张力腿平台

各类海洋油井平台概述海洋石油钻采设备是海上油气田钻井与采油所用的工具和装备，它的种类繁多包罗万象，但归纳起来大体可以分为四类：1．海洋石油钻井平台；2.海洋石油采油平台；3.水上钻井机械设备；4.水下钻井机械设备。

本文主要介绍前两类，即：海洋石油钻井平台及海洋石油采油平台。

主要分为移动式平台和固定式平台两大类。

其中按结构又可分为：（1）移动式平台：坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台（SEMI）、张力腿式平台(TLP)、牵索塔式平台、浮式生产处理系统（FPSO）、筒状平台（SPAR）。

（2）固定式平台：导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台。

移动式平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳，适用于河流和海湾等30米以下的浅水域。

坐底式平台有两个船体，上船体又叫工作甲板，安置生活舱室和设备，通过尾郡开口借助悬臂结构钻井；下部是沉垫，其主要功能是压载以及海底支撑作用，用作钻井的基础。

两个船体间由支撑结构相连。

这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水，使其着底。

因此从稳性和结构方面看，作业水深不但有限，而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。

所以这种平台发展缓慢。

然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域，潮差大而海底坡度小，对于开发这类浅海区域的石油资源，坐底式平台仍有较大的发展前途。

目前已有几座坐底式平台用于极区，它可加压载坐于海底，然后在平台中央填砂石以防止平台滑移，完成钻井后可排出压载起浮，并移至另一井位。

自升式钻井平台自升式钻井平台被设计成为驳船的模样，具有可以升降的可延伸到海底的桩腿。

虽然有些设计能使其在海深500英尺（152米）的海域工作，但通常用于海深400英尺（122米）的地方，适合于近海。

其移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到目的地。

到达钻井目的地后，工作时桩腿下放插入海底，平台及平台上所有的钻井设备及其他器械被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。

世界上第一座张力腿平台：Hutton TLPHUTTON TLP - ARDERSIER YARD1984年8月，在近30年的理论和实验研究的基础上，世界上第一座实用化张力腿平台由Conoco公司在北海Hutton油田157m水深处建成投产。

Hutton TLP是一座中等水深油气钻探、生产的综合性平台。

它的平台本体由6根立柱和4个浮筒组成，由16根垂直系于海底基础基座的张力筋腱将平台本体固定。

每根张力筋腱是由厚壁钢管组成的。

16根张力筋腱共分为4组，也就是4条张力腿。

平台每根角柱都对应一条张力腿。

张力腿上端穿过角柱在水平面之上和甲板相铆固，下端与海底地基基础相连，通过平台本体的浮力保持张拉的受力状态。

Hutton TLP所处海底地基为中等强度黏土，因此选择了4个相互独立的重力式基础。

这种基础在通常的土质下计算简单，设计可靠。

Hutton TLP float out其实，在中等水深条件下，钢导管架平台是较经济的石油平台类型。

当时选择张力腿平台形式的一个重要目的是希望在中等海况下获得关于张力腿平台运动性能的一些实测数据，为以后张力腿平台在深海域的广泛设计应用提供科学依据。

从这种意义上来说，Hutton TLP也是一座实验平台。

在Hutton TLP建成投产后，取得了良好的经济效益，建立了业界将张力腿平台投入生产领域的信心，而且，各国学者围绕其进行了广泛而卓有成效的研究工作，为后来建造其他张力腿平台打下了坚实的基础。

A workboat at anchor, with the Hull of the Hutton TLP catching the last rays of the spring sun.Hutton TLP LegsHutton TLP Legs第一代张力腿平台总述第一代张力腿平台，即传统类型的张力腿平台，应用时间长、分布范围广、平台数量多、设计理论成熟，在张力腿平台发展的历史中占有很重要的地位。

张力腿平台发展与简介导管架平台和重力平台由于其自重和工程造价随水深大幅度地增加, 已经不适应深水域油气开发, 所以本世纪60 年代提出了顺应式平台的概念, 并在近20年的平台设计中得到了广泛的发展应用。

顺应式结构的典型实例是张力腿平台(Tension LegPlatform 简称为TLP)。

张力腿平台最重要的特点是平台的竖向运动很小, 水平方向的运动是顺应式的, 结构惯性力主要是水平方向的回弹力。

张力腿平台的结构造价一般不会随水深增加而大幅度地增大。

近二十年来, 经过张力腿平台设计生产的实践,证明张力腿平台具有良好的运动性能, 是深水海域油气生产适宜的平台形式。

张力腿平台结构张力腿平台(简称TLP)适用于较深水域(300～1500m)、且可采油气储量较大的油田。

TLP 一般由上部模块(Topside)、甲板、船体(下沉箱)、张力钢索及锚系、底基等几部分组成。

其船体(下沉箱)可以是三、四或多组沉箱,下设3～6组或多组张力钢索,垂直与海底锚定。

平台及其下部沉箱受海水浮力,使张力钢索始终处于张紧状态,故在钻井或采油作业时,TLP几乎没有升沉运动和平移运动。

其微小的升沉和平移运动(平移运动仅为水深的1.5% ～2%),在钻井和完井时主要由水中和井内相对细长的钻具及专用短行程补偿器补偿张力腿平台技术特点张力腿式钻井平台是利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。

