新型多功能干樹儲油半潛平臺研發(fā)

謝文會，謝 彬，粟 京，韓旭亮，李 陽，趙晶瑞，馮加果

(中海油研究總院有限責任公司，北京 100028)

傳統(tǒng)的浮式生產(chǎn)平臺中，張力腿平臺和Spar平臺可以應(yīng)用干樹采油，但建造安裝技術(shù)難度大，需要動用大型海上浮吊作業(yè)，費用高。傳統(tǒng)的半潛式生產(chǎn)平臺相對建造安裝技術(shù)難度小，費用相對較低，由于其垂蕩性能較差，不能實現(xiàn)海上油田的干樹開發(fā)。海上油田干樹開發(fā)具有操作運維簡便、費用低的優(yōu)勢，開發(fā)具有干樹開采能力的半潛式平臺成為世界海洋工程界的研究熱點。美國FloaTEC公司提出的桁架式半潛平臺[1]，利用垂蕩板來增加附加質(zhì)量，改善垂蕩運動幅值，實現(xiàn)油氣田干樹開發(fā)，但其桁架式垂蕩板海上安裝難度大，風險高；該公司提出的可擴展吃水式半潛式平臺[2]，也采用垂蕩板，可以根據(jù)作業(yè)狀態(tài)自由收起和放下垂蕩板，且垂蕩板中加裝固定壓載，降低平臺中心，改善平臺運動性能，但該型平臺安裝時需要向垂蕩板內(nèi)注入固定壓載，同時其垂蕩板提升連接機構(gòu)復(fù)雜，成本高，實用性差；Aker公司提出DPS系列平臺也采用垂蕩板來降低垂蕩運動幅值[3]，其設(shè)計理念與桁架式半潛平臺相似，存在同樣的海上安裝作業(yè)問題；最近國內(nèi)相關(guān)研究機構(gòu)也提出了許多干樹半潛平臺方案，如漸變立柱深吃水干樹式半潛生產(chǎn)平臺[4]、立柱和甲板分開的干樹式半潛生產(chǎn)平臺[5]，這些概念通過優(yōu)化改變傳統(tǒng)半潛平臺形式，達到干樹采油所需的運動性能；美國Technip公司提出的可伸縮半潛式平臺，Mansour和Wu提出的自由懸掛固體壓載艙式半潛式平臺，中海油研究總院提出的深水不倒翁平臺(DTP)等干樹半潛平臺概念均是采用為傳統(tǒng)半潛平臺增加下部垂蕩板、增加吃水、垂蕩板中添加固定壓載等方案改善平臺運動性能，達到平臺可實現(xiàn)干樹開采的目的，傳統(tǒng)形式的深吃水半潛平臺加裝垂蕩板成為目前干樹半潛平臺開發(fā)的主要研究方向[6-11]。但目前所有增加垂蕩板形式的干樹半潛平臺均未解決垂蕩板連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜、海上施工難度大，風險高的問題。干樹半潛平臺研發(fā)不僅需要考慮平臺的運動性能滿足海上油田干樹開采的需要，更重要的是需要考慮針對特定油氣田的油氣藏特性需求，建造、安裝可行性，經(jīng)濟成本等要素，才能開發(fā)出經(jīng)濟、安全、實用的平臺型式。2016年，中海油研究總院針對目標氣田開發(fā)了一型適應(yīng)我國南海海域環(huán)境條件的深水多功能干樹半潛平臺，作業(yè)水深1 500 m。平臺上部為傳統(tǒng)的深吃水半潛平臺型式，下部采用細長柔性連接結(jié)構(gòu)連接垂蕩板，細長柔性連接結(jié)構(gòu)采用成熟的張力腿結(jié)構(gòu)型式，通過張力腿柔性連接接頭釋放平臺運動產(chǎn)生的巨大彎矩，結(jié)構(gòu)安全可靠，建造安裝簡便，運動性能優(yōu)良，可實現(xiàn)干式開采和回接水下井口、油氣生產(chǎn)處理、凝析油存儲、鉆修井等功能。該新型平臺提供了非常具有競爭力的深水油氣田開發(fā)模式，特別是適合于我國南海惡劣海況、凝析油氣田為主及南海管網(wǎng)相對缺乏等特點。該新型平臺工程化成熟后，相關(guān)技術(shù)將會有力的促進中國深水油氣田的開發(fā)。

