浮式海洋平台-半潜式平台
海洋油井平台概述
各类海洋油井平台概述海洋石油钻采设备是海上油气田钻井与采油所用的工具和装备，它的种类繁多包罗万象，但归纳起来大体可以分为四类：1．海洋石油钻井平台；2.海洋石油采油平台；3.水上钻井机械设备；4.水下钻井机械设备。
本文主要介绍前两类，即：海洋石油钻井平台及海洋石油采油平台。
主要分为移动式平台和固定式平台两大类。
其中按结构又可分为：（1）移动式平台：坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台（SEMI）、张力腿式平台(TLP)、牵索塔式平台、浮式生产处理系统（FPSO）、筒状平台（SPAR）。
（2）固定式平台：导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台。
移动式平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳，适用于河流和海湾等30米以下的浅水域。
坐底式平台有两个船体，上船体又叫工作甲板，安置生活舱室和设备，通过尾郡开口借助悬臂结构钻井；下部是沉垫，其主要功能是压载以及海底支撑作用，用作钻井的基础。
两个船体间由支撑结构相连。
这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水，使其着底。
因此从稳性和结构方面看，作业水深不但有限，而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。
所以这种平台发展缓慢。
然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域，潮差大而海底坡度小，对于开发这类浅海区域的石油资源，坐底式平台仍有较大的发展前途。
目前已有几座坐底式平台用于极区，它可加压载坐于海底，然后在平台中央填砂石以防止平台滑移，完成钻井后可排出压载起浮，并移至另一井位。
自升式钻井平台自升式钻井平台被设计成为驳船的模样，具有可以升降的可延伸到海底的桩腿。
虽然有些设计能使其在海深500英尺（152米）的海域工作，但通常用于海深400英尺（122米）的地方，适合于近海。
其移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到目的地。
到达钻井目的地后，工作时桩腿下放插入海底，平台及平台上所有的钻井设备及其他器械被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
深水浮式平台的类型
深水浮式平台的类型深海有着强大的油气资源储备。
不断涌现的各种新型采油平台技术促进着深海采油技术的高速发展，这些技术概括起来可分为四大类：张力腿式平台(TLP)，单筒式平台(SPAR)，半潜式平台(SEMI)和浮(船)式生产平台(FPSO)。
在每一大类中，又有很多不同的技术概念。
下面就不同型式的平台使用和特点分别做介绍。
图1：深水平台类型一、深海张力腿平台的发展概况及发展趋势图2：张力腿平台的发展自1954年美国的提出采用倾斜系泊方式的索群固定的海洋平台方案以来，张力腿平台（TLP）经过近50年的发展，已经形成了比较成熟的理论体系。
1984年第一座实用化TLP——Hutton平台在北海建成之后，TLP在生产领域的应用也越来越普遍，逐渐成为了当今世界深海采油领域的两大主力军之一(另一种当前广泛使用的深海采油平台是Spar,将在后面部分中进行详细介绍)。
进入上个世纪90年代之后，TLP平台的发展进一步加速，在生产区域方面，TLP的应用已经从北海和墨西哥湾扩展到了西非沿海；在平台种类方面，TLP已经在原有的传统类型TLP基础上，发展出了Mini-TLP、ETLP等多种新概念张力腿平台，加之不断地采用最新地科学技术，TLP平台在降低成本，提高适应性、稳定性和安全性地道路上取得了长足地进步。
下面将简要介绍张力腿平台的总体结构，然后对1990年之后TLP平台的发展状况进行详细的论述。
1、张力腿平台总体结构简介张力腿平台（TensionLegplatform,简称TLP）是一种典型的顺应式平台，通过数条张力腿与海底相连。
张力腿平台的张力筋腱中具有很大的预张力，这种预张力是由平台本体的剩余浮力提供的。
在这种以预张力形式出现的剩余浮力作用下，张力腿时刻处于受预拉的绷紧状态，从而使得平台本体在平面外的运动（横摇、纵摇、垂荡）近于刚性，而平面内的运动（横荡、纵荡、首摇）则显示出柔性，环境载荷可以通过平面内运动的惯性力而不是结构内力来平衡。
