深水油氣開發催生新裝備

□ 輯錄/由然

張力腿平臺——應運而生的深水平臺

隨著海洋開發越來越向深海推進，油氣資源的開發也不斷進軍深海。由于深水作業的不斷增加，各種傳統的移動式平臺如半潛式平臺和鉆井船等，其運動性能和定位難以滿足深水作業的要求，而各類固定式平臺如重力式平臺和導管架平臺等，因自重和工程造價隨水深變化而大幅度增加，也已不能適應深海環境，所以發展新型的平臺便成了當時最重要的問題。

TLP是海洋石油工業從近海向深海發展過程中誕生的一種新型平臺。經過多年的生產實踐，這種平臺被證明有著較好的運動特性和經濟效益。

TLP是一種垂直系泊的順應式平臺，一般由平臺上體、立柱、下體、張力腿系泊系統和錨固技術五大部分組成。TLP設計最主要的思想是使平臺半順應半剛性。它通過自身的結構形式，產生遠大于結構自重的浮力，浮力除了抵消自重之外，剩下部分就成為剩余浮力，這部分剩余浮力與預張力平衡。較大的張力腿與張力使平臺平面外的運動較小，近似于剛性。張力腿將平臺和海底固接在一起，為生產提供一個相對平穩安全的工作環境。

TLP方案首次被提出是在1954年。美國的R.O.馬什率先提出了采用傾斜系泊索群固定的海洋平臺方案，被公認為張力腿平臺的鼻祖。1984年，Conoco公司在北海157米深的Hutton油田安裝了世界上第一座TLP，TLP從此正式登上了深海石油開發的舞臺。

雖然TLP具有較好的運動特性和經濟效益，但是隨著TLP工作水深的增加也暴露出穩定性不足等一些問題。近年來世界各國的研究者們不斷對傳統型TLP提出各種改進方案，使得TLP又有了不少新的發展和突破。

Spar平臺——未來深水平臺發展方向

除了TLP，在人類開發深海海域的過程中還出現很多新型的浮動式海洋平臺，Spar平臺就是其中之一。Spar也屬于順應式平臺，它被廣泛應用于鉆探、生產、海上原油處理和石油儲藏等各種深海開發事業中，被很多石油公司視為下一代深水平臺的發展方向。

實際上，Spar平臺技術很早就應用于人類海洋石油的發開，但是在1987年之前，Spar平臺是作為輔助系統而不是直接生產系統為海洋開發工程服務的。它一般被用作浮標、海洋科研站或者是海上通信中轉站。1987年，愛得華·E·霍爾頓設計了一種專用于深海鉆探和采油工作的Spar平臺，其結構形式特別適合于深水作業環境。霍爾頓設計的這種Spar平臺被公認為現代Spar生產平臺的鼻祖。

雖然說現代Spar生產平臺是從早期Spar輔助工具平臺發展而來的，但是又有其與眾不同的特征。目前投入實際生產的Spar式平臺一般由六部分組成，即平臺上體、主體外殼、浮力系統、中央井、立管系統和系泊系統。由于在系泊體統和主體浮力控制的作用，Spar平臺具有良好的運動性能，表現出極高的安全性，所以特別適宜深水作業。同時，采用了纜索系泊系統固定，也使Spar平臺十分便于拖航和安裝。最后，也是最重要的，Spar平臺與固定式平臺相比，具有造價不會隨著水深的增加而急劇提高的特性。

由于具備諸多優勢，現代Spar生產平臺迅速完成了從設計構思向實際生產轉變的過程。1997年，第一座Spar深海采油平臺——Neptune平臺建成投產并取得了良好的經濟效益；1998年世界上第一座具備自行鉆探能力的Spar平臺誕生。近年來，Spar平臺的發展前景一片大好，成為當今世界深海開發領域內一只發展迅速的力量，和張力腿平臺一起被并稱為兩大深海采油主力平臺。

FPSO——深海采油的另一個主力軍

目前，在海洋石油開發過程中，大部分是邊際油田，并不斷向深海擴展。而水深、海流以及惡劣的自然環境都會使某種生產裝置的使用受到限制。在一些復雜的環境下，固定式平臺很難發揮作用。這時，采用浮式生產儲油裝置（FPSO）就成了最好的選擇。另外，在開發淺海區域的較小的邊際油田時，浮式生產儲油裝置能夠有效的節約成本。而且在石油開發完以后，浮式系統也可以移動到別處重復使用。這樣的循環使用，不但經濟而且也很環保。

經過數十年的發展，FPSO已經成為海上油氣開發的一種重要設施。從外形看，它和游船十分相似，但實際上，它與一般船舶有很大不同。FPSO是集海上油氣生產、儲存、外輸、動力等多功能于一體的海洋工程結構物。簡單說來，FPSO是由上部模塊、船體和系泊系統三個部分組成。目前，FPSO的在深海采油方面的應用十分普遍。它可以通過錨泊系統固定于油田的井口區域，當立管系統與海底生產系統對接后，FPSO可以進行油田的開發生產。

與固定式平臺相比，FPSO具有適用范圍廣的特點，從近岸油田到距岸幾百千米的邊緣油田，從邊際油田到巨型油田，FPSO都能發揮很好的作用。同時FPSO集生產、儲存、卸載與一體，從而減少了平臺的建設費用。而且與平臺相比，FPSO機動性更好，也更易于安裝。目前世界上已有上百艘FPSO在運行，甚至有取代固定平臺的趨勢。