1 新型干樹儲油半潛平臺結(jié)構(gòu)型式

新型干樹儲油半潛平臺由上部組塊、主船體、細長柔性連接結(jié)構(gòu)、箱型垂蕩板、TTR立管系統(tǒng)、系泊系統(tǒng)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。甲板結(jié)構(gòu)采用桁架結(jié)構(gòu)，易于組塊的建造和安裝。浮體結(jié)構(gòu)由主船體、細長柔性連接結(jié)構(gòu)和箱型垂蕩板三部分組成。主船體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)半潛式平臺類似，細長柔性連接結(jié)構(gòu)連接主船體與箱型垂蕩板，為張力腿平臺的張力腿結(jié)構(gòu)，連接點采用柔性接頭連接結(jié)構(gòu)，可繞連接處轉(zhuǎn)動，釋放由于箱型垂蕩板慣性力引起的巨大彎矩，平臺在作業(yè)期間連接構(gòu)件始終處于拉伸狀態(tài)。箱型垂蕩板安裝就位后與海水連通，自由懸掛于主船體。采用箱型垂蕩板結(jié)構(gòu)提高垂蕩板的剖面模數(shù)，承受附連水慣性力，抑制平臺垂蕩運動。垂蕩板中間開孔，并設(shè)有導(dǎo)向支撐結(jié)構(gòu)，TTR立管從中間穿過，通向上部組塊，實現(xiàn)干樹開采。系泊系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的深水系泊方式，水深適應(yīng)性好。

圖1 平臺主體結(jié)構(gòu)型式Fig. 1 Global structure of the platform

圖2 平臺建造完成后狀態(tài)Fig. 2 Post-construction status of the platform

新型干樹儲油半潛平臺可在船塢、船臺建造，建造完成后如圖2所示，平臺箱型垂蕩板位于主船體下部，支撐主船體與上部組塊重量，張力腿連接構(gòu)件固定于立柱外側(cè)。在濕拖過程中，箱型垂蕩板浮力遠大于其自身重量，為平臺上部結(jié)構(gòu)物提供浮力，箱型垂蕩板上設(shè)置水平限位裝置，限制箱型垂蕩板與主船體之間的水平相對運動，平臺箱型垂蕩板、主船體疊放在一起，可實現(xiàn)整體濕拖。濕拖至安裝場地后，通過調(diào)整箱型垂蕩板中所充海水重量，調(diào)整箱型垂蕩板濕重，采用簡易機構(gòu)下放箱型垂蕩板至預(yù)定位置，連接張力腿連接結(jié)構(gòu)，隨后箱型垂蕩板完全充水，主船體調(diào)整壓載，平臺達到預(yù)定吃水。箱型垂蕩板可承受平臺在位水壓頭，在在位工況下通過高壓空氣可調(diào)節(jié)垂蕩板浮力，可實現(xiàn)在位張力腿連接構(gòu)件更換。

該新型干樹儲油半潛平臺一方面通過箱型垂蕩板增加附連水質(zhì)量和運動阻尼，獲得良好的垂蕩運動性能。另一方面通過成熟的張力腿連接構(gòu)件形式解決了平臺主船體與垂蕩板的連接問題，其上下柔性連接接頭釋放了由于平臺運動產(chǎn)生的巨大彎矩，結(jié)構(gòu)形式安全可靠、費用低。此種型式的半潛平臺運動性能優(yōu)良，可以實現(xiàn)海上油氣田的干樹開發(fā)。