海洋平台图文并貌介绍
海洋平台海洋平台概述海洋平台是在海洋上进行作业的场所，是海洋石油钻探与生产所需的平台。
海洋平台从功能上分有钻井平台、生产平台、生活服务平台、储油平台等。
从型式及原理上分有，桩基式、坐底式、重力式、自升式、半潜式、张力腿式、竖筒平台等多种，桩基式、坐底式、重力式平台用于浅水海域，而从世界范围来讲浅水海域的海洋油气资源已很有限，各国和石油公司已将目光瞄准深海油田，自升式、半潜式、张力腿式、竖筒式等类型的海洋平台成为目前海洋工程领域的热点，下面主要介绍这四种类型的平台。
1 自升式钻井平台Jack-up Platform（Self-elevating Platform）自升式平台由平台体和可以升降的桩腿组成，作业时桩腿支撑在海底，平台升起离开水面一定高度，因此只有桩腿受到波浪和海流的作用，受到的外界负荷较小。
自升式平台的作业水深按作业水域的要求确定，但通常不超过90m。
大多数自升式平台是非自航平台。
拖航时，平台浮在水面上，桩腿高高升起，此时平台如同一艘驳船，应符合各种规则、规范对非自航船舶在海上拖航时，包括完整稳性和破舱稳性及干舷等各种要求。
到达井位后，桩腿下降插入海底，平台升起，进行钻井作业。
现今的自升式平台桩腿数为３根或４根，深水平台采用３条桁架式桩腿。
自升式平台的升降结构主要有两种型式，即液压插销式升降结构和齿轮条式升降结构。
自升式平台的布置与其形状有关，三角形平台的井架总是布置在某一边的中部，而生活区布置在与该边相对的角端，直升机平台则设在靠近生活区附近，矩形平台则将井架与生活区布置在相对的两端边处。
井架及其底座通常为可移动式，拖航时移至平台中间以减少平台的纵倾。
新型的自升式平台，有的将井架及其底座设置在伸至平台外面的悬臂梁上。
由于自升式平台可适用于不同海底土壤条件和较大的水深范围，移位灵活方便，拖船可以轻松把它从一个地方拖移到另一个地方，因而得到了广泛的应用。
目前，在海上移动式钻井平台中它仍占绝大多数。
半潜船工作原理
半潜船工作原理半潜船，又称半潜式平台，是一种特殊类型的船舶，通常用于海洋工程和海洋科学研究。
它具有一部分船体能够浸入水中，而另一部分则浮在水面上的特殊结构，使其能够在水下和水面上进行工作。
本文将介绍半潜船的工作原理，帮助读者更好地理解这一特殊船舶的运行机制。
首先，半潜船的工作原理与其特殊的结构密切相关。
半潜船通常由一个浮动的船体和一个或多个可半潜入水中的支柱组成。
支柱可以通过液压系统或其他机械装置控制其升降，使船体的一部分能够浸入水中，而另一部分则保持在水面上。
这种结构使得半潜船能够在水下和水面上进行作业，具有较强的适应能力。
其次，半潜船的工作原理还与其在海洋工程和科学研究中的应用密切相关。
半潜船通常用于海底油气开采、海底管道铺设、海洋风电场建设等海洋工程项目。
由于其能够在水下进行作业，可以提供稳定的工作平台，有利于进行复杂的海洋工程作业。
同时，半潜船还常用于海洋科学研究，如海洋生物观测、海洋地质勘探等领域，为科学家们提供了一个稳定的研究平台。
此外，半潜船的工作原理还与其在海上运输中的特殊功能密切相关。
一些半潜船具有运输大型海洋结构的能力，如海上风力发电机组、海上钻井平台等。
通过将这些大型结构部分浸入水中，半潜船可以提供稳定的运输平台，保证这些结构在海上运输过程中的安全性和稳定性。
总的来说，半潜船的工作原理可以归纳为其特殊的结构设计，使其具有在水下和水面上进行作业的能力。
这种特殊的工作原理使得半潜船在海洋工程、海洋科学研究和海上运输等领域发挥着重要作用。
通过深入了解半潜船的工作原理，我们可以更好地理解其在海洋领域的应用和意义，为相关领域的工作者和研究人员提供更多的参考和帮助。
半潜式修井平台的工程设计与结构特点
半潜式修井平台的工程设计与结构特点随着全球能源需求的不断增长，海洋油气开采成为当前重要的能源开发领域之一。
为了满足深水海底油气勘探和开发的需求，半潜式修井平台作为一种重要的海洋工程设施，发挥着不可替代的作用。
本文将重点介绍半潜式修井平台的工程设计与结构特点。
半潜式修井平台是一种浮动式海洋工程平台，它能够在海洋水域中进行油井的修复、钻探和开采作业。
其工程设计着眼于平台的稳定性、工作效率和适应不同海况的能力。
首先，半潜式修井平台采用半潜式结构，即平台部分潜入海面以下，以增加平台的稳定性。
通常，平台的下部是由浮箱构成，浮箱中充满水或盐水以增加重量，而平台的上部则是由结构强度较高的甲板和生活区组成。
这种结构能够使平台稳定地悬挂在水面上，然后通过控制浮箱内部的进出水量控制平台的浮动高度，从而适应海洋波浪和海流的振动和冲击。
