行业信息

深水定义

2002年，世界石油大会上，确定400米以下为浅水，400-1500米为深水，1500米以上为超深水。

海洋工程面临的挑战

海洋工程行业的发展要求技术上的不断更新，目前已知的生产成本使其并不具有吸引力，陆上及海上浅水区域的开发使用表明，海上石油的勘探开发与生产已面临巨大挑战。海洋矿产的勘探开发快速的进入深水时代。超深水海域不断发现一些小的油气田，其开发的经济性对于海洋工程师而言是个难题，因此就促使工程师开始进行新的结构与概念方面的设计开发。

导管架平台

导管架或基盘结构仍是海上钻井生产中常用的海上构造。一些包括扩展的平台腿，以适于现场的自浮式安装。

固定式导管架结构包括管腿状相互连接的框架式结构，平台通常采用4~8条腿的结构，保持其稳定性，以抵消波浪载荷的作用。管状主桩通常由导管架拖载，并通过导管架腿插入海底。

导管架结构由最初提供井口导管一个围栏的概念演变而来，平台一般承载的上部构造包括2~3个甲板，甲板上装有钻井与生产设备以及修井机等。此种平台结构在严酷的北海海域（典型的设计波速为30米）一般限于水深150-180米。在更多墨西哥湾中等环境状态下（设计波速为23米），导管架已应用在更多深水领域。

张力腿平台
张力腿平台或扩展的张力腿平台为竖直固定的浮式结构，常用于海洋油气的生产，特别是适用于水深300米以上的区域。平台通过拉索或聚集在每一结构的拐角处的钢腱永久系泊。一组拉锁成为一个张力腿。拉索具有相对较大的轴向硬度（弹性低），因此平台所有竖直方向的运动均可以消除，平台上允许在甲板上设生产井口（通过刚性立管与水下井口直接相连），而不是将井口设置在海底。这样可以降低完井的成本，并在油气藏的生产过程中给予良好的控制。

第一个张力腿平台于二十世纪80年代在北海的Conoco's Hutton油田建造。

壳体在苏格兰北部的Nigg制造基地的码头进行建造，甲板则是在Ardersier的McDermott基地进行建造，两部分于1984年在Moray连接。

Spar 平台

Spar平台为类似于大型浮体的中空的圆柱形结构，吃水很深，主要包括壳体、系泊装置、上部组块与立管四部分，依赖于传统的系泊系统（即锚链）确保位置的固定。约有90%的结构在水下。最初，Spar用于作为标志浮标，用于收集海洋资料数据，以及石油存储。现在设计的Spar多用于钻井、生产，或具有二者的综合功能。Spar的显著特征在于其载重水深，与其他浮式概念相比，具有良好的运动特性。低运动特性与受保护的中心井口也为深水操作提供良好的形式。行业中应用水深也达到3100m。

第一个Spar基于传统的设计，通过采用桁构替代箱式构造的下端部分。该箱式Spar可分成三部分：上部为圆柱桶部分，又称为硬箱，提供Spar的内部浮力；中间的箱式部分提供支撑，将龙骨舱与硬舱分开；龙骨舱又称为软箱，包括固定的压舱物，作为海底外输管道随浪流载荷的运动位置，相对应的响应也不如吃水线附近明显。

顺应塔平台
顺应塔平台与固定平台相似，二者均具有支撑水面设施的导管架钢制结构。不同的是，顺应塔平台会随水流或风载荷移动，与浮式结构类似。类似于固定平台，顺应塔平台通过桩固定于海底，其导管架小于固定平台导管架，可能包括两个或更多的部分。上部的导管架内还可能有浮式部分，系泊链由导管架至海底，或者二者的组合。固定地点的水深亦即平台的高度。下部的导管架固接于海底，作为顺应塔上部导管架与水上设施的基础。放置驳船的大型起重机确定导管架位置安全可靠，并安装水上设施模块。顺应塔平台应用水深可达1000m。这个水深范围一般对于固定式导管架平台，很不经济。

塔式部分为水上设施，包括钻井、生产以及生活楼模块。顺应塔尺寸由生产处理、钻井操作以及全体工作人员的住宿状况决定。顺应塔平台由于导管架尺寸的减少，其水上设施部分一般小于固定式平台。顺应塔平台的支撑结构可能由下部与上部两部分组成。一般地，顺应塔导管架由四条管腿构成，管腿直径1-2m不等，与管柱焊接在一起形成具有间隔的框架结构。下部导管架借助重量，通过2~6个插入泥面以下数百英尺的桩固定于海底。下部与上部导管架在一侧的尺寸可达到100m。结构可以稳定的水深也即是导管架的高度。

导管架上部设有一组浮箱（最多12个），浮箱可以提供张力，以降低结构基础的负荷。浮箱直径在6.5m，长度最大可达40m。浮力大小由电脑控制，以保持随风载与波浪运动时结构具有合适的张力。浮力系统也可以与其他设计相结合，以使尺寸最小，并使浮箱的布置最合理。

浮式生产储油外输船（FPSO）

浮式生产储油外输系统接收深水井口生产的原油，储存到船舱内，然后泵送到穿梭油轮或远洋驳船上以运送至岸上。FPSO的应用增强了墨西哥湾外大陆架的油气开发能力，使得深水开发可以挑战甚至超越现有的深水生产技术与运输系统。

除FPSO之外，还有大量的船体形状的浮式储油外输装置FSO（不具有生产处理设施的船只）应用于此海域，以支持该海域的油气开发。FSO装置可作为FPSO的一个部分，其不具有油气的生产工艺处理能力。FSO的典型应用是作为其他平台进行工艺处理的油气的贮存设施，该类平台水深较深，且缺少输送至炼油厂的海底输油管线。

FPSO系统一般具有海洋和石油的总体功能，因此建造过程中面临许多专业方面的挑战。塔式结构设计确保船舶锚定，设施可以适应相应的环境状况，保证石油与生产组分连续不断的由水下油田输送到船上，同时在紧急关断时，可以快速的切断。

FPSO系统是一个海上生产设施，具有典型的船体形状，其上油罐可以储存大量原油。原油定期由穿梭油轮或远洋货轮输送到岸上。FPSO可以作为生产设施，用于开发边际油田，或距离现有OCS海底管道构造很远的深水油田的开发。FPSO自20世纪70年代以来已经用于海上油田的开发，主要应用海域为北海、巴西、东南亚/中国南海、地中海、澳大利亚以及西非。