张力腿式钻井平台也是采用锚泊定位的，但与一般半潜式平台不同。

其所用锚索绷紧成直线，不是悬垂曲线，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。

用的是桩锚(即打入水底的桩为锚)或重力式锚(重块)等，不是一般容易起放的抓锚。

张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力量可依靠锚索向下的拉力来补偿，而且此拉力应大于由波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。

作用于张力腿式钻井平台上的各种力并不是稳定不变的。

在重力方面会因载荷与压载水的改变而变化；浮力方面会因波浪峰谷的变化而增减；扰动力方面因风浪的扰动会在垂向与水平方向产生周期变化，所以张力腿的设计，必须周密考虑不同的载荷与海况。

深水浮式平台的类型深海有着强大的油气资源储备。

不断涌现的各种新型采油平台技术促进着深海采油技术的高速发展，这些技术概括起来可分为四大类：张力腿式平台(TLP)，单筒式平台(SPAR)，半潜式平台(SEMI)和浮(船)式生产平台(FPSO)。

在每一大类中，又有很多不同的技术概念。

下面就不同型式的平台使用和特点分别做介绍。

图1：深水平台类型一、深海张力腿平台的发展概况及发展趋势图2：张力腿平台的发展自1954年美国的提出采用倾斜系泊方式的索群固定的海洋平台方案以来，张力腿平台（TLP）经过近50年的发展，已经形成了比较成熟的理论体系。

1984年第一座实用化TLP——Hutton平台在北海建成之后，TLP在生产领域的应用也越来越普遍，逐渐成为了当今世界深海采油领域的两大主力军之一(另一种当前广泛使用的深海采油平台是Spar,将在后面部分中进行详细介绍)。

进入上个世纪90年代之后，TLP平台的发展进一步加速，在生产区域方面，TLP的应用已经从北海和墨西哥湾扩展到了西非沿海；在平台种类方面，TLP已经在原有的传统类型TLP基础上，发展出了Mini-TLP、ETLP等多种新概念张力腿平台，加之不断地采用最新地科学技术，TLP平台在降低成本，提高适应性、稳定性和安全性地道路上取得了长足地进步。

下面将简要介绍张力腿平台的总体结构，然后对1990年之后TLP平台的发展状况进行详细的论述。

1、张力腿平台总体结构简介张力腿平台（TensionLegplatform,简称TLP）是一种典型的顺应式平台，通过数条张力腿与海底相连。

张力腿平台的张力筋腱中具有很大的预张力，这种预张力是由平台本体的剩余浮力提供的。

在这种以预张力形式出现的剩余浮力作用下，张力腿时刻处于受预拉的绷紧状态，从而使得平台本体在平面外的运动（横摇、纵摇、垂荡）近于刚性，而平面内的运动（横荡、纵荡、首摇）则显示出柔性，环境载荷可以通过平面内运动的惯性力而不是结构内力来平衡。

张力腿平台简介一．第一代张力腿平台总述第一代张力腿平台，即传统类型的张力腿平台，应用时间长、分布范围广、平台数量多、设计理论成熟，在张力腿平台发展的历史中占有很重要的地位。

从1984年至今，世界上建成投入生产的传统类型张力腿平台共有11座，尚未发生过倾覆、沉没等重大事故，拥有优良的工作记录，由此坚定了业界对TLP这种新兴海洋平台结构的信心。

在其发展的20年时间里，世界各国的研究者和工程技术人员积累了丰富的设计应用经验和技术数据，为以后张力腿平台的发展打下了坚实的基础。

在已建成的11座传统类型的张力腿平台中，Shell石油公司在1994—2001年7年间连续建造的5座张力腿平台具有一定的代表性，分别为Auger、Mars、Ram、Ursa和Brutus。