其次，半潜式修井平台的工程设计需要兼顾平台的功能需求和结构强度。
为了实现油井修井和开采作业，平台上部的甲板区域需要满足重型设备的安装，如钻井设备、产油设备和储油设备等。
因此，在工程设计中，需要考虑甲板的面积、承载能力和结构强度，以支持和保障设备的正常运行。
此外，半潜式修井平台还需要满足生活区的需求，以提供船员的休息、餐饮和其他生活设施。
因此，平台的设计通常包括船员宿舍、食堂、运动设施等生活区域，在结构设计上需要保证良好的使用性能和人员安全。
同时，在设计中还需要考虑供水、电力和废物处理等生活设施的布置和维护。
半潜式修井平台的结构特点还包括可移动性和可靠性。
由于勘探和开采作业的需要，平台需要能够在不同位置和不同油田之间迅速移动。
因此，平台通常配备了动力系统和推进器，以实现自主航行和定位功能。
同时，平台的结构设计需要考虑在不同环境条件下的可靠性和安全性，以应对恶劣海洋环境的挑战。
半潜式修井平台的工程设计和结构特点需要经过全面的动力学、稳定性和结构分析。
在设计过程中，需要考虑到潜水深度、海洋水流、波浪、风力等因素的影响，以确保平台的稳定性和操作的安全性。
浮式海洋结构物研究现状及发展趋势
浮式海洋结构物研究现状与开展趋势1、浮式海洋结构物开展现状为迎接深水钻井和采油的挑战,先后开展了几大类适合于深水作业的浮式结构物:FPSO、半潜式平台、力腿平台和Spar等.1.1 浮(船)式生产储运装置(FPSO)FPSO目前已在边际油田和油田的早期生产系统中得到广泛应用,该项技术已比拟成熟,这种结构形式可提供多种用途,其主要特点为:(1)浮船型,机动性、运移性和结构稳定性好,具有在深水域中较大的抗风浪能力,允许在各种气候下装卸油,并且运输方便;(2)建筑本钱低,建设周期短,是一种相对廉价的结构.典型的新建FPSO需2.5a左右,与力腿平台(见图3)相比,后者至少要长 1.5～2a[1].因而对于许多石油公司来说,FPSO具有较好的经济效益;(3)工作面开阔,可在甲板上装卸油,具有大产量的油、气、水生产处理能力以与较大的原油储存能力;(4)FPSO本身没有钻井能力,但它与海底完井系统组合时,可具有适应深水采油的能力.它可以与导管架井口平台相组合,也可以与自升式钻采平台相组合成为完整的海上采油、油气处理和储油、卸油系统,但更主要的适用于深水采油与海底采油系统(包括海底采油树、海底注水井井口、海底管汇、立管管汇和控制系统等)组合成为完整的深水采油、油气处理、原油储存和卸油系统.从被统计的67艘FPSO中,工作水深主要在100～500m,但随着采油工作水深的增加,大于500m工作水深的在逐年增加.例如,由RoarRamde和挪威海事技术公司(MaritimeTentech)联合设计,由国现代重工施工建造的“RamformBanff〞号工作水深达1524m.另一艘工作水深达2000m的FPSO,由Harland&Wolff全部负责设计和建造,由巴西国家石油公司(Petrobras)承当操作,用于与深海海底完井系统相结合的采油. 1.2 半潜式平台(立柱稳定式平台)半潜式平台,又称立柱稳定式平台(见图2),是浮式海洋平台中的一种常见类型.它一般由平台本体,立柱和下体或浮箱组成.此外,在下体与下体,立柱与立柱,立柱与平台之间还有一些支撑与斜撑连接.平台上设有钻井机械设备,器材和生活舱室等,供钻井工作用.平台本体高出水面一定高度,以免波浪的冲击;下体或浮箱提供主要浮力,沉没于水下以减少波浪的扰动力;平台本体与下体之间连接的立柱,具有小水线面的剖面,立柱与立柱之间相隔适当距离,以保证平台的稳性,所以又有立柱稳定式之称. 半潜式平台在深水区域作业,需依靠定位设备,深水锚泊系统,需要大量链条,靠供给船运载.半潜式平台由于下体都浸没在水中,其横摇与纵摇的幅值都很小,有较大影响的是垂荡运动.由于半潜式平台在波浪上的运动响应较小,在海洋工程中,不仅可用于钻井,其他如生产平台、铺管船、供给船和海上起重船等都可采用,这也是它优于 FPSO的主要方面 .同时,能应用于多井口海底井和较大围卫星井的采油是它的另一优点.另外,半潜式平台作为生产平台使用时,可使开发者于钻探出石油之后即可迅速转入采油,特别适用于深水下储量较小的石油储层(例如4～5a采完).随着海洋开发逐渐由浅水向深水开展,它的应用将会日渐增多,诸如建立离岸较远的海上工厂、海上电站等,这对防止陆和沿海的环境污染将有很大的好处. 目前,世界上共有半潜式生产平台40艘左右.在工作水深的35艘中,工作水深小于200m共9艘,占25.7%;工作水深200～500m的共15艘,占42.9%;工作水深500～1000m的共9艘,占25.7%;工作水深大于1000m的共2艘,占5.7%.