深海海洋平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀及特性研究

管文浩

摘 要：面積廣闊的海洋蘊(yùn)藏了非常豐富的油氣資源，世界各國(guó)對(duì)于油氣資源的巨大需求推動(dòng)了石油開采從淺海到深海的發(fā)展，深海海洋平臺(tái)成為了研究的前沿課題。當(dāng)前世界上主流的深海海洋平臺(tái)主要有以下四種：張力腿平臺(tái)、單柱式平臺(tái)、半潛式平臺(tái)和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)。本文對(duì)于深海海洋平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀及各類型平臺(tái)的特性進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：海洋；平臺(tái)；深海

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，油氣資源的消耗也越來越大，陸地上的資源已經(jīng)無法滿足這個(gè)缺口。海洋尤其是深海，擁有著比陸地更加豐富的油氣資源，為了開采這些資源，深海海洋平臺(tái)成為了研究的前沿課題。

1 深海海洋平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)際上通用的淺海、深海和超深海的劃分方法，通常將水深小于500m的海稱為淺海，水深大于500m小于1500m的海稱為深海，水深大于1500m的海為超深海。當(dāng)前世界上主流的深海海洋平臺(tái)主要有以下四種：張力腿平臺(tái)（TLP）、單柱式平臺(tái)（SPAR）、半潛式平臺(tái)（Semisubmersible）和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)（FPSO）。

2 張力腿平臺(tái)特性研究

張力腿平臺(tái)，又稱TLP平臺(tái)，它是一種順應(yīng)式的深水采油平臺(tái)，它的概念最早是由美國(guó)學(xué)者R.D.Marsh于1954年提出的。張力腿平臺(tái)由平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)、張力腿結(jié)構(gòu)和海底錨固結(jié)構(gòu)三大部分組成。平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)上層模塊、立柱模塊和下層模塊。上層模塊為生產(chǎn)和生活模塊，進(jìn)行生產(chǎn)和生活作業(yè)，立柱模塊和下層模塊為張力腿平臺(tái)提供巨大的浮力，該浮力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過平臺(tái)自身的重量，使得張力腿產(chǎn)生張緊力。在張緊力的作用下，平臺(tái)容易維持一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài)，幾乎不會(huì)發(fā)生豎向位移和轉(zhuǎn)動(dòng)。張力腿平臺(tái)適合采用干式采油樹結(jié)構(gòu)，可以大大降低生產(chǎn)成本。張力腿平臺(tái)又可以細(xì)分為傳統(tǒng)式張力腿平臺(tái)（Conventional TLP）、海之星張力腿平臺(tái)（Seastar TLP）、伸張式張力腿平臺(tái)（ETLP）和MOSES張力腿平臺(tái)（MOSES TLP）。

張力腿平臺(tái)的主要優(yōu)點(diǎn)是水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)為順應(yīng)式，平臺(tái)整體較為平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)特性好，橫搖、縱搖和垂蕩的幅度較小，適宜于采用干式采油樹結(jié)構(gòu)，張力腿平臺(tái)的主要缺點(diǎn)是張力腿的連接部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，通常不具備儲(chǔ)油能力。

3 單柱式平臺(tái)特性研究

單柱式平臺(tái)，又稱SPAR平臺(tái)，它是一種通常呈圓柱形的深水采油平臺(tái)。它由Edward E.Horton于1987年在張力腿平臺(tái)的基礎(chǔ)上提出。單柱式平臺(tái)的重心通常低于浮心，能保證較好的穩(wěn)性，它的運(yùn)動(dòng)性能好，適用水深范圍廣。單注式平臺(tái)的吃水較深，水線面積較小，可以采用干式采油樹結(jié)構(gòu)，同時(shí)還具備較大的儲(chǔ)油能力。單柱式平臺(tái)可以分為平臺(tái)上體結(jié)構(gòu)、平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)和平臺(tái)系泊結(jié)構(gòu)三部分。單柱式平臺(tái)按照發(fā)展歷程可以分為三代。

第一代是經(jīng)典式Spar平臺(tái)（Classic Spar），又稱箱式Spar平臺(tái)，第二代是桁架式Spar平臺(tái)，第三代是蜂巢式Spar平臺(tái)。這三種平臺(tái)的主要區(qū)別在于平臺(tái)的主體結(jié)構(gòu)，其平臺(tái)的上體結(jié)構(gòu)和系泊結(jié)構(gòu)基本相同。