通过第一代张力腿平台的生产实践，进一步证明了张力腿平台在深海域半刚性半柔性的优良运动性能和经济性，但是同时亦发现传统的张力腿平台结构形式仍存在着一定的不足。

①在水深超过1200m的极深水水域，随着张力筋腱长度的增加，出现了张力腿自重过大的问题，并且由于张力筋腱在深水中的受力情况发生改变，因此影响了平台的定位性能。

②在降低造价、改善受力情况和运动性能的方面，传统类型张力腿平台的本体结构仍需要进一步改进。

③差频载荷是一个缓慢变化的力，它将和同样缓慢变化的张力腿平台平面内的运动发生共振。

另外，风的激振力也在这个差频范围内，必然会加剧这种慢漂运动。

④波浪的高频分量和高频水动力会引起张力腿平台平面外的共振，通常称为Springing和Ringing。

张力腿平台结构这两个问题随着水深的增加而加剧，对结构的安全性有很大的影响。

⑤传统的张力腿平台是通过海底基础固定入位的，随着水深的增加，海底基础的设计、施工变得十分复杂。

因此，张力腿平台所具有的经济、安全和良好的动力特性在更深水域中均不能得到充分的发挥，传统类型的张力腿平台结构已经不能很好地适应更深的水域。

各国学者对张力腿平台结构形式的不断改进完善非常重视，因此，混合式张力腿平台及悬式张力腿平台等新型的张力腿平台便应运而生二．张力腿平台的工作原理及性能张力腿平台设计最主要的思想是使平台半顺应半刚性。

张力腿平台发展与简介导管架平台和重力平台由于其自重和工程造价随水深大幅度地增加, 已经不适应深水域油气开发, 所以本世纪60 年代提出了顺应式平台的概念, 并在近20年的平台设计中得到了广泛的发展应用。

顺应式结构的典型实例是张力腿平台(Tension LegPlatform 简称为TLP)。

张力腿平台最重要的特点是平台的竖向运动很小, 水平方向的运动是顺应式的, 结构惯性力主要是水平方向的回弹力。

张力腿平台的结构造价一般不会随水深增加而大幅度地增大。

近二十年来, 经过张力腿平台设计生产的实践,证明张力腿平台具有良好的运动性能, 是深水海域油气生产适宜的平台形式。

张力腿平台结构张力腿平台(简称TLP)适用于较深水域(300～1500m)、且可采油气储量较大的油田。

TLP 一般由上部模块(Topside)、甲板、船体(下沉箱)、张力钢索及锚系、底基等几部分组成。

其船体(下沉箱)可以是三、四或多组沉箱,下设3～6组或多组张力钢索,垂直与海底锚定。

平台及其下部沉箱受海水浮力,使张力钢索始终处于张紧状态,故在钻井或采油作业时,TLP几乎没有升沉运动和平移运动。

其微小的升沉和平移运动(平移运动仅为水深的1.5% ～2%),在钻井和完井时主要由水中和井内相对细长的钻具及专用短行程补偿器补偿张力腿平台技术特点张力腿式钻井平台是利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。

张力腿式钻井平台也是采用锚泊定位的，但与一般半潜式平台不同。

其所用锚索绷紧成直线，不是悬垂曲线，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。

用的是桩锚(即打入水底的桩为锚)或重力式锚(重块)等，不是一般容易起放的抓锚。

张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力量可依靠锚索向下的拉力来补偿，而且此拉力应大于由波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。

作用于张力腿式钻井平台上的各种力并不是稳定不变的。

在重力方面会因载荷与压载水的改变而变化；浮力方面会因波浪峰谷的变化而增减；扰动力方面因风浪的扰动会在垂向与水平方向产生周期变化，所以张力腿的设计，必须周密考虑不同的载荷与海况。

海洋工程各种平台分类与介绍下面图文并茂简单介绍下海洋平台分类、钻井船、FPSO SEVAN平台，纯属胡扯，各位看官不要喷我，海洋平台简单可以分为以下2大类（1）固定式平台:导管架式平台重力式平台（2）移动式平台: 坐底式平台自升式平台半潜式平台张力腿式平台牵索塔式平台SPAR平台第一个导管架平台(Jacket)，适用于浅近海。

导管架平台可以看作最原始，最直接的将钻井设备与海底连接起来的措施。

钢桩穿过导管打入海底，并由若干根导管组合成导管架。

导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安装就位，然后顺着导管打桩，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管之间的环形空隙里灌入水泥浆，使桩与导管连成一体固定于海底。

重力式（混凝土）钻井平台: 混凝土重力式平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础(沉箱)，用三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构，在平台底部的巨大基础中被分隔为许多圆筒型的贮油舱和压载舱，这种平台的重量可达数十万吨，正是依靠自身的巨大重量，平台直接置于海底。

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台。

平台分本体与下体（即浮箱），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。

自升式钻井平台(Jack-up)又称甲板升降式或桩腿式平台。

这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力、器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到新的井位。

半潜式平台(Semi)是大部分浮体沉没于水中的一种小水线面的移动式平台，它从坐底式平台演变而来，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。