由此可见,工作水深200～500m的比率接近半数[2].2艘最深水域采油的半潜式平台均属于巴西国家石油公司所有,其一是“巴油18〞号,工作水深达1000m,抗风能力可适应风速为99kn,浪高≤32m,其锚泊为8点紧锚,由锚链与钢缆相结合.其二是“巴油36〞号,工作水深达1372m,是目前世界上半潜式平台最深的工作水深,可适应巴西近海百年一遇的海况条件,为16辐射紧锚,锚为桩腿式,锚缆由高强度聚脂绳缆与锚链相结合.从半潜式平台适应风暴能力的21艘中,几乎均能适应百年一遇的海况条件,适应风速普遍为100～120kn,个别最低者也在85kn以上,适应浪高普遍为16～32m,个别最低者也在12m以上.半潜式平台具有适应深水采油的能力,用途广泛,其开展仅次于FPSO.1.3 力腿平台(TLP)力腿平台可视为半潜式平台的派生分支,是一种顺应式结构,它是由一个刚性的半潜式平台与一个弹性的系泊系统结合成的一种较新型平台.它是用系索(或钢管)将浮于海面的浮动平台与沉浸海底的锚锭(或基座)联结起来的,通过收紧系索,使浮体的吃水比静平衡浮态时大, 导致浮力大于浮体重力,该剩余浮力由系索的力予以平衡.由于力腿平台具有垂直系泊的某些特征,也称它为垂直锚泊式平台.为了能在较小的力变化围就能限制平台的运动,平台本体采用半潜式.因此,也有称它为紧浮力平台.从结构上一般可将其划分为5局部:平台上体、立柱、下体(含沉箱)、力腿、锚固根底[3].通常又将平台上体、立柱、下体三局部并称为平台本体,事实上力腿平台可以被看作一个带有力系泊系统的半潜式平台. 力腿平台受风、浪作用时,平台随缆索弹性变形而产生微量运动,就像有桩腿插入海底一样,所以称为力腿.平台系统在垂直方向(垂荡、纵摇和横摇)是刚性的,在水平方向(纵荡、横荡和首摇)是柔性的,即在非力控制方向可有一定的漂移.垂荡自然周期一般在2～4s,远低于海况的特征周期,而纵荡自然周期在100～200s,远大于海况的特征周期,从而可防止在波浪中的共振现象.又由于平台控制方向的力对非控制方向的运动有牵制,漂移和摇摆比一般半潜式平台小,具有波浪中运动性能好、抗恶劣环境作用能力强等优点.与固定式平台相比,除了造价低以外,其抗震能力显著优于固定式,且力腿平台在必要时还可移位,至多损失锚基和钢索,故适用于开采周期稍短的油田,在该油田开采完后,可将其移至不同地点重新安装,大大提高了其通用性和经济性,但目前还没有重新安装的经验.它的主要缺点是对重量变化敏感,有效载荷的调节有限制,在大波高的状况下,甲板载荷过大容易产生系泊索松弛现象.由于力腿平台没有储油能力,主要用于生产平台,不能用作储油装置,在没有管路设施的地方,需要浮式油轮.1.4 独柱式平台(Spar) 为降低本钱,弥补力腿平台的不足,有人提出了Spar(见图4)的概念.最近20年在挪威海湾和墨西哥海湾都在进展大量的设计和研究工作,目前Spar已能适用于水深达3000m的环境较恶劣的海域. Spar的主体是一个大直径、大吃水的具有规如此外形的浮式柱状结构.它的水线结构是敞开的,根本不提供浮力,以减少垂荡;水线以下局部为密封空心体,以提供浮力,又称浮力舱,舱底部一般装水压载或用以储油(柱可储油也成为Spar的显著优点);中部有锚链呈悬链线状锚泊于海底,底部有系缆或系留管锚固于海底.Spar 可适用于深达3000m的海域.它的优点是在波浪中比拟稳定,适应于任意角度的风浪,能显著减少垂荡反响;造价低,便于安装,可以重复使用,因而对边际油田比拟适用;并且它的柱体部可储油;它的大吃水形成对立管的良好保护,同时其运动响应对水深变化不敏感,更适宜于在深水海域应用[4].Spar兼具了力腿平台和浮(船)式生产储运装置的特点,优越性显著.被认为是除了力腿平台之外的另一种适用于深水的海洋平台,有望在今后得到推广.2、浮式海洋结构物的开展趋势3 浮式海洋结构物的开展趋势随着浮式结构物在深海油气开发中的广泛应用,不少专家和学者对深海平台开展了大量的研究,开发了几种新型系统.为提高安全性和操作性,FPSO和半潜式平台都得到了很大的开展.新式的半潜式平台的设计努力减小垂荡运动以提高其性能.老式FPSO大局部由VLCC 油轮改装,近年来FPSO大多根据规制造,这些新的FPSO船体呈长方形状以增加可用体积.建民等对储油量为32万t,吃水为19.49m的软刚臂塔式大型FPSO在浅水中(水深为21～26m)的运动性能进展了试验研究,其结果明确:(1)FPSO的升沉、横摇和纵摇的波频运动随着水深的减少而减少,但在水平面的低频运动如此增大;(2)即使水深降低至21m的所谓“极浅水〞,FPSO也极少碰底;(3)在“极浅水〞状态,FPSO 并没有随流速的增加而下沉(无吸底现象).