新型干樹儲油半潛平臺在主船體立柱內(nèi)設(shè)置儲油艙，可存儲天然氣凝析油，隨后可采用動力定位穿梭油輪外輸，解決了凝析油天然氣田開發(fā)過程中天然氣凝析油的存儲外輸問題，相較管道外輸凝析油方案成本低，可實現(xiàn)凝析油天然氣田的經(jīng)濟高效開發(fā)。

新型干樹儲油半潛平臺主要技術(shù)特點如下：

1) 平臺具有天然氣處理、天然氣外輸、凝析油存儲與卸載等多種功能，可有效開發(fā)深水海上天然氣田；

2) 平臺垂蕩運動性能優(yōu)良，適用于干式、濕式或干濕組合式等多種油田開發(fā)方式；

3) 平臺主船體和箱型垂蕩板之間采用成熟的張力腿構(gòu)件連接，技術(shù)成熟可靠；

4) 平臺主船體和箱型垂蕩板一體化建造，可實現(xiàn)整體拖航，安裝簡單，海上施工風險可控；

5) 平臺箱型垂蕩板采用采用耐水壓設(shè)計，通過調(diào)節(jié)箱型垂蕩板中的充水量可實現(xiàn)箱型垂蕩板的自安裝和在役狀態(tài)張力腿構(gòu)件的更換。

2 新型干樹儲油半潛平臺總體方案

針對南海西部目標凝析油天然氣田，新型干樹儲油半潛平臺為天然氣開發(fā)生產(chǎn)平臺，平臺具有鉆修井功能。平臺自持能力10 d，生產(chǎn)井數(shù)11口，天然氣產(chǎn)量1 081×104m3/d，凝析油產(chǎn)量1 850 m3/d，水量1 500 m3/d。平臺設(shè)計生存環(huán)境條件為目標天然氣田百年一遇環(huán)境條件，百年一遇風速56.9 m/s(1分鐘)，百年一遇浪高13.3 m(Hs)，百年一遇流速2.39 m/s，設(shè)計水深1 500 m。平臺設(shè)計滿足API(美國石油協(xié)會)/ABS(美國船級社)相關(guān)規(guī)范要求[12-14]。平臺可實現(xiàn)國內(nèi)主要海洋工程建造場地建造，并可以采用國內(nèi)海洋工程安裝裝備安裝。

2.1 上部組塊設(shè)計

首先開展工藝流程設(shè)計確定工藝流程及選定鉆井裝備要求，進行設(shè)備選型；隨后按照生產(chǎn)流程和同類設(shè)備適當集中的原則進行布置，需滿足安全、防火、消防人員逃生以及救生需要，同時設(shè)備布置要考慮質(zhì)量在組塊甲板上均勻分布，質(zhì)量較大設(shè)備布置在船體或下甲板，降低重心高度。由于目標區(qū)域為氣田，天然氣處理設(shè)備較多，通風要求高，平臺上部組塊甲板形式采用桁架式甲板，分為兩層甲板，為主甲板和生產(chǎn)甲板。主甲板主要布置鉆修井設(shè)備和生活樓，生產(chǎn)甲板布置生產(chǎn)工藝設(shè)備。新型干樹儲油半潛平臺安裝12根TTR，1根SCR(鋼制懸鏈線立管)，立管垂向載荷5 200 t?？紤]上部組塊工藝設(shè)備布置及TTR張緊器和干式采油樹布置，生產(chǎn)甲板至主甲板層高11 m。上部組塊結(jié)構(gòu)、鉆井設(shè)備、工藝設(shè)備、生活樓等操作重為18 300 t。

2.2 平臺主尺度

新型干樹儲油半潛平臺主尺度設(shè)計以上部組塊載荷、儲油量為輸入條件，需要考慮建造要求、安裝要求、在位要求等限制條件進行設(shè)計。最主要的是考慮建造場地出塢吃水和航道吃水限制，拖航、安裝工況對垂蕩板的浮力及耐水壓設(shè)計要求，在位工況對垂蕩板的強度要求等綜合確定新型干樹儲油半潛平臺的主尺度。主要尺度參數(shù)見表1所示。

