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1、深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9海洋平台结构概述海洋平台结构概述 邓忠超邓忠超深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.91.为什么我们需要海洋平台?当今世界面临着人口、资源和环境三大问题。随着世界人口的增长和陆地资源因加速开采而日渐枯竭，海洋资源的开发、海洋环境的保护与利用已成为世界各国普遍关注的问题。深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研
2、究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Early Last Century-Huntington Beach,California深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Early Last Century-Summerland,California深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述
3、邓忠超2010.4.9Beginning of the Offshore Industry深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Offshore Mobile Drilling Rigs深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Offshore Production Variety of Platform Types深深 水水 工工 程程 技技 术术
4、 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Trend Moving into Deeper Water深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Trend Moving into Deeper Water深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9里海地区里海地区阿塞拜
5、疆（阿塞拜疆（50%）哈萨克斯坦和哈萨克斯坦和土库曼斯坦（土库曼斯坦（30%-40%）北海地区北海地区（产量最多）（产量最多）海湾海湾地区地区非洲非洲远东远东地区地区巴西巴西 1997年年储量达储量达169亿桶亿桶墨西哥湾墨西哥湾深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.92.海洋平台需要具有哪些功能?深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9海洋平台海洋
6、平台:海海洋洋平平台台是是在在海海洋洋上上进进行行作作业业的的场场所所。海海洋洋石石油油钻钻探探与与生生产产所所需需的的平平台台，主主要要分分钻钻井井平平台台和和生生产产平平台台两两大大类类。在在钻钻井井平平台台上上设设钻钻井井设设备备，在在生生产产平平台台上上设设采采油油设设备备。平平台台与与海海底底片片口口有有立立管管相相通通。平平台台是是进进行行海海上上钻钻井井与与采采油油作作业业的的一一种种海海洋洋工工程程结结构构。海海洋洋平平台台一一般般都都高高出出海海面面，能能够够避避免免波波浪浪的的冲冲击击。型型式式有有三三边边形形、四四边边形形或或多多边形。上下两层甲板或单层甲板面供安装、储存
7、钻井或采油设备用。边形。上下两层甲板或单层甲板面供安装、储存钻井或采油设备用。深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.91)1)按运动方式，可分为固定式与移动式两大类按运动方式，可分为固定式与移动式两大类 群柱式桩基式腿柱式海洋平台固定式移动式桩式重力式浮式坐底式顺应式船式半潜式坐底式自升式独立腿式沉垫式牵索塔式
8、张力腿式3.3.海洋平台的分类海洋平台的分类深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9 2)2)按按功功能能，海海洋洋平平台台的的分分类类有有钻钻井井平平台台、生生产产平平台台、生活平台、储油平台、近海平台等。生活平台、储油平台、近海平台等。深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.91、坐底式钻井平台 坐底式钻井平台是早期在浅水区域作业的一种移动式钻井平
9、台。平台分本体与下体，由若干立柱连接平台本体与下体，平台上设置钻井设备、工作场所、储藏与生活舱室等。钻井前在下体中灌入压载水使之沉底，下体在坐底时支承平台的全部重量，而此时平台本体仍需高出水面，不受波浪冲击。在移动时，将下体排水上浮，提供平台所需的全部浮力。如属自航者，动力装置都安装在下体中。坐底式的工作水深比较小，愈深则所需的立柱愈长，结构愈重，而且立柱在拖航时升起太高，容易产生事故。由于坐底式平台的工作水深不能调节，已日渐趋于淘汰。钻井平台钻井平台 深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述
10、邓忠超2010.4.9单桩柱坐底式钻井平台深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9建造中的坐底式平台深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.92、自升式钻井平台 自升式钻井平台是由一个上层平台和数个能够升降的桩腿所组成的海上平台。这些可升降的柱腿能将平台升到海面以上一定高度，支撑整个平台在海上进行钻井作业。这种平台既要满足拖航移位时的浮性、稳性方面的要
11、求，又要满足作业时着底稳性和强度的要求，以及升降平台和升降桩腿的要求。由于自升式平台可适用于不同海底土壤条件和较大的水深范围，移位灵活方便，便于建造，因而得到了广泛的应用。目前，在海上移动式钻井平台中它仍占绝大多数。深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.93、半潜式钻井平台 半潜式钻井平台，又称立柱稳定式钻井平
12、台。它是大部分浮体沉没于水中的一种小水线面的移动式钻井平台，它从坐底式钻井平台演变而来，由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接，在下体问的连接支撑一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力；平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。平台本体高出水面一定高度，以免波浪的冲击。下体或浮箱提供主要浮力，沉没于水下以减小波浪的扰动力。平台本体与下体之间连接的立柱，具有小水线面的剖面，主柱与主柱之间相隔适当距离，以保证平台的稳性，所以又有立柱稳定式之称。深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研
13、 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.91、重力式采油平台、重力式采油平台 它它一一般般都都足足钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构，作作为为采采油油、贮贮存存和和处处理理用用的的大大型型多多用用途途平平台台，它它由由底底部部的的大大贮贮油油罐罐、单单根根或或多多根根立立柱柱、平平台台甲甲板板和和组组装装模模块块等等部部分分组组成成，规规模模较较大大的的，可
14、可开开采采几几十十口口井井，贮贮油油十十几几万万吨吨，平平台台的的总总重重量量可可高高达达数数十十万万吨吨。各各类类平平台台，根根据据作作业业要要求求，配配备相应的采油，处理及生活等设施。备相应的采油，处理及生活等设施。生产平台深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.92 2、导管架式平台、导管架式平台 桩桩基基
15、式式平平台台用用钢钢桩桩固固定定于于海海底底。钢钢桩桩穿穿过过导导管管打打入入海海底底，并并由由若若干干根根导导管管组组合合成成导导管管架架。导导管管架架先先在在陆陆地地预预制制好好后后，拖拖运运到到海海上上安安装装就就位位，然然后后顺顺着着导导管管打打桩桩，桩桩是是打打一一节节接接一一节节的的，最最后后在在桩桩与与导导管管之之间间的的环环形形空空隙隙里里灌灌入入水水泥泥浆浆，使使桩桩与与导导管管连连成成一一体体固固定定于于海海底底。这这种种施施工工方方式式，使使步步上上工工作作量量减减少少。平平台台设设于于导导管管架架的的顶顶部部，高高于于作作业业区区的的波波高高，具具体体高高度度须须视视当
16、当地地的的海海况况而而定定，一一般般大大约约高高出出4-5m4-5m，这这样样可可避避免免波波浪浪的的冲冲击击。桩桩基基式式平平台台的的整整体体结结构构刚刚性性大大，适适用用于于各各种种土土质质，是是目目前前最最主主要要的的固固定定式式平平台台。但但其其尺尺度度、重重量量随随水水深深增增加加而而急急骤骤增增加加，所以在深水中的经济性较差。所以在深水中的经济性较差。深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwa
17、ter Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.94、牵索塔式平台、牵索塔式平台 牵牵索索塔塔式式平平台台是是一一瘦瘦长长的的桁桁架架结结构构，其其下下端端依依靠靠重重力力基基座座坐坐落落于于海海底底或或是是依依靠靠支支柱柱加加以以支支撑撑，其其上上端端支支承承作作业业甲甲板板。桁桁架架的的四四周周用用钢钢索索、重重块块、锚锚链链和和锚锚所所组组成成的的锚锚泊泊系系统统加加以以牵牵紧紧，使
18、使它它能能保保持持直直立立状状态态。由由于于这这种种平平台台是是由由锚锚泊泊系系统统牵牵紧紧的的，它它在在小小风风浪浪时时仅仅发发生生微微幅幅摆摆动动；风风浪浪大大时时，由由于于桁桁架架结结构构摆摆动动幅幅度度大大，会会把把重重块块拉拉得得离离开开海海底底，从从而而要要吸吸收收掉掉风风浪浪的的一一部部分分能能量量，因因此此平平台台仍仍可可维维持持在在许许可可范范围围内内摆摆动动。这这种种平平台台结结构构简简单单，构构件件尺尺寸寸小小，故故所所受受到到的的风风、浪浪、流流的的作作用用力力也也小小。这这种种平平台台能能适适用用于于300600m水水深深的的海海域域。但但若若水水深深超超过过600米
19、米，则则由由于于要要提提高高桁桁架架的的抗抗弯弯能能力力，建建造造时时所所耗耗用用的的材材料料会会大大大大增增加加，经济上不一定合算。经济上不一定合算。深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Offshore Oil and Gas ExplorationnExploration Reservoir engin
20、eeringnDrillingnProductionnTransportationnDistribution to market深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Offshore Production Systems深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engine
21、ering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Trend-Floating Production SystemsnThe search for hydrocarbon resources moves the offshore industry into deepwaters and harsh environments where the traditional technologies were not able to tap into.nThere is a continuous drive to reduce the development cost by s
22、earching for cost efficient platform types.nThe future trend:(i)efficient platform for large deepwater fields;(ii)low cost mobile platform for marginal fields.nTechnology development holds the key for successful deepwater hydrocarbon exploration.深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Res
23、earch C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Tension Leg Platform-ClassicalnTension Leg Platform(TLP)consists of a floating structure held in place by vertical,tensioned tendons connected to the sea floor by pile-secured templates.nFeatures:qHeave natural period 3 4 secondsqMinimal heave,roll and pitch motionsqCompl
24、iant in horizontal directionqPayload sensitive qWater depth limited to 5,000 6,000 ftqLarge well bay size qDry tree application深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Tension Leg Platform Single ColumnAttractive Features:qSingle column for ease of constructi
25、onqExtended column arms to keep the roll and pitch natural periods lowqLess number of tendons qLower deck weight because of less pry squeeze loadDrawbacks:qWell bay size limited qSelf floating not stableqApplication limited to small topsides weight深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering R
26、esearch C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Tension Leg Platform MOSESAttractive Features:qFlat plate design for ease of constructionqExtended column arms to keep the roll and pitch natural periods lowqLower deck weight because of less pry squeeze load due to reduced column spanqRiser connect at the same level as
27、 the tendons to minimize riser strokeDrawbacks:qWell bay size reduced qSelf floating less stableqApplication limited to small topsides weight深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Tension Leg Platform ETLPAttractive Features:qFlat plate design for ease of c
28、onstructionqExtended column arms to keep the roll and pitch natural periods lowqLower deck weight because of less pry squeeze load due to reduced column spanDrawbacks:qWell bay size reduced qSelf floating less stableqApplication limited to small topsides weight深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater
29、Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9SPAR-ClassicalSPAR Platform(SPAR)consists of a large diameter single vertical cylinder anchored to the seabed using taut or caternary mooring lines.Features:qDeep draft to minimize heave motionqHeave natural period over 25 secondsqMinimal heave motionsqSoli
30、d ballast at keel for floating stabilityqLess payload sensitive compared to TLPqBuoyancy can riser supportqWater depth up to 10,000 ftqDry tree application深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9SPAR-TrussAttractive Features:qLower structural weightqLess cur
31、rent load qSmaller mooring system if static load governsqLess vortex induced motionDrawbacks:qShorter natural periods at the absence of trapped waterqSlightly large wave frequency motions深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9SPAR-CellAttractive Features:qE