这一研究对采用大型FPSO 开发浅水油田很有意义.FPSO在今后的开展中,工作水深在逐年增加,抗风暴能力不断增强(如“RamformBanff〞号工作水深达1524m,抗风暴能力为百年一遇,浪高可达16.76m);原油储存能力增大,船的主尺度和载重吨位提高;原油、生产水的处理能力增强;立管型式增多,除大量使用挠性立管外,也可采用刚性立管;锚泊能力和动力配置能力增大,动力定位技术也有了新的开展,适应海况能力增强.FPSO因其在整体技术上的完善和提高,表现出优越的性能特点和较高的商业价值,从其近年来的开展趋势来看,在深海采油领域中,FPSO正迎来其广泛应用的黄金时期,它已成为浮式结构物中极具开展潜力的一种结构形式,前景极为广阔.Spar的研究重点已转移到保持其运动性能而不增加主体与水线上部重量之比上.提出了一种复合概念——TrussSpar.TrussSpar上部的圆柱箱体提供浮力,12～16根悬链线锚链保持位置,圆柱箱体下面桁架结构提供纵向强度.TrussSpar是一种典型的复合结构,由于其重量轻、易移动和可重复使用的特点,可用于深水的边际油田.TLP作为一种深海理想的平台型式得到了广泛的重视和开展,主要表现在以下几个方面:工作水深在逐年增加;建造本钱得到降低,进一步提高了其经济性;注重屡次重复实用性,对可移动性的研究取得了很大进展;由单一的井口生产平台向深海工作站开展,在所在地区形成一个以TLP为核心的油气开发群.根据我国海上油田的分布特点,100～500m左右中等水深围是一个很有开发潜力的海域,因此对浅海和中深水海域的浮式结构物的研究成为我国海洋工程的研究重点.针对边际油田和偏远油田,润培等提出了一种适应中深水海域的轻型力腿平台(miniTLP)概念.这种平台的浮力舱置于水下,浮力舱上竖立的空间刚架支承着平台甲板与其上的设备,浮力舱下端用四组钢管力腿平台固定于海底,力腿与海底的连接用筒型根底(吸力锚).对这种平台在100～500m水深围的理论与试验研究明确:这种平台有良好的运动性能,完全能满足海上油气开发对平台运动的要求.以120m水深为例,其造价低于相应的导管架平台,随着水深的增加,其在造价上的优势更加明显.这种平台将是中深水边际油田开发的一种很有潜力的平台形式.由于TLP在整体技术上更加完善和提高,在今后的开展中向着更深、更广阔的水域进军,必将超出海洋油气开发的畴而应用到更广泛的领域中去.4 完毕语我国的海岸线辽阔，海洋资源十分丰富，浮式海洋工程结构物对于我国新世界海洋开发具有十分重要的战略意义。
海洋平台简介
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半潜平台简介
半潜式平台主要由上层平台结构、支持结构、浮筒结构组成。
上层平台布置着所有的钻井机械、平台操作设备、物资贮备和 生 活设施，上层平台通常承受甲板载荷在3000~6000t，加上风、 浪、流作用，立柱之间相互作用力。
半潜平台用沉垫提供浮力，漂浮在海中通过支撑结构支撑平台 上部结构，半潜平台支撑结构大都为立柱式。
设计: Forex Neptune & IFP Pentagone 85 建造: 1973 ~ 1975年 水深 / 钻井深度:1200/7500m 可变载荷: < 3,000 s/t
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第三代半潜平台
设计: F&G Enhanced Pacesetter 建造: 20世纪80年代初期到中期 水深 / 钻井深度:450~1050/7500m 可变载荷: < 4,000 s/t
DSS 21Maersk ContractorsK-
SeaDrill
FELS 2008 Daewoo 2009
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THANK YOU ！
江苏熔盛重工有限公司
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半潜平台的发展
自1961 年世界上首座半潜式钻井平台诞生到目前，半潜式钻井平台经 历了6 个发展阶段，各阶段的代表平台参数如表1 。
第几代 泊位方式 作业水深（m） 钻井深度（m） 大钩载荷（t）
1
锚泊
<180
___
___
2
锚泊
300~1200
约7500
___
设计: Trosvik Bingo 3000 建造: 20世纪80年代初期到中期 水深 / 钻井深度:450~1050/7500m ~9000 可变载荷: < 4,000 s/t