2.3 儲油艙設(shè)計

平臺每立柱內(nèi)沿立柱高度方向設(shè)置數(shù)個儲油艙，每個立柱艙室容積5 500 m3。儲油艙室上下布置隔離空艙；與通道和海水之間設(shè)置隔離艙，隔離艙室寬度1.8 m，大于1.5 m的碰撞貫入深度，如圖3所示；同時儲油艙設(shè)置在水線面以下3 m，避免常規(guī)碰撞事故帶來的艙室損壞泄漏。隔離艙、空艙、儲油艙采用惰化系統(tǒng)惰化，防止發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

表1 平臺主要尺度參數(shù)Tab. 1 Global size of the platform

圖3 儲油艙示意Fig. 3 Oil storage tank diagram

2.4 系泊系統(tǒng)

平臺系泊系統(tǒng)由4組、每組4根共16根相同的組合系泊纜組成。相鄰組系泊纜的夾角為90°，而同組相鄰系泊纜之間的夾角為5°。在設(shè)計水深1 500 m條件下，導(dǎo)纜孔與錨泊點的水平距離為1 900 m，表2為平臺組合系泊錨鏈主要參數(shù)。

表2 系泊纜主要物理參數(shù)Tab. 2 Main parameters of mooring line

2.5 建造方案

平臺在建造場地分段建造，首先建造箱型垂蕩板，隨后在箱型垂蕩板上設(shè)置墊木支撐，在箱型垂蕩板上組裝平臺主船體，并在箱型垂蕩板上安裝水平限位裝置，限制主船體和箱型垂蕩板之間的水平位移。上部組塊分別建造，建造完成后采用提升裝置或大噸位龍門吊提升上部組塊與船體合攏，鑒于國內(nèi)船廠船塢吃水限制和船廠航道吃水限制，平臺出塢吃水限制在9.5米，同時可考慮部分設(shè)備在塢外或臨時系泊處吊裝。平臺建造完成，安裝前狀態(tài)如圖2所示。

2.6 安裝方案

平臺建造完成后處于主船體和箱型垂蕩板處于疊放狀態(tài)，可采用干拖或濕拖方式整體拖航至安裝場地；濕拖狀態(tài)下箱型垂蕩板作為平臺整體的一部分提供浮力，可在設(shè)計拖航吃水條件下拖航。到達安裝場地后，主船體壓載艙部分壓載，半潛平臺整體下沉；平臺四組系泊纜每組安裝三根系泊纜，對平臺進行初步定位；平臺每角一條錨鏈連接箱型垂蕩板，箱型垂蕩板充水，使重力大于浮力，隨后錨鏈絞車下放箱型垂蕩板至預(yù)定位置，此時張力腿連接構(gòu)件同時下放，下放至預(yù)定位置后張力腿連接結(jié)構(gòu)上連接接頭與主船體鎖死；放松錨鏈，箱型垂蕩板完全充水，張力腿連接結(jié)構(gòu)承受箱型垂蕩板重量；船體壓載，平臺下沉至設(shè)計吃水；解脫連接在箱型垂蕩板上的錨鏈，與原先預(yù)鋪設(shè)的錨鏈連接，完成平臺每角最后一根系泊纜的安裝。隨后連接TTR和SCR立管，進行生產(chǎn)調(diào)試。

3 平臺關(guān)鍵性能分析

3.1 在位工況水動力性能

3.1.1 平臺設(shè)計分析工況

根據(jù)新型平臺特點結(jié)合工業(yè)界實踐確定新型平臺設(shè)計分析工況。

1)完整工況

對于完整工況，需要分析作業(yè)工況，生存工況，對應(yīng)的環(huán)境條件是1年一遇，100年一遇。

2)破損工況

破損工況是指平臺有發(fā)生破壞，并對其總體性能有明顯影響的工況，主要包括：系泊纜斷裂工況，船艙浸水工況，一根張力腿連接結(jié)構(gòu)損壞或移除的工況。

