海洋油气田开发设施的类型及特点

    海洋油气勘探开发离不开海洋工程设施和相关的技术装备。由于开发利用的内涵与水域环境的差异巨大，所采用的工程设施和技术装备也千差万别。随着浅海开发勘探面积的不断缩小，世界各大石油公司纷纷投巨资进行深水油田勘探开发，深水勘探开发技术迅猛发展，海洋工程技术也在实践中不断完善和更新。

    海洋石油开发涉及的海工设施主要包括固定式平台（包括导管架固定平台、顺应塔固定平台、重力式平台等）、各类浮式生产平台（包括张力腿平台、浮筒式平台、半潜式平台、FPSO等）及水下生产系统、深水立管，其中各类固定和浮式生产平台上可设置钻、修井装置进行开发井的钻井和修井。

1 导管架固定平台

    导管架平台具有制造简单、海上作业平稳安全的特点，在浅海海域使用具有良好的经济性，使用水深范围在5m～300m；但当水深大于300m后，导管架的重量及造价随着水深的增加大幅度提高， 限制了这种平台结构形式向更深的水深发展。 

2 顺应塔式平台

    顺应塔式平台也属于固定平台的一种，因此其适用水深也有限，实际应用的水深范围在305～610m之间。类似于固定平台，顺应塔平台通过桩固定于海底，但其大直径的桩腿数量相当少，而且桩腿不内倾，平台会随水流或风载荷移动，顺应塔式平台通过人为降低结构刚度使其自振频率高于30s，避免与大浪共振，因而运动性能较好，整体抗疲劳性能好，但各部分连接处易产生疲劳。其制造简单，导管架部分结构件尺寸小，重量轻，海上安装方便，但对海况恶劣的海域不适用，水深一般不超过700m。

3 混凝土重力式平台

    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，依靠自身的巨大重量，平台直接置于海底，混凝土重力式平台的一般应用水深范围6m～300m。混凝土重力式平台优点是节省钢材，经济性好，使用寿命长，海上安装工作量小，甲板负荷大，在立柱中钻井安全可靠，防海水腐蚀、防火、防爆性能都很好，不过由于混凝土平台制造过程复杂，制造中需要开阔的深水场地和水域，由于自重很大，海上坐底时对地基承载和平整性要求很高，冰区工作性能差。现在已有大约20座混凝土重力式平台用于北海。

4 人工岛

    人工岛一般是在浅水区域通过采用沉箱结构，砂石抛填、泥沙吹填等方法建成的岛式油气生产基地,在其上面可设置钻机、油气生产及处理设备、公共设施、储罐及装卸码头,来完成油气开发、运输、生活等功能。人工岛一般的应用水深小于6m，其特点是设计简单、稳定性能好、钻采作业安全。缺点是前期投入的成本高，如果周围浅层海床的地址土壤不是砂土结构不利建造，同时水深加大时海上施工成本将急剧增加。

5 张力腿平台（TLP）

    张力腿平台是深水浮式平台的一种典型型式，它是半潜式平台的延拓，通过张紧缆索（tether）或键（tendon）将浮式半潜结构系于海底，实际应用水深在147m～1425m海域。目前张力腿平台发展有以下几种结构形式：传统型，海星型，MOSES型，延伸型，其中后三种形式相对传统式可统称为新型张力腿平台。张力腿平台的优点是下部结构设计成减小波浪垂直作用的形式，降低了波浪的垂直方向的影响，由于下部张紧缆的作用使其升沉纵摇和横摇得幅度较小，有利于固定和浮动设备之间的联接，缺点是海底的桩锚对地基的要求高，张力索要求单根的强度、耐腐蚀性能高，张力调整装置复杂、海上调整施工难度大。

6 浮筒式平台（Spar）

    Spar平台技术在30年前就在海洋工程中得到应用，那时的Spar是一种储油和卸油的浮筒。1984年，Deep oil Technology, Inc.将其发展成特殊的具有钻、采及生产处理能力的并适用于深海开发的平台。浮筒式平台是一个浮式柱状结构，通过缆绳锚固于海底，它的大吃水形成对立管的良好保护，可适用于450m以上的海域，由于其运动响应对水深变化不敏感，更适宜于在深达3000m 深水海域应用，同时由于其结构是将浮力舱和压载舱在垂直方向分开独立设置，使其具有良好的漂浮稳性，即使在极端破坏的情况下也不会倾覆，因此具有很好的发展前途。

7 半潜式平台

    半潜式平台生产系统，就平台外型来看与半潜式钻井平台基本相同，但其内部设备是油气处理、转运等装置。半潜式平台由上部组块、浮体、系泊系统等构成，具有良好的抗风浪能力和稳定性。半潜式平台长期以来被用在钻井和采油中，是一种比较成熟的技术，半潜平台的适应水深在80～2414m，范围比较广。

8 单点系泊装置

    单点系泊装置是一种将海底管线输入的油转输到油轮上的一种系留设施，其上面设有输油软管及其收放装置，同时设有供船舶系留的缆索，下部与输油管连接，上部输油管线经过上部旋转装置用软管与系留船舶连接或直接通过软管与系留船舶连接，整个设施通过锚索链或导管架固定在海床上， 其工作水深一般是在十几米以至3000m水域。

9  浮式生产系统（FPSO）

    浮式生产储油卸油系统（FPSO）由锚系到海底的大型油轮型驳船构成。FPSO 通常与井口平台或海底采油系统组成一个完整的采油、原油处理、储油和卸油系统。其作业原理是：通过海底输油管线接受从海底油井中采出的原油，并在船上进行处理，然后储存在货油舱内，最后通过卸油系统输往穿梭油船。FPSO适用水深范围非常广泛，水深可以是十几米到3000m。其特点是储油能力大，大大降低了运输成本，具有移动性可在不同的海域重复使用，另外可利用过剩油轮改造，降低制造成本。缺点受海洋环境影响较大，在风、浪作用下其生产的稳定性受到影响，在风、浪超过设计指标时不能进行生产和卸油。