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半潜式平台

/semi-submersible platform/
最后更新 2024-12-13
浏览 145
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作业时大部分浮体沉没于水面下,而移位时排出压载水后浮体浮出水面的一种小水面线移动式平台。又称柱稳式平台。

英文名称
semi-submersible platform
又称
柱稳式平台
所属学科
石油与天然气工程

平台工作时为半潜状态,浮体沉没于水面线以下,立柱以小水线面穿出水面,以减小波浪的作用力,平台主体高出水面以上,以避开波浪的冲击,使得整个平台在波浪中的运动响应较小,从而具有较好的运动性能。需要移位时,排出浮体里的压载水,整个平台系统浮出水面,就可自航或拖航离开。大部分半潜式平台仅具有钻井功能,长期以来被广泛应用于海上油气田勘探钻井,少部分还具有油气处理能力,用于海上油气田开采,也可用作生活平台、浮吊、铺管船和作业船,是一种比较成熟的技术(见图)。

半潜式平台半潜式平台

由平台主体、浮体、立柱、支撑和定位系统构成。

用来布置钻井设备、器材、作业场所及生活舱室等,由甲板、围壁以及若干纵向和横向舱壁组成的空间箱型结构。其甲板可以分为几层,如主甲板、中间甲板、下甲板等。平台主体应具有储备浮力,即要求平台主体为水密或具有一定的水密性。可以是一个整体的箱型结构,也可以是若干个纵横箱型结构的组合体,如田字形、井字形、三角形。

浮体的作用是保持足够的浮力以支承平台的全部重量,其内部空间经过分隔后布置燃油舱、淡水舱、压载水舱等液体舱以及泵舱、推进器舱等。一般分为浮箱式和下体式结构两类。

浮箱式结构。浮箱的形状可为圆柱形、长方体形、球形或船形等。浮箱主要承受周围静水压力、立柱传来的平台重力以及风、浪、流作用下的弯矩。浮箱的结构形式一般根据外形形状及强度确定。圆形及矩形浮箱上部平面板架由板和正交布置的或圆心辐射布置的水平型材组成;四周围壁采用环形水平型材与垂直型材布置;底部结构有单底和双底两种形式。浮箱与立柱间的连接部位需要承受较大的荷载,因此该处结构需要特别加强。一般立柱延伸到浮箱的底部,浮箱与立柱延伸部分之间用正交的纵横舱壁或桁架牢固连接。立柱也可与甲板正交,甲板与立柱间设肋板,立柱下部需要板材或型材加强。

下体式结构。由若干个纵横舱壁及外壳板架组成的水密壳体,结构设计需要保证水密性和强度。一般有平行浮体和组合浮体两种形式。平行浮体多为两个平行浮体,也有四个或多个平行浮体。由于浮体纵向弯矩较大,因此多采用纵骨架式结构。许多平台的下体还至少布置一个纵向水密舱壁。组合浮体为多个浮体组合成的形状各异的浮体。多立柱式平台是由形状不同、纵横相交的浮体组合的平台。 

将平台主体和浮体连接起来,使重力与浮力得以传递与支承,立柱之间相隔适当距离以保证平台的稳性。按外形可以分为圆立柱、方立柱、等截面立柱和变截面立柱。立柱大多为等截面圆立柱,少数为方立柱。半潜式平台立柱按立柱的粗细,又可分为起稳定作用的粗立柱和只起支撑作用的细立柱。

用以保证平台主体、浮体、立柱三者间的可靠连接,并确保平台的整体强度。由圆钢管制成,分为水平撑和斜撑两种,用于把浮体连接成一体。连接支撑一般都布置在浮体的上方,当平台移位时,这些支撑位于水线以上一定的高度,以避免波浪的作用力。

把浮式平台保持在海上某一固定位置,并使平台在环境力作用下的运动处于允许的范围内。一般来说,半潜式平台的定位方式主要有3种:锚泊定位、动力定位以及锚泊定位与动力定位组合而成的混合定位。在水深不超过1000米时,半潜式平台主要采用锚泊定位方式。随着水深的增加,锚泊系统的布置安装变得困难,造价和安装费用变得非常高昂,重量也会剧增,定位性能也受到很大限制。因此,当水深超过1500米时,传统的锚泊定位既不经济也不实用,半潜式平台可以采用混合定位方式。当水深超过3000米时,只能采用动力定位方式。动力定位具有广泛的适用性,其定位成本不会随着水深的增加而增加,可以在锚泊定位有极大困难的海域进行定位作业。动力定位还具有良好的机动性,既可以缩短开工时间,又能迅速撤离以躲避恶劣海况的突袭。同时,动力定位可省去平台拖航、起抛锚等作业费用。

优点主要包括:①运动性能优良,作业稳定,运动较小。②移动灵活,抗风暴能力强,作业效率高。③工作水深大,可达3000米以上。④钻井平台易于改造成具备钻井、修井、生产等多种工作功能。⑤易于连接钢质悬链式立管。

缺点主要包括:①需采用水下湿式井口,不易于井口操作和维修。②当需要对油井直接操作时,费用可能会很高。③投资大,维持费用高。④大部分没有储油能力,需用管线外输。

  • 马志良,罗德涛.近海移动式平台.北京:海洋出版社,1993.
  • 娄敏,张敬.海洋工程施工与安全.东营:中国石油大学出版社,2016.

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