3.1.2 主要水動力性能

平臺水動力頻域分析采用三維勢流理論，使用WAMIT軟件。由于平臺的對稱性，計算浪向取0°至90°區(qū)間，步長15°，共7個浪向。頻率計算的波浪周期取3～50 s，共28個周期。對平臺水下濕表面部分，共劃分2 558塊單元，單元尺度為2 m，如圖4所示。由于平臺是多體(multi-body),通常的衰減運動和固有周期很難計算得到，所以在計算固有周期時，在模型中設(shè)置兩個結(jié)構(gòu)(船體和箱型垂蕩板)是剛性連接(伸縮立柱柔性接頭剛度無限大)。平臺垂蕩運動周期26.3 s，橫縱搖運動周期為38 s。圖5為干樹半潛平臺垂蕩運動RAO，平臺在波浪主要能量周期內(nèi)運動性能優(yōu)良，基本與Spar相當。

圖4 三維濕表面模型Fig. 4 Three-D wet surface model

圖5 平臺垂蕩RAOFig. 5 Platform heave RAO

平臺總體性能時域分析采用全耦合分析方法進行，使用OrcaFlex軟件。時域分析模擬時間為10 800 s，步長為0.2 s，過渡時間為200 s。對于關(guān)鍵工況，采用了三個隨機種子，結(jié)果是三個種子計算結(jié)果的平均值。平臺運動結(jié)果主要包括平臺垂蕩、偏移、轉(zhuǎn)角，因為系泊纜采用聚酯纜，分析了系泊系統(tǒng)高剛度(SS)和低剛度(PI)兩種情況。表3是主要分析工況下的運動響應(yīng)極值，表中SS為系泊系統(tǒng)高剛度情況，PI為系泊系統(tǒng)低剛度情況。圖6和7分別是平臺全耦合時域分析模型和百年一遇環(huán)境條件下平臺垂蕩運動時間歷程。

圖6 全耦合時域分析模型Fig. 6 Fully coupled time domain analysis model

圖7 百年一遇環(huán)境垂蕩運動時間歷程Fig. 7 Heave time history for 100-year return period environment

平臺最大垂蕩運動是2.96 m (100 a) 和0.83 m (1 a)；平臺最大位移是83.9 m (100 a) 和32.8 m (1 a)；平臺最大橫/縱搖是7.87° (100 a) 和3.06° m (1 a)。平臺運動性能可實現(xiàn)干樹采油，同時分析結(jié)果展示系泊系統(tǒng)和張力腿結(jié)構(gòu)、箱型垂蕩板之間不會發(fā)生干涉碰撞。

表3 平臺運動響應(yīng)統(tǒng)計值Tab. 3 Statistical values of platform motion response

3.2 張力腿連接構(gòu)件性能

主船體與箱型垂蕩板之間的張力腿連接構(gòu)件共8根，直徑0.86 m，壁厚38.1 mm，材質(zhì)為API5Lx70，上下連接柔性接頭可轉(zhuǎn)動，線性化后接頭轉(zhuǎn)動剛度為100 kN·m/deg。使用OrcaFlex軟件，通過時域耦合分析，獲得張力腿連接結(jié)構(gòu)最大、最小張力，上下柔性接頭轉(zhuǎn)角等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，表4為張力腿連接結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計值。張力腿連接構(gòu)件最大轉(zhuǎn)角為11.9°(100 a) 和5.88°(1 a)；張力腿連接構(gòu)件最小張力+575 kN (100 a) 和+4 801 kN (1 a)，滿足為正的要求；張力腿連接構(gòu)件最大張力15 003 kN (100 a) 和11 404 kN (1 a)，滿足強度要求。圖8是百年一遇環(huán)境條件下張力腿連接構(gòu)件接頭轉(zhuǎn)角的時間歷程，圖9是百年一遇環(huán)境條件下張力腿連接構(gòu)件張力時間歷程。

