一种新型的深海采油平台Spar

此 图 中每 一代 Ｓ ａ 都选 取 了一 座具 有代 ｐｒ
表 性 的 平 台 作 为 示 例 ， 左 至 右 分 别 为 从
Ｎｅ ｔ ｎ Ｃｌｓ ｉ Ｓ ａ 、Ｇｕ ｎ ｓ ｎ Ｔｒ ｓ ｐｕ ｅ ａ ｓｃ ｐ ｒ ｎ ｉｏ ｕｓ
Ｓａ ｐ ｒ和 Ｒ ｄＨａ ｅｌ ｐ ｒ ｅ ｗｋＣ ｌＳ ａ 。本 文 将 就 这 三 代 Ｓ ａ 平 台 的 特 点 各 加 以详 述 。 ｐｒ ２ １ 第 一 代 Ｓ ａ—— Ｃｌｓｉ ｐ ｒ ． ｐｒ ａ ｓｃＳ ａ
三部分 ： 台上体 、 台主体 、 平 平 以及系泊 系统 ， 中平台上体和平台主体并称为平 台本体 。图 ２为经典式 Ｓ ａ 其 ｐｒ
（ ｌｓｉ Ｓ ａ ） 结 构 示 意 图 。 Ｃａｓｃ ｐ ｒ的
由图 ２ 以看 出，ｐ ｒ主体呈一 在水 中竖直悬 浮的圆柱体 ， 可 Ｓａ 由位于 主体上部 的浮舱提供浮力 ， 而平台的 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 ， 以通 可
些 ， 个 平 台安 然 无 恙 ， 现 出 了很 好 的安 全 性 。 整 表
（） 活性好 。 ２灵 由于采用 了缆索 系泊系统 固定 ， 得 Ｓ ａ 平台十分便于拖航和安装 ， 使 ｐｒ 在原油 田开发完后 ，
可以拆除 系泊 系统 ， 接转移 到下一个工作地点继续使 用 ， 直 特别适宜 于在分布面广 、 出油点较 为分散的海洋
口
外观 图
图 ２ Ｃｌｓ ｉ Ｓ ａ ａ ｓｃ ｐ ｒ结 构 不 恿 图
剖 面 图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１２ Ｓ ａ ． ｐ ｒ的 总体 结 构
目前投 入 实 际 生 产 的 Ｓ ａ 台 ， 整 体组 成 上 一 般 可 分 为 六 大 系统 ： 台上 体 、 ｐ ｒ平 在 平 主体 外 壳 （ ｌＳ ｅ１、 Ｈｕｌ ｈ ｌ） 浮 力 系 统 、 央 井 （ ｅ ｔｒ ｌ）立 管 系 统 、 泊 系统 （ 括 锚 固基 础 ） 中 Ｃ ｎｅｗｅ１、 系 包 。而 从 结 构 上 来 讲 ， 将 Ｓ ａ 平 台分 为 则 ｐｒ
与 现有的其他海 洋采油平 台相 比较 ，ｐ ｒ 台主要 Ｓａ平
具有三大优势 ：
（ ） 别适宜 于深水作业 ， １特 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 ，ｐ ｒ Ｓ ａ 平 台相应 的六个 自由度上的运动 固有周期都远离常见的 柱 薹 海洋能量集 中频带 ， 显示 了 良好 的运 动性能 。以 Ｃａｓ ｌ ｉ ｓｃ Ｓ ａ 为例 ， ｐｒ 其典型的 固有周 期纵横荡 为 ３ ０ ５ ｓ纵横 ０ ￣３ ０ ， 摇 为 ５ ～ｌＯ， 荡 为 ３ｓ Ｏ Ｏｓ垂 ０ 。在 Ｓ ａ 平 台 投 入 正 式 生 产 ｐｒ
・
３ ０・
张智 一种 新型 的深海 采油 平 台 Ｓ ａ ｐｒ
２０ 年 １ ０４ ２月
的 长 度 来 使 平 台 在 水 平 面 上 的 一 定 范 围 内移 动 ， 证 在 设 计 位 置 上 。 保 （ ） 济 性 好 。 与 固 定 式 平 台 相 比 ，ｐ ｒ平 台 由 于采 用 了 系 泊 索 固定 ， 造 价 不 会 随 着 水 深 的增 加 而 急 ３经 Ｓａ 其 剧 提 高 。 而 与 张 力 腿 平 台 （ 相 比较 ，ｐ ｒ平 台 的 造 价 又 要 远 低 于 现 有 的 张 力 腿 平 台 ， 目前 在 役 的 ＴＩ Ｐ） Ｓａ 以 ＨｏｎＭｏ ｎａｎＴｒｓ ｐ ｒ和 在 建 的 Ｍａ ｇＴｒｓ ｐ ｒ 例 ， 作 水 深前 者 为 １ ４ ｍ、 者 为 １ ７ｍ ， ｒ ｕ ｔｉ ｕｓＳ ａ ｄＤｏ ｕｓＳ ａ 为 工 ６６ 后 ３ ２ 总
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第 １ ９卷
第 ６期
中 国
海
洋
平
台
