深水油气开发催生新装备

□ 辑录/由然

张力腿平台——应运而生的深水平台

随着海洋开发越来越向深海推进，油气资源的开发也不断进军深海。由于深水作业的不断增加，各种传统的移动式平台如半潜式平台和钻井船等，其运动性能和定位难以满足深水作业的要求，而各类固定式平台如重力式平台和导管架平台等，因自重和工程造价随水深变化而大幅度增加，也已不能适应深海环境，所以发展新型的平台便成了当时最重要的问题。

TLP是海洋石油工业从近海向深海发展过程中诞生的一种新型平台。经过多年的生产实践，这种平台被证明有着较好的运动特性和经济效益。

TLP是一种垂直系泊的顺应式平台，一般由平台上体、立柱、下体、张力腿系泊系统和锚固技术五大部分组成。TLP设计最主要的思想是使平台半顺应半刚性。它通过自身的结构形式，产生远大于结构自重的浮力，浮力除了抵消自重之外，剩下部分就成为剩余浮力，这部分剩余浮力与预张力平衡。较大的张力腿与张力使平台平面外的运动较小，近似于刚性。张力腿将平台和海底固接在一起，为生产提供一个相对平稳安全的工作环境。

TLP方案首次被提出是在1954年。美国的R.O.马什率先提出了采用倾斜系泊索群固定的海洋平台方案，被公认为张力腿平台的鼻祖。1984年，Conoco公司在北海157米深的Hutton油田安装了世界上第一座TLP，TLP从此正式登上了深海石油开发的舞台。

虽然TLP具有较好的运动特性和经济效益，但是随着TLP工作水深的增加也暴露出稳定性不足等一些问题。近年来世界各国的研究者们不断对传统型TLP提出各种改进方案，使得TLP又有了不少新的发展和突破。

Spar平台——未来深水平台发展方向

除了TLP，在人类开发深海海域的过程中还出现很多新型的浮动式海洋平台，Spar平台就是其中之一。Spar也属于顺应式平台，它被广泛应用于钻探、生产、海上原油处理和石油储藏等各种深海开发事业中，被很多石油公司视为下一代深水平台的发展方向。

实际上，Spar平台技术很早就应用于人类海洋石油的发开，但是在1987年之前，Spar平台是作为辅助系统而不是直接生产系统为海洋开发工程服务的。它一般被用作浮标、海洋科研站或者是海上通信中转站。1987年，爱得华·E·霍尔顿设计了一种专用于深海钻探和采油工作的Spar平台，其结构形式特别适合于深水作业环境。霍尔顿设计的这种Spar平台被公认为现代Spar生产平台的鼻祖。

虽然说现代Spar生产平台是从早期Spar辅助工具平台发展而来的，但是又有其与众不同的特征。目前投入实际生产的Spar式平台一般由六部分组成，即平台上体、主体外壳、浮力系统、中央井、立管系统和系泊系统。由于在系泊体统和主体浮力控制的作用，Spar平台具有良好的运动性能，表现出极高的安全性，所以特别适宜深水作业。同时，采用了缆索系泊系统固定，也使Spar平台十分便于拖航和安装。最后，也是最重要的，Spar平台与固定式平台相比，具有造价不会随着水深的增加而急剧提高的特性。

由于具备诸多优势，现代Spar生产平台迅速完成了从设计构思向实际生产转变的过程。1997年，第一座Spar深海采油平台——Neptune平台建成投产并取得了良好的经济效益；1998年世界上第一座具备自行钻探能力的Spar平台诞生。近年来，Spar平台的发展前景一片大好，成为当今世界深海开发领域内一只发展迅速的力量，和张力腿平台一起被并称为两大深海采油主力平台。

FPSO——深海采油的另一个主力军

目前，在海洋石油开发过程中，大部分是边际油田，并不断向深海扩展。而水深、海流以及恶劣的自然环境都会使某种生产装置的使用受到限制。在一些复杂的环境下，固定式平台很难发挥作用。这时，采用浮式生产储油装置（FPSO）就成了最好的选择。另外，在开发浅海区域的较小的边际油田时，浮式生产储油装置能够有效的节约成本。而且在石油开发完以后，浮式系统也可以移动到别处重复使用。这样的循环使用，不但经济而且也很环保。

经过数十年的发展，FPSO已经成为海上油气开发的一种重要设施。从外形看，它和游船十分相似，但实际上，它与一般船舶有很大不同。FPSO是集海上油气生产、储存、外输、动力等多功能于一体的海洋工程结构物。简单说来，FPSO是由上部模块、船体和系泊系统三个部分组成。目前，FPSO的在深海采油方面的应用十分普遍。它可以通过锚泊系统固定于油田的井口区域，当立管系统与海底生产系统对接后，FPSO可以进行油田的开发生产。

与固定式平台相比，FPSO具有适用范围广的特点，从近岸油田到距岸几百千米的边缘油田，从边际油田到巨型油田，FPSO都能发挥很好的作用。同时FPSO集生产、储存、卸载与一体，从而减少了平台的建设费用。而且与平台相比，FPSO机动性更好，也更易于安装。目前世界上已有上百艘FPSO在运行，甚至有取代固定平台的趋势。