表4 張力腿連接結(jié)構(gòu)響應(yīng)統(tǒng)計值Tab. 4 Statistical values of tendon response

圖8 張力腿連接構(gòu)件接頭轉(zhuǎn)角Fig. 8 Rotation angle of tendon flexible connector

圖9 張力腿連接構(gòu)件張力Fig. 9 Tension of tendon

3.3 TTR生產(chǎn)立管性能分析

一般張力腿平臺和Spar平臺利用干樹開發(fā)時利用TTR回接水下井口，進行開發(fā)生產(chǎn)，新型干樹儲油半潛平臺運動性能滿足干樹開發(fā)要求，由于其箱型垂蕩板和主船體結(jié)構(gòu)由張力腿連接構(gòu)件相連，可產(chǎn)生輕微相對運動，導(dǎo)致對TTR設(shè)計提出新的要求。新型平臺生產(chǎn)立管TTR直徑為0.273 m，上部通過張緊器掛在生產(chǎn)甲板，下部通過連接器連到井口結(jié)構(gòu)。為了避免立管之間的干涉以及立管與箱型垂蕩板之間的碰撞，在箱型垂蕩板處，設(shè)計有桁架結(jié)構(gòu)橫向約束立管。由于有橫向約束，此處會承受比較大的彎矩，為了避免應(yīng)力過大，箱型垂蕩板橫向支撐處TTR立管設(shè)計有壁厚增加的變截面楔型結(jié)構(gòu)，如圖10所示。生產(chǎn)立管TTR預(yù)張力為357 t，張緊器的剛度為100 kN/m，通過耦合時域分析，生產(chǎn)立管最大許用應(yīng)力為533.5 MPa，分析計算最大應(yīng)力為468 MPa，滿足要求。圖11為百年一遇環(huán)境條件下最大Von Mises應(yīng)力沿立管長度的分布。

圖10 立管變截面楔型結(jié)構(gòu)Fig. 10 Double tapered stress joint of TTR

圖11 最大Von Mises應(yīng)力沿立管長度分布Fig. 11 Max Von Mises stress along TTR

3.4 張力腿連接構(gòu)件柔性接頭轉(zhuǎn)角敏感性分析

新型干樹半潛平臺與其他類型平臺最大的區(qū)別是采用張力腿連接結(jié)構(gòu)連接主船體和箱型垂蕩板，箱型垂蕩板和主船體之間可以相對運動，張力腿上下柔性連接接頭有一定轉(zhuǎn)角限制，一般為12°。同時主船體和箱型垂蕩板之間相對運動也是TTR設(shè)計的關(guān)鍵輸入指標，因此需要大量分析，設(shè)計中盡量減小主船體和箱型垂蕩板之間的相對水平運動，即使柔性接頭轉(zhuǎn)角盡量小。目前工業(yè)界張力腿柔性接頭剛度一般非線性剛度，近似線性，線性化后剛度一般為100 kN·m/deg，同時具有生產(chǎn)至500 kN·m/deg剛度柔性接頭的能力，研究中分析了常規(guī)柔性接頭線性化剛度、非線性剛度及線性化剛度分別為156 kN·m/deg、300 kN·m/deg、500 kN·m/deg的柔性接頭轉(zhuǎn)角對旋轉(zhuǎn)剛度的敏感性，如圖12所示。張力腿連接構(gòu)件接頭剛度越大，轉(zhuǎn)角越小，同時采用線性化剛度計算，最大轉(zhuǎn)角結(jié)果相對保守。比較了張力腿連接結(jié)構(gòu)最大轉(zhuǎn)角對張力腿連接立柱長度的敏感性，如圖13所示。張力腿連接結(jié)構(gòu)越長，轉(zhuǎn)角越小，但張力腿連接結(jié)構(gòu)過長會造成運輸安裝的不便。因此，根據(jù)盡量采用成熟現(xiàn)有構(gòu)件和簡便運輸安裝的原則，本平臺張力腿連接結(jié)構(gòu)長度為60 m，柔性接頭剛度選取100 kN·m/deg。

