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海洋能源科普——浮式平台

2024-01-29 17:22     来源:海洋石油装备与材料     海上油气平台海上油气海洋能源科普
在深水油气开发中应用最多的是深水浮式平台,包括小型张力腿平台、张力腿平台、半潜式平台、桁架式深吃水立柱式平台、深吃水立柱式平台、浮筒和浮式生产储油装置等7种类型。本文重点介绍目前常用的张力腿平台、深吃水立柱式平台、半潜式生产平台和浮式生产储油装置(FPSO)。该4类浮式平台(船)中前3种具备钻井和修井能力以及非船形结构,FPSO为船形结构且不具备钻(修)井能力。

张力腿平台(TLP)由上部组块、浮体、张力腿、顶张力井口立管、悬链式立管(外输/输入)和桩基础构成。至2015年共有该类平台30座,包括在建平台3座,已建TLP最大作业水深为1425m。TLP平台可以分为两代:第一代,传统的TLP;第二代,Mini-TLP和ETLP。该平台优点为:平台运动很小,几乎没有竖向移动和转动。可以使用干式采油树,钻(修)井作业在平台上进行,降低了采油作业成本。适用于大型和小型油田,目前该类平台作业水深可以达2000m左右。其缺点是:没有储油能力,对上部机构的重量非常敏感,造价费用较高等。

深吃水立柱式平台(SPAR)由上部组块、柱式浮体、系泊缆、顶部浮筒式井口立管、悬链式立管(外输/输入)和桩基础构成,至2014年全球共有24座(含在建),最大水深1710m。深吃水立柱式平台的两大优点:适应水深较大的油田,可支持水上干式采油树,可直接进行井口(钻、修井)作业,便于修井;升沉运动小于半潜式生产平台或浮(船)式平台,高于张力腿式平台,平台的重心较低,运动相对减小。缺点为:深吃水浮体可能发生涡激振动,引起各部分构体的疲劳损伤;由于主体浮筒结构较长,运输和安装造成很多困难。

半潜式生产平台由上部组块、浮体、系泊系统、悬链式立管(外输/输人)和桩基础构成。浮体的作用是保持足够的浮力以支撑上部的组块、系泊系统和立管的重量。系泊系统是把浮式平台锚泊在海底的桩基础或锚上,使平台在环境力作用下的运动处于允许的范围内。半潜式平台上部甲板提供钻修井、生产和生活等多种功能,平台工作时为半潜状态;浮体没于水面以下部分,提供主要浮力,由于它具有较小的水线面面积,整个平台在波浪中的运动响应较小,因而具有较好的运动性能。半潜式生产平台至今共有43座(包括在建),最大作业水深为2438m。半潜式生产平台很少新建,大多数用半潜式钻井平台改造;它比FiPSO稳性好、运动小;大部分没有储油能力。

浮式生产储油装置(FPSO)被广泛用于浅海和深海油田的开发。FPSO包括4种功能,即储油、定位、原油输出输入立管系统和上部生产处理系统等。它主要由船体(用于储存原油)、上部生产设施(用于处理水下井口采出的原油)和单点(或多点)系泊系统组成,通过穿梭油轮定期把处理后的原油运输上岸。截至2013年8月,全世界有147艘FPSO(FSO、FLPG)在用,作业水深最大的15座其作业水深从1300m至1880m。浮式生产储油装置的优点是:可以用旧船体改造,投资比较低;新建的建造周期短;有储油能力,用于边远油田和深水低温区域不宜管输的油田,可直接储存和外输原油。

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