海洋平台
海洋平台报告1，海洋平台：移动式平台：坐底式平台自升式平台钻井船半潜式平台张力腿式平台牵索塔式平台（2）固定式平台：导管架式平台重力式平台按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。
固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。
活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承情况可分为着底式和浮动式两类。
近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。
固定式平台桩基式平台①导管架型平台。
在软土地基上应用较多的一种桩基平台。
由上部结构（即平台甲板）和基础结构组成。
上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。
甲板上布置成套钻采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降台等。
平台甲板的尺寸由使用工艺确定。
对深海平台，还需进行结构动力分析。
结构应有足够的刚度以防止严重振动，保证安全操作。
导管架焊接管结点的设计是一个重要问题，管结点是一个空间结点，应力分布复杂；近年应用谱分析技术分析管结点的应力，取得较好的结果。
导管架由导管（即立柱）和导管间的水平杆和斜杆焊接组成，钢桩沿导管打入海底。
打桩完毕后，在两者的环形空隙内用水泥浆等胶结材料固结，使桩与导管架形成一个整体，以承受巨大的竖向和水平荷载。
②塔架型平台。
另一种适于软土地基的桩基平台。
由腿柱（通常直径达6米）、水平杆和斜杆及大梁(圆形或箱形)组成。
为减小挡水面积，桩均设置在腿柱内,排成圆形，桩顶与腿柱焊接，空隙内灌入水泥浆，以防止薄壁腿柱发生局部压屈，并使桩固定在腿柱下端。
施工时将塔架侧放并拖运就位,注入压舱水，使塔架直立,然后打桩，最后安装平台甲板。
在自然条件恶劣的深水区，目前多采用导管架和塔架的组合方式。
重力式平台①钢筋混凝土重力式平台。
依靠自身重量维持稳定的固定式海洋平台。
主要由上部结构、腿柱和基础三部分组成。
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浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
半潜式平台简介
技术特点
适应更恶劣海域
半潜式平台仅少数立柱暴露在波浪环境中，抗风暴能力强，稳
浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
半潜式平台简介
未来研究热点
高效钻井作业系统
如何配置多井口作业系统、钻杆处理系统、动力锚道等，以提
高工作效率，是研制半潜式钻井平台的关键。
升沉补偿系统
在深海钻井作业过程中为了保持钻头恒定接触井底，必须设法 补偿平台由于风浪作用而产生的升沉落差，早期的方法是使用伸 缩钻杆，目前主要采用天车补偿、游车补偿以及绞车补偿等方法。
1966年Sedco135 半潜式平台为12 根立柱,为Friede&Goldman 公
司设计； 这个时期的平台结构布局大多不合理,设备自动化程度低。
浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
半潜式平台简介
发展阶段
第二代半潜式钻井平台：
20 世 纪 70 年 代 ， 出 现 了 以 Bulford Dolphin, Ocean Baroness, Noble Therald Martin等为代表的第2代半潜式钻井 平 台 ， 这 类 平 台 作 业 水 深 180 ～ 600 m ， 钻 深 能 力 以 6096m(20000英尺) 和7620m(25000 英尺)两种为主，采用锚 泊定位，设备操作自动化程度不高。
建造过程（在陆地上建造）
甲板建造
浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
半潜式平台简介
发展阶段
ห้องสมุดไป่ตู้第五代半潜式钻井平台：
2000 -2005年期间 , 出现了以Ocean Rover, Sedco Energy , Sedco Express为代表的第5代半潜式钻井平台，其作业水深达1800～3600m，