32、ase of structural design and fabricationqLess vortex induced motionDrawbacks:qLimited to smaller size深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9SPAR Design FocusnMinimize topsides payload Any increase of topsides weight has to be compensated by increase of soli
33、d ballast to maintain floating stability.nSPAR and riser buoyancy can interaction.nSPAR installation including upending is critical and can govern the global structure design.nVortex induced motion and its impact to mooring system design.深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海
34、洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Semi-submersiblenFloating Production System(FPS)consists of a semi-submersible unit which is equipped with drilling and production equipment anchored in place with wire rope and chain,or can be dynamically positioned using rotating thrusters.Features:qDeep draft to minimize heave
35、 motionqHeave natural period over 20 secondsqLimited heave motionqLess payload sensitive compared to TLPqWater depth up to 10,000 ftqWet tree application深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9FPSO Internal Turret MooredFloating Production,Storage&Offloading
36、 System(FPSO)consists of a large tanker type vessel moored to the seafloor.An FPSO is designed to process and store production from nearby subsea wells and to periodically offload the stored oil to a smaller shuttle tanker.qHave storage and can operate remote from pipeline networkqWeather vane to re
37、duce env.loadsqSmaller mooring sizeqVersatile for all regionsqTandem offloading深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9FPSO External Turret MooredAttractive Features:qEasy for conversionqEasy for installation and inspectionqEasy for weather-vaneqIncreases ef
38、fective water depth(for shallow waters)Drawbacks:qLimitation on mooring loadsqLimitation on number of risersqMooring/bow interferenceqLarge vertical motion at turret深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Dis-connectable TurretTurret Gantry StructureCenterli
39、ne of Rotationof FPSORisers(Generic)MooringLines深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9FPSO Spread MooredAttractive Features:qFor benign or directional environments,e.g.WOA,Brazil.qLower mooring costsqOffloading via buoy Drawbacks:qDesign govern by near bea
40、m sea conditionsqLarge mooring sizeqRoll motion qGreen water impact深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9FPSO Design FocusnSelect turret mooring concept and develop system configuration.nMooring/riser/hull design load interaction.nMooring and riser arrange
41、ment inside the turret as the space is limited with the turret.nRiser design as the vertical motion of the FPSO at turret is relatively large.深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Comparison of Platform FeaturesFPSOTLPSPARSEMITreeWetDryDryWetPayloadExcelle
42、ntPoorFairFairOil storageYesnoPossiblenoExportShuttle tankerPipelinePipelinePipelineWater depth60 ft-10,000 ft2,000 ft-6,000 ft1,500 ft-10,000 ft100 ft 10,000 ftMotionFairExcellentGoodFairStation keepingMooringsTendonsMooringsMoorings/DPRiser typesFlexible/SCRTTRTTRFlexible/SCRRiser design FatiguePa
43、yloadCan sizeFatigue深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Offshore Production-Semi-Submersibles深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Offshore Production-Tension Leg Platforms深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater
44、 Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Offshore Production-SPARs深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9Offshore Production-FPSOs深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9TLP Transport-Marco Polo深深 水水 工工 程程 技技 术术
45、研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9TLP Transport-Brutus深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9TLP Transport-Morpeth深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9TLP Installation-Ursa Deck Modu
46、le深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9SPAR Dry Transport-Neptune深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9SPAR Wet Tow-Horn Mountain深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9SPAR Installation-Genesis Upending深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9SPAR Installation-Horn Mountain Deck Lift深深 水水 工工 程程 技技 术术 研研 究究 中中 心心Deepwater Engineering Research C海洋平台结构形式概述邓忠超2010.4.9The End Q/A