安 装 和 转 移 的过 程 中 十 分 重 要 ， Ｓ ａ 体 被 拖 航 到 安 装 点 的 时 候 ， 向此 Ｊ Ｈ 浮 舱 中放 人 海 水 ， 当 ｐ ｒ主 再 ｌ， ￣／ ｉ 部 的可 变 压 载 舱 中压 入 空 气 ，ｐ ｒ主 体 便 会 在 力 矩 的作 用 下 转 为竖 直 悬 浮 的状 态 ， Ｓａ 完成 所 谓 的“ 但
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 。在 固定压载舱上部还 有一组临时浮舱 ， 在平 时生产过程里 ， 中充满海水而起到压载的作用 。当向 其 其 中充入压缩空气 时 ，ｐ ｒ主体将在 浮力 的作用下 由竖 直悬浮变 为水平飘浮 ， Ｓａ 以便 于拖航 。这 一点在 Ｓ ａ ｐｒ
区域进 行石油探采工作 。另外 ，ｐ ｒ 台动态定位 比较 方便 ， Ｓａ平 即使是处于下桩状态 ， 也可 以通过调节系泊索
收 稿 日期 ： ０ ３ １ －８ ２ ０ — １２ 作 者简 介 ： 智 （ ９ ０ ） 男 ， 士生 。 张 １８ 一， 硕
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设备相连 ， 向下则 深入海底 ， 中井内部还安装有卡紧装置和立管 在
浮 筒 以 固定 立 管 ， 少 其 与 主 体 内其 他 设 施 发 生 撞 击 的可 能 性 。 减 Ｓ ａ 台 的 系泊 方 式 与 垂 直 系 泊 的 张 力 腿 平 台不 同 ， 的设 ｐ ｒ平 它 计 采 用 了斜 线 系泊 ， 且 系泊 钢 缆 中不 像 ＴＩ 而 Ｐ平 台那 样 具 有 很 大 的预 张 力 ， 以 在 其 自身 重 力 作 用 下 形 成 悬 垂 线 形 。Ｓ ａ 所 ｐ ｒ平 台 的
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第１ ９卷
第６ 期
中 国
海
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平
台
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文章 编号 ：０ １ ５ ０ ２ ０ ） ６ ０ ２ 一Ｏ １ ０ —４ ０ （ ０ ４ ０ － Ｏ ９ ７
一
种新型 的深海采 油平台 Ｓ ａ ｐｒ
张 智 ， 董艳 秋 ， 光 六 芮
（ 津大学， 津 ３０７） 天 天 ０ ０ ２
摘
要： 就近年 来开 发 的一种 新 型深 海采 油平 台－ Ｓ ａ － ｐ ｒ的特点 和 结构进 行 了综述 ， 并且 按
照 Ｓ ａ 分代 介 绍 其发 展 状 况 ． 举 了平 台实例 ． 出 了当前 所有 在役 和 在 建 Ｓ ａ ｐ ｒ的 列 给 ｐ ｒ的构 造 资
料。
关键 词 ：ｐ ｒ 平 台实例 ； Ｓａ； 构遣 资料 ； 洋采 油平 台 海
置 。 泊 索 下 端 则 与 海底 基 础 相 连 ， 底 基 系 海 础 的类 型 主要 是 桩 基 或 吸 力 式 基 础 。
２ Ｓ ａ 分 代 及 平 台实 例 ｐｒ
当前 世 界 上 在 役 和 在 建 的 Ｓ ａ ｐ ｒ平 台 可 分 为 三 代 ， 其 发 展 的 时 间 顺 序 排 列 分 按 别 是 ： ａｓｃ ｐ ｒ Ｔｒｓ ｐ ｒ 和 Ｃ ｌ Ｃｌｓｉ Ｓ ａ 、 ｕｓ Ｓ ａ ｅｌ Ｓ ａ ， ４即 为 这 三 代 Ｓ ａ ｐｒ 图 ｐ ｒ的 比较 图 ， 在
体 预算 （ 括平 台及 海底 管线 的建造和安装 、 包 钻探 和完井等 费用 ） 者大约在 ６亿美元 ， 前 后者则大 约为 ３ ３ ．５
亿 美 元 。 看 Ｓ ｅｌ 油公 司 在 ｌ ９ 再 ｈ ｌ石 ９４年 于 ８ ２ 水 深 中建 成 的 Ａｕ ｅ ７ｍ ｇ ｒＴＩ Ｐ项 目和 ２ ０ ０ １年 在 ９ ０ 水 深 中 建 １ｍ 成 的 Ｂ ｕｕ ｒ ｔｓＴＩ Ｐ项 目， 者 耗 资 达 到 了 ｌ 亿 美 元 ， 者 也 有 ７ ５亿 美 元 ， 之 相 比 ，ｐ ｒ 台 的 价 格 优 势 前 １ 后 ． 与 Ｓａ平
