1.2.5 单柱式平台

随着人类开发海洋的步伐逐渐迈向深海海域,涌现出很多新型的浮动式海洋平台,单柱式平台就是其中之一(见图1-1)。单柱式平台属于顺应式平台的范畴。自20世纪80年代以来,单柱式平台被广泛应用于深海油气的开发中,担负了钻探、生产、海上原油处理、石油储藏和装卸等工作。

图1-1 单柱式平台

实际上,单柱式平台应用于海洋开发已经超过30年,但是在1987年之前,在海洋开发的工作中,单柱式平台一向作为辅助系统使用,而不是作为生产系统使用。它们有时被用作浮标或海洋科研站,有时被用作海上通信中转站,有时还作为海上装卸和仓储中心使用。早期建造的单柱式平台的结构与当前深海油气开发使用的单柱式平台有所区别,通过对早期的单柱式平台进行观测,各国的研究者收集了大量的数据,为现代单柱式平台的诞生和发展打下了坚实的基础。

目前,世界上建成的单柱式平台有三种类型,按出现的时间顺序分别是传统型(Classic)、桁架型(Truss)及蜂巢型(Cell),如图1-2所示。

图1-2 现有单柱式平台分类

单柱式平台的主体部分可以划分为硬舱、中间段、软舱三部分。其中硬舱的作用主要是提供浮力,保护中央井及立管,提供可变压载;软舱的作用主要是提供固定压载,降低平台重心;传统型单柱式平台的中间段可以储油,桁架型和蜂巢型的中间段主要起连接作用,同时位于中间段的垂荡板还可以起到增加附加重量、降低垂荡响应、延长固有周期的作用。固定压载舱室一般位于软舱底部,主要起到降低平台重心的作用;可变压载舱室一般位于软舱上部及硬舱底部,主要起到调节平台平衡、改变平台吃水的作用;其他部分舱室一般为空舱。

与其他深水浮式生产平台相比,单柱式平台具有稳性好、运动性能优的特点。单柱式平台是一种深吃水平台,因其重心位于浮心下方而具有恒稳性,在恶劣海洋环境条件下,其安全性具有无可比拟的优势。由于吃水深、水线面积小,单柱式平台的垂荡运动比半潜式平台小,与张力腿平台相当,在系泊系统和主体浮力控制下,具有良好的运动特性,特别是垂荡运动和漂移小,适合于深水锚泊定位,对系泊系统和立管的相关技术要求相对较低,在工程成本方面具有明显优势。