單柱式平臺(tái)的主要優(yōu)點(diǎn)有平臺(tái)構(gòu)造簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性較強(qiáng)、水線面面積較小、運(yùn)動(dòng)特性好，具備儲(chǔ)油能力，可以采用干式采油樹結(jié)構(gòu)，單柱式平臺(tái)的缺點(diǎn)主要有建造成本較高、施工難度較大、安裝過程和運(yùn)輸過程比較困難等。

4 半潛式平臺(tái)特性研究

1961年誕生了全球第一座半潛式平臺(tái)（Semisubmersible），至今半潛式平臺(tái)

已經(jīng)發(fā)展到了第六代。半潛式平臺(tái)主要包括平臺(tái)上體結(jié)構(gòu)、下部浮體結(jié)構(gòu)和連接平臺(tái)上體結(jié)構(gòu)和下部浮體結(jié)構(gòu)的立柱結(jié)構(gòu)。平臺(tái)的上體結(jié)構(gòu)通常高于水面一定的距離，這樣可以減少波浪的作用力，平臺(tái)的下部浮體結(jié)構(gòu)位于水下一定的深度，以減少波浪的擾動(dòng)，立柱結(jié)構(gòu)具有較小的水線面，使得平臺(tái)的固有周期較大，減小共振，可以維持平臺(tái)的穩(wěn)定。半潛式鉆井平臺(tái)通常可以采用錨泊定位和/或動(dòng)力定位進(jìn)行定位。

半潛式平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)主要有設(shè)計(jì)和建造技術(shù)比較成熟，相對(duì)容易，具有一定的儲(chǔ)油能力，工作水深范圍廣。半潛式平臺(tái)的缺點(diǎn)主要有只能采用濕式采油樹，操作較為困難，運(yùn)動(dòng)性能均較差。

5 浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)特性研究

浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)，又稱FPSO，它是集成石油生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝卸于一體的綜合性的深海海洋平臺(tái)。它的外形與普通油輪比較相似，但是復(fù)雜程度和功能卻不可同日而語。它通常包括上部結(jié)構(gòu)、船體和系泊結(jié)構(gòu)三大部分。上部結(jié)構(gòu)位于船體主甲板以上，為工作人員的生產(chǎn)和生活區(qū)域，船體的主甲板以下可以設(shè)置儲(chǔ)油艙室，用來儲(chǔ)存開采的石油。浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)通常采用單點(diǎn)系泊的方式進(jìn)行系泊，并且船體通常具有轉(zhuǎn)塔部件，可以使得船體自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以減少海浪等載荷對(duì)船體的干擾。

浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要在于相關(guān)設(shè)計(jì)和建造技術(shù)比較成熟，投資較少，周期較短，維修和保養(yǎng)方便，儲(chǔ)油能力較強(qiáng)，抵抗風(fēng)浪干擾能力較強(qiáng)，移動(dòng)方便，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要有采用濕式采油樹，操作復(fù)雜。

6 總結(jié)

隨著陸地的油氣資源逐漸走向枯竭，人類加快了向海洋進(jìn)軍的步伐。我國(guó)的南海蘊(yùn)藏了非常豐富的石油和天然氣資源，它必然會(huì)成為我國(guó)未來海洋戰(zhàn)略的重中之重。而開發(fā)合適的深海海洋平臺(tái)，已經(jīng)刻不容緩。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)目前關(guān)于深海海洋平臺(tái)的科研能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，今后應(yīng)當(dāng)更加重視深海海洋平臺(tái)的開發(fā)和研究，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供源源不斷的能源支持，這對(duì)于維護(hù)我國(guó)的海洋權(quán)益和提升我國(guó)能源的穩(wěn)定供應(yīng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]方華燦.深水平臺(tái)用的石油裝備的新發(fā)展[J].中國(guó)海洋平臺(tái)，2010， 25（1）：1-7.

[2]劉海霞.深海半潛式鉆井平臺(tái)的發(fā)展[J].船舶，2007（3）：6-10.

[3]楊雄文，樊洪海.TLP平臺(tái)結(jié)構(gòu)型式及其總體性能分析[J].石油機(jī)械，2008，36（5）：70-73.