圖12 轉(zhuǎn)角對旋轉(zhuǎn)剛度的敏感性(SS，百年一遇，45°)Fig. 12 Sensitivity of rotation angle to rotating stiffness

圖13 轉(zhuǎn)角對張力腿連接結(jié)構(gòu)長度的敏感性(SS，百年一遇，0°)Fig. 13 Sensitivity of rotation angle to tendon length

3.5 系泊系統(tǒng)

采用錨鏈—聚酯纜—錨鏈組成形式的系泊纜，在性能分析時，由于聚酯纜的非線性拉伸行為，單個線性剛度模型不能充分地預(yù)報平臺運動和系泊線動載荷。根據(jù)工業(yè)界常用方法，在分析中，時域計算進行兩次，一次采用高剛度(SS)，一次采用低剛度(PI)。

分析計算中使用的剛度是基于廠家的推薦值：

1) 低剛度 (PI):EA=13×MBL=319 MN

2) 高剛度 (SS):EA=28×MBL=687 MN

通過時域耦合分析，獲得系統(tǒng)響應(yīng)統(tǒng)計值，如表5。系泊系統(tǒng)最大系泊張力為12 694 kN，安全系數(shù)都滿足工業(yè)界要求；最小的聚酯纜離海底的高度為12.2 m，不接觸海底。圖14為生存狀態(tài)系泊纜張力時間歷程，圖15為生存狀態(tài)聚酯纜底端離水面(水深1 500 m)高度時間歷程。完整工況系泊系統(tǒng)錨鏈安全系數(shù)為2.03，完整工況系泊系統(tǒng)聚酯纜安全系數(shù)為2.06，均滿足規(guī)范要求。

表5 系泊系統(tǒng)響應(yīng)統(tǒng)計值Tab. 5 Statistical values of mooring line

圖14 生存狀態(tài)系泊纜張力Fig. 14 Tension of mooring line

圖15 生存狀態(tài)聚酯纜底端離水面高度Fig. 15 Bottom height from water surface of polyester line

3.6 與傳統(tǒng)深水浮式平臺對比

新型干樹儲油半潛平臺與傳統(tǒng)平臺對比如表6，新型干樹儲油半潛平臺采用現(xiàn)有成熟技術(shù)集成，建造安裝簡便，運動性能優(yōu)良，沒有水深限制，較TLP和Spar平臺有明顯優(yōu)勢，國內(nèi)建造場地和安裝資源即可實現(xiàn)該平臺的自主建造和安裝。

表6 新型干樹儲油半潛平臺與傳統(tǒng)平臺對比Tab. 6 Comparison between the new type dry tree oil storage semi-submersible platform and the conventional platform

4 結(jié) 語

考慮特定油氣田的油氣藏特性需求、建造、安裝可行性和經(jīng)濟成本等要素，開發(fā)了一型適應(yīng)我國南海海域環(huán)境條件的深水多功能干樹半潛平臺，作業(yè)水深1 500 m。平臺運動性能優(yōu)良，可實現(xiàn)干式開采和回接水下井口、油氣生產(chǎn)處理、凝析油存儲、鉆修井等功能，為中國南海凝析油天然氣田開發(fā)提供了一種新的開發(fā)理念。

新型平臺主船體和箱型垂蕩板采用成熟的張力腿構(gòu)件連接，箱型垂蕩板采用承壓設(shè)計，可實現(xiàn)平臺的整體拖航，簡便下放安裝，安裝費用低。由于箱型垂蕩板采用承水壓設(shè)計，可實現(xiàn)平臺張力腿結(jié)構(gòu)的在位維修或更換，安全性能優(yōu)良。新型平臺在開發(fā)中考慮TTR立管、箱型垂蕩板、平臺主船體運動耦合等全系統(tǒng)因素，通過分析新型平臺可實現(xiàn)在中國南海的凝析油天然氣田的高效開發(fā)。