深海工程专题

1、深海工程程专题 HYPERLINK javascript:void(0) o 推荐此帖到排行榜 0图片： 图片： 海洋覆盖盖着地球球3/44的面积积，深海海底蕴藏藏着丰富富的油气气资源，它已成成为211世纪人人类最重重要的能能源基础础之一。世界海海洋石油油发展的的总趋势势是走向向深水，目前深深水大型型油气田田达500多个，包括2200多多座深水水平台设设施、110000多套水水下装置置、1.2万千千米的深深海管道道等设施施，深水水油田产产能已达达3500万桶/天。深深水技术术的发展展不断刷刷新世界界深海作作业的最最新水平平：钻井井作业水水深达330500米，海海底管道道铺设水水深达221500

2、米，已已投产油油田作业业水深达达21992米。深水油油气田的的开发正正在成为为世界石石油工业业的主要要增长点点和世界界科技创创新的热热点。我我国的南南海有着着丰富的的油气资资源，被被称为世世界四大大油气聚聚集地之之一，石石油地质质储量约约占我国国油气资资源总量量的1/3，其其中700% 蕴蕴藏于深深水。它它是我国国海洋石石油可持持续发展展的最有有前景的的区域。随着我我国对南南海北部部大陆架架地球物物理勘探探的进行行，南海海深水区区块的国国际招标标以中、菲、越越三方在在南海争争议区114.55万kmm2区域域联合勘勘探协议议的签署署，深水水油田开开发的步步伐将会会大大加加快。我我国海洋洋石油目目

3、前的开开发水平平仅仅在在2000米水深深范围，相对于于开发深深水油田田的要求求有着较较大的差差距，这这就是我我们面临临的巨大大挑战。本专题题系统地地介绍了了世界上上已建和和在建的的深海顺顺应式平平台，即即张力腿腿平台和和Spaar平台台，分析析它们的的结构特特点，设设计、研研究、建建造及使使用情况况。分别别对目前前世界深深海采油油的主力力军张力腿腿平台（TLPP）、SSparr平台和和浮式生生产储油油装置（FPSSO）作作了系统统的、较较全面的的介绍，讲述其其发展过过程、主主要特点点、结构构形式、设计建建造、经经济效益益以及实实施结果果等。对对20004年前前全世界界所有的的21座座 TLLP

4、和113座 Spaar平台台作了详详细分析析。对于于浮式生生产储油油装置重重点介绍绍其转塔塔和系泊泊设备以以及我国国浮式生生产储油油装置产产业的发发展。本专题主主要参考考了20005年年天津大大学出版版社出版版董艳秋秋著的深海采采油平台台波浪载载荷及响响应和和20000年石石油工业业出版社社出版张张钧主编编的海海洋采油油工程手手册。专题文章章：1、 HYPERLINK /xiaoyuanwenhua/ShowArticle.asp?ArticleID=61315 o 世界深深海采油油工程的的发展 tt _blaank 世界界深海采采油工程程的发展展2、 HYPERLINK /xiaoyuanw

5、enhua/ShowArticle.asp?ArticleID=61318 张张力腿平平台的历历史、现现状和明明天3、 HYPERLINK /xiaoyuanwenhua/ShowArticle.asp?ArticleID=61404 张力力腿平台台的结构构形式和和特点4. HYPERLINK /xiaoyuanwenhua/ShowArticle.asp?ArticleID=61405 Minni TTLP之之Wesst SSenoo5. HYPERLINK /xiaoyuanwenhua/ShowArticle.asp?ArticleID=61411 张力腿腿平台的的工作原原理及性性能6.

6、 HYPERLINK /xiaoyuanwenhua/ShowArticle.asp?ArticleID=61410 张力腿腿平台的的分类世界深海海采油工工程的发发展自19220年委委内瑞拉拉在马开开波湖上上用木结结构平台台钻井以以来，海海上石油油资源的的开发至至今已有有80多年年的历史史。19947年年在美国国墨西哥哥湾建成成世界第第一座钢钢结构平平台，550多年年来海上上油气的的开发和和利用越越来越受受到世界界各国重重视。220世纪纪60年代代，以美美国为首首的许多多西方国国家为摆摆脱能源源危机，纷纷投投资开发发近海石石油。770年代代形成近近海石油油的开发发高潮。当时，30多个个国家的的

7、近海石石油产量量达3.76亿亿吨。880年代代，全世世界从事事海上油油气勘探探开发的的国家和和地区超超过1000个，其中440多个个国家海海上石油油年产量量达6.8亿吨吨，占陆陆海石油油总产量量32亿吨吨的211%。20004年海海上石油油产量约约13.15亿亿吨，占占世界石石油总产产量的334%。据统计，地球表表面积约约为5.11亿亿km2，海洋洋占700.9%，约占占人类生生活空间间的2/3。海海洋平均均深度为为37330m，深度为为3000060000m 的海域域约占海海洋总面面积的773.88%；水水深小于于2000m的大大陆架仅仅占海洋洋总面积积的7.49%。由此此可见，人类从从深海

8、开开发油气气是今后后长时期期发展的的必然趋趋势。随着海上上油气开开发逐渐渐向深海海推进，传统的的移动平平台（如如钻井船船、半潜潜式平台台）由于于在海浪浪作用下下，其运运动性能能难以满满足深水水作业的的要求而而受到挑挑战。固固定式导导管架平平台和重重力式平平台随水水深增加加其自重重和工程程造价大大幅度上上升，因因此亦不不能适应应深海油油气开发发的需要要。人类类从200世纪500年代开开始探索索深海采采油新型型平台，顺应式式平台（commpliiantt pllatfformm）的概概念随之之被提出出。经过过许多实实验和探探索，119844年在英英国北海海建造了了世界上上第一座座张力腿腿平台（简称

9、TTLP）即Huuttoon平台台，它位位于水深深1577m处。这标志志着深水水采油张张力腿平平台技术术完全成成熟。事事实上，该平台台的设计计、施工工以及建建成后实实际监测测都为以以后的张张力腿平平台的建建造提供供了丰富富的资料料。20世纪纪以来世世界上已已建成传传统形式式的张力力腿平台台11座，水深从从三百米米到一千千多米，除一座座为混凝凝土材料料外，均均为钢结结构。其其基础形形式不仅仅保留桩桩基而且且还采用用了裙式式重力基基础。990年代代以来，张力腿腿平台的的形式有有了很大大的改进进。现在在已形成成三大系系列，即即 Seea SStarrs系列列、MOOSESS系列和和 ETTLP系系列

10、。所所谓Seea SStarrs TTLP指指的是119922年由Attlanntiaa公司提提出的单单柱式简简易小型型平台设设计方案案，在墨墨西哥湾湾已建成成4座；MOOSESS是Minnimuum Offfshoore Surrfacce EEquiipmeent Strructturee的简称称，这种种Minni-TTLP的的概念是是由美国国海洋工工程师协协会主席席Petter Wybbro博博士提出出的。其其主