主要由上部甲板组块、浮体、张力腿、立管系统和锚固基础构成。传统张力腿平台(TLP)(见图)竖直方向受到张力腿约束,因而不存在竖直运动和旋转运动,但在水平方向上是顺应的,允许侧向运动,由于张力腿拉力的影响,侧向位移通常很小。
传统张力腿平台
通过张力筋腱将浮力远大于结构自重的平台设施固定在海底形成的半顺应半刚性平台。
- 英文名称
- conventional tension leg platform
- 所属学科
- 石油与天然气工程
甲板组块是指TLP下甲板以上的部分,其上设有生产、生活设备和辅助设施,其形状主要有三角形、四边形、五边形。实践证明,三角形甲板安全性较差,五边形甲板施工建造过于复杂,因此使用的TLP甲板组块多为四边形。
由4根立柱和4个连接浮箱组成。立柱多采用较大直径的柱体,一般为十几米,其数目取决于甲板组块的形状。为了保证强度,有的立柱间还设有横撑和斜撑。浮箱用于连接立柱,按照结构形式可分为整体式、组合式和沉垫式三类。立柱和浮箱的主要作用是为平台提供浮力,保证平台具有足够的稳性和浮性,以支撑上部甲板结构。
用于连接平台本体和海底的锚固基础,确保平台位置的相对固定,控制平台的运动响应,保证平台具有良好的运动性能。张力腿系统由多组张紧的钢质缆索组成,其组数与甲板组块的形状有关,每组缆索又由若干根钢筋束构成,其内产生的张力与平台的剩余浮力相平衡。张力腿系统不仅控制着平台与井口的相对位置,还对结构安全性起着决定性作用。
立管是连接上部平台结构和海底设备的通道,对海上油气田勘探开发非常重要。TLP经常采用的立管形式为顶部张力立管(TTR)和钢悬链线立管(SCR)。TTR属于刚性立管,一般用作钻井或完井立管,是靠顶部张力相对自身湿重的过剩部分来维持自身稳定性的单独立管。SCR集海底管线与立管于一身,无须海底应力接头或柔性接头的连接,大大降低了水下施工量和施工难度,无须液压气动张紧装置和跨接软管,节省了大量的平台空间。
TLP的重要组成部分,起着固定平台、精确定位的作用。可以分为桩基式和吸力锚基础两种。由于吸力锚对海底土层适应性较好,在TLP的建设中得到了重视和广泛应用。
传统TLP靠自身浮力直立湿拖到海上井位,然后压载下沉,张力腿与平台4个角上的立柱安装连接。TLP的运输方式允许主体出海前在船坞中将甲板组块连接到TLP上。
优点:①平台运动很小,几乎没有竖向移动和转动,整个结构很平稳;②可以使用干式采油树,使钻井、完井、修井和井口作业简单,便于维修;③可以在平台上直接钻井和采油,降低了操作费用;④对立管疲劳的要求降低,简化了钢悬链线立管的连接;⑤能同时具有顶部张力立管和悬链线立管;⑥便于移位,可以重复利用;⑦技术成熟,可应用于大型和小型油气田,适用水深400~2000米。
缺点:①对上部结构的重量非常敏感;②没有储油能力,需要外输原油;③整个系统刚度较强,对高频波浪动力比较敏感;④张力腿长度与水深呈线性关系,而张力腿费用较高,水深一般限制在2000米之内。