钻深能力在7620～11430m (25000 ～37500 英尺) 之间，采用动力定位
m(30000英尺)为主，锚泊定位为主，采用推进器辅助定位并配有部分 自动化钻台甲板机械，设备能力与甲板可变载荷都有提高。
De Hoop Megathyst公司设计的Pride Brazil, Pride Carlos Walter
,Pride Portland, Pride Riode Janeiro 均属于此级别平台。
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半潜式平台简介
技术特点
装备先进
第六代深水半潜平台装备大功率（绞车功率达6000-7000HP及
以上）的新一代钻井设备、新一代动力定位设备和大功率电力设 备先进的监测报警、救生消防、通讯联络等设备，平台钻井作业
的自动化、效率和安全性能等都有显著提高。
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技术：
传统的导管架和重力式等平台不适合深水开发：应发展张力 腿平台（TLP）、Spar、半潜式平台（Semisubmersible）。
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半潜式平台简介
应用背景 特点：
半潜式平台由立柱提供工作所需的稳性，因此又称 为柱稳式平台。半潜式平台水线面很小，这使得它具 有较大的固有周期，不大可能和波谱的主要成分波发
水下设备
水下设备主要包括水下井口系统、水下封井器系统、隔水管系 统、水下设备控制系统等。
平台设备集成控制
平台设备集成控制技术研究是为航行、定位、钻井、完井作业 创建一个数字化、智能化的控制平台。
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建造过程（在陆地上建造）
支柱与浮体的建造
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自升式平台设计原理
浮式海洋平台设计原理 海洋平台设计和计算软件专题 海洋平台设计应用专题
2
《海洋平台设计原理》课程
第十二讲 浮式海洋平台设计原理
3
《海洋平台设计原理》课程
半潜式海洋平台
4
半潜式平台简介
应用背景
资源：
油气资源
水深：
平均水深3730米；200米至6000米（面积90%）；3000米到 6000米（面积74%）；500米以内（石油储量80%）；海底油气 的开采向深水域（水深450-1500米）和超深水域（水深1500米以 上）发展。
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技术特点
外形结构简化，采用高强度钢
早期平台的立柱数目众多，现多采用 6个或4个圆立柱或圆角方立
柱。斜撑数目从14－20根大幅降低，以致减为2－4根横撑，并将最 终取消各种形式的撑杆和节点。平台主结构采用高强度钢，以减轻平
台结构自重和造价，提高可变载荷与平台自重比，提高排水量和平台
泊定位，结构较为合理,操作自动化程度不高。 这类平台是20 世纪80～90 年代的主力平台，建造数量最多。同
期平台还有F&G Enhanced Pacesetter公司设计的Pride Venezuela ;
Pride South Atlantic以及AkerH23设计的Ocean Winner和Deep sea Bergen 等。
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发展阶段
第三代半潜式钻井平台：
1980-1985 年 , 以 Sedco714, Atwood Hunter, AtwoodEagle, Atwood Falcon等为代表的第3代半潜式钻井平台出现，此时平台作
业水深450～1500 m，钻深以7 620 m(25 000 英尺) 为主，采用锚
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发展阶段
第四代半潜式钻井平台：
以Jack Bates, Noble Amos Runner, Noble Paul Romano , NobleMax Smith为代表的第4代半潜式钻井平台出现在20世纪90年代
末 ， 其作业水深达1000～2000m ， 钻深以7620m(25000英尺)和9144
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发展阶段
第一代半潜式钻井平台：
