 线通常采用较轻的合成材料。 • 适应于深水和超深水水域。
常见的钢缆结构形式：六股式，螺旋股式，多股式。螺旋 股式结构具有较强的纵向刚度和ห้องสมุดไป่ตู้转平衡，旋转损耗低 ，对于深水系泊系统，常采用此种结构。 钢缆破坏的主要原因是腐蚀，常采用镀锌和润滑并配合阳 极保护的方法来防止腐蚀的发生。对于螺旋股式钢缆， 还通常采用高密度的聚乙烯外壳来防止海水腐蚀钢缆。
3）合成材料（Synthetic Wire Rope）
在进行上部组块设计时，应尽量减小模块的质量。 设置布置尽量紧密，以减小甲板尺寸、平台质量，从 而降低平台的造价。
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平台主体
• 平台主体是一个在水中垂直悬浮的圆柱体，整 体直径较大，一般长度在20~40米之间，主体 吃水均在100米以上，重心位于水线面以下很深 的位置。 • 平台主体提供主要的浮力，并保证平台作业安 全。