起步于较浅水域并逐渐进入深水中的最早的顺应式结构之一。铰接塔在环境力作用下可以绕铰接头自由摆动,不再抵抗倾覆力矩,塔柱的浮力越大,其受波浪力影响越小。铰接塔平台在海底采用铰接,一定程度上随波浪运动,其适用水深一般在100~500米,也有成功应用于1000米以上水深海域的案例。
图为铰接塔平台的示意图。塔柱可以是管状圆柱或桁架式钢质格状柱体,海床上万向接头以下的基础可以是重力式基础,也可以是桩基式基础。铰接塔在接近万向接头位置设有压载舱进行压载,并且在接近水面处具有一个足够大的浮力箱来提供巨大的恢复力(力矩),使塔柱能适应恶劣海况而小幅摆动。塔柱延伸到水面以上,支撑着甲板、液压旋转头和采油装置等,在更深的水域,采用双铰接头往往更有优势,第二个铰接头位于中间深度。平台结构简单、构件尺寸小、节约钢材、造价低廉,建造和安装比较方便,是一种较深水作业的理想平台。不需使用时,只要将基座中压载水排出,基座浮起,可方便移运。
铰接塔通常用作存储油轮和生产油轮的单点系泊系统(SPM),或用作穿梭油轮系泊和卸载的中转站。铰接塔必须能在其设计极限风暴以及在油轮连接到塔上的操作工况下完好自存。疲劳强度是评估这种系统的重要依据,在中等水深中,这种结构可能需要处理成柔性结构进行疲劳评估。在巴西海域建造的早期SPM在J型管入口附近曾经发生过疲劳失效,仅仅经过几年的操作之后就不得不拆除。
表中列出了已建造完成的SPM,SPM一般在几百米水深内比较经济适用。
平台 | 油田/位置 | 水深/m | 特性 | 时间/年 |
2 SPM | 巴西坎普斯(Campos)油田 | 122 | 永久系泊和装载 | 1975 |
单锚腿系泊(SALM) | 北海锡斯尔(Thistle)油田 | 174 | 多个铰接头 | 1977 |
STATFJORD SPM | 北海 | 145 | 1980 | |
SALM | 加州圣巴巴拉洪多(Hondo)油田 | 150 | 永久系泊净重吨位达50 000t的油轮 | 1980 |
ALT | 北海富尔马(Fulmar)油田 | 82 | 永久系泊;系泊不同的穿梭油轮 | 1982 |
ALT | 北海莫林(Maureen)油田 | 93 | 混凝土柱 | 1982 |