第1代半潜式钻井平台出现在20世纪60年代中后期,由座底式平台
演变而来,这个时期平台作业水深为90～180 m ,采用锚泊定位。 1961 年诞生的Ocean Driller 为3 立柱结构,甲板呈V 字形; Blue Water 钻井公司拥有的Rig NO. 1 半潜式平台为4立柱结构,该平 台为Shell 公司设计;
性等安全性能良好。大部分深海半潜式平台能生存于百年一遇的 海况条件，适应风速达100kn～120kn，波高达16m～32m，流速
达2kn～4kn。
随着动力配置能力的增大和动力定位技术的新发展，半潜式平 台进一步适应更深海域的恶劣海况，甚至可望达全球全天候的工 作能力。
浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
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定位系统
未来研究热点 浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
半潜式钻井平台在海中处于飘浮状态，受风、浪、流的影响要 发生纵摇、横摇运动，因此必须采用可靠的定位方法对其进行定 位。半潜式平台的定位方式主要有锚泊定位和动力定位2种，当水 深大于1 500 m时，多采用动力定位的方式。
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技术特点
工作水深显著增加
1998 年新建和在建的 19 艘半潜式平台中， 17 艘工作水深超过
1524 m (5000 ft) ； 2002年末现有和在建的175艘半潜式平台中， 31艘工作水深超 过1829m (6000 ft)，16艘工作水深超过2286 m(7500 ft)，其中IH I2RBF Exploration ， Deepwater Horizon 、 EirikRaude(Bingo 9000系列) 工作水深达3048 m (10000 ft) 。 未来20年内，工作水深达4000m～5000m的半潜式平台有望出 现。
浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
半潜式平台简介
发展阶段（海洋石油981） 浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
半潜式平台简介
技术特点
可变载荷增大
通过优化设计，其可变载荷与总排水量的比值超过0.2，甲板可
变载荷将达到万吨，平台自持能力增强，同时甲板空间增大，钻井 等作业安全性能提高。
半潜式平台简介
技术特点
趋势
在结构形式上，新一代的半潜式平台趋于大型化和简单化。
平台的主尺度增大，立柱浮体和主甲板间的内部空间增大，物 资（水泥，粘土粉，重晶石粉，钻井泥浆，钻井水，饮用水和 燃油等）存储能力增强。 平台外形结构趋于简化，下浮体趋向采用简单的方形截面，平 台甲板也为规则的箱形结构；采用少节点，无撑杆的简单外形 结构，立柱和撑杆、节点的型式简化、数目减少，这些改变都 大大降低了节点疲劳破坏风险并减少了建造费用。
《海洋平台设计原理》课程
海洋平台设计原理
Principles of Offshore Platform Design
甘 进 博士/讲师
交通学院海洋工程系
2015年12月22日
教学内容（32学时）
海洋工程发展及平台类型
海洋平台设计的关键技术 海洋环境及平台设计载荷 海洋油气开发方式和生产系统 导管架平台设计原理
浮 式 海 洋 平 台 设 计 原 理
DeepwaterNautilus。
半潜式平台简介
发展阶段
第六代半潜式钻井平台：
21 世纪初，作为目前世界上最先进的第6代半潜式钻井平台相继诞生， 如Scarabeo9, AkerH-6e, GVA7500, MSCDSS21等。 第6代半潜式钻井平台作业水深达2550～3600m ，多数为3048 m，钻 深大于9144 m(30000 英尺) ，采用动力定位，船体结构更为优化，可变载 荷更大，配备自动排管等高效作业设备，能适应极其恶劣的海洋环境。 第6代平台比以往钻井平台更先进的设计在于采用了双井口作业方式， 即相对于陆地钻机而言，该平台钻机具有双井架、双井口、双提升系统等。 主井口用于正常的钻进工作，辅助井口主要完成组装、拆卸钻杆及下放、 回收水下器具等离线作业。虽然平台的投资有所增加，但是对于海洋钻井 作业效率的提高是显著的。据相关资料介绍，双井口钻井作业在不同的作 业工况下可以节省21%-70%的时间。