的生命力 。 实际上 ，ｐ ｒ Ｓ ａ 技术应用 于人类深海开发 已有超过三十年的历史了 ， 只是在 １８ 年之前 ，ｐ ｒ 台 ９７ Ｓａ平 仅是作 为辅助系统 而不是直接生 产系统来使用的 ， 或是用作海洋勘探船 只， 或是用作海上 通讯 中转站 ， 有时
还被 当作海上装卸 和仓储中心 。 直到 １ ８ ， ｄ ｒ ． ｏｔｎ ９７年 Ｅ ｗａｄＥ Ｈ ｒ 设计 了一种 专用 于深海钻探 和采油工作的 ｏ Ｓ ａ 平 台 ， 以此 申请 了技 术专利 ， ｐｒ 并 之后 ，ｐｒ 台才开始正式应用 于海上采 油领域 。Ｈ ｒ ｎ设计 的这 种 Ｓａ 平 ｏｔ ｏ Ｓ ａ 平 台被 公认为现代 Ｓ ａ 海上采油平 台的鼻祖 ， ｐｒ ｐｒ 其结构 组成形式能够适 合深水作业 环境 （ 深 ３０ 以 水 ０ｍ
明显 。
Ｓａ ｐ ｒ平 台凭 借 这 些 先 天 优 势 ， 为 了世 界 各地 研 究 者 和 业 主 眼 中 的 新 宠 ， 迅 速 完 成 了从 设 计 构 思 向 成 并 实 际 生 产 转 变 的 过 程 。当第 一 座 Ｓ ａ 海 采 油 平 台 Ｎｅ ｔｎ ｐ ｒ深 ｐｕ ｅ平 台在 １ ９ ９ ６年 建 成 投 产 并取 得 良好 的经 济 效 益 之 后 ，９ ８年 ， ｐｒ的发 展 开 始 进 入 黄 金 时 期 ， 大 公 司 争 相 建 造 新 的 Ｓ ａ 平 台 。２ ０ １９ Ｓａ 各 ｐｒ ０ ３年 至 ２ ０ ０ ４年 的 两 年 问 ， 界 上 又将 有 ７座 新 的 Ｓ ａ 采 油平 台 建 成投 产 ，ｐ ｒ 术 的前 景 一 片大 好 。 世 ｐｒ Ｓａ 技
图 １ ｐｒ Ｓａ 系统总体示意图
的十六 年间 ， 座在役平 台经历 了各种恶劣的海况 ， 六 还从未发生过重大 的安全事故 。 如 ，９８年 ９ ， 界 例 １９ 月 世 上第一 座 Ｓ ａ 平 台—— Ｎ ｐｕ ｅＳ ａ 就经历 了两次台风的考验 ， 中最大的一 次 Ｇ ｏｇ ｓ ｐｒ ｅ ｔｎ ｐ ｒ 其 ｅｒｅ 号台风引起 的巨 浪高达 ９ ７ ｍ， ． ５ 稳定 风速为 ７ ｋ ， ８ ｎ 结果 ， 台风 中对平台运动响应 的实际记 录比事 先预计 的响应还要稍小一 在
系泊索 一般都 是按照 “ 链一缆一链 ” 的形式组成 的 ， 上端通过 主体
上 的导 缆 器 （ ａｒｅｄ 与 位 于 上 体 的 起 链 装 置 （ ｈ ｉ ａｋ 相 连 ， Ｆ ｉｌａ ） Ｃ ａｎＪｃ ）
图 ３ Ｓ ａ 倒 装 （ ｅ ｄ 过 ｐ ｒ的 Ｕｐ ｎ ）
起链 装 置一 般 由计 算机 自动控 制 ， 通过 对 锚链 的收放 ， 制系泊索长度 、 控 调整平台位
中图分 类号 ： ７ Ｐ５ 文献标 识码 ： Ａ
随 着 海 洋 开 发 事 业 的迅 速 发 展 ， 类 石 油 勘 探 的 范 围 已 经 逐 渐 由浅 海 、 海 扩 展 到 了深 海 区 域 。传 统 的 人 近 海 上 采 油 平 台 已不 再 满 足 深 海 采 油 的 需 求 ， 种 新 型 的海 上 采 油 平 台—— Ｓ ａ 应 时 而 生 ， 显 示 出 了强 大 一 ｐｒ 并
上） 。从 上 世 纪 ８ Ｏ年 代 中期 到 目前 ，ｐ ｒ 上 采 油 平 台得 到 了蓬 勃 的 发 展 ， 为 了 当今 世 界 深 海 石 油 开 采 发 Ｓａ海 成
展 的有 力工具 。图 １为 Ｓ ａ 平 台系统 的总体示意 图。 ｐｒ
１ 总体 概 述
１ １ Ｓ ａ 的 优 点 ． ｐ ｒ
ｅｄ 过 程 （ ３ 。 ｎ） 图 ） 在靠近水线 面处 的浮舱外层有双层 防水壁结构 ，
在 平 台 发 生 可 能 的撞 击 损 坏 时 能 够 起 到 保 护 浮 舱 的屏 障作 用 。整 个 主体在外壁安装有螺旋状 侧板 ， 能够 减 少 涡 流 的作 用 。 中央 井 自 下 而 上 贯 穿 整 个 主 体 ， 管 系统 通 过 中 井 向上 与 平 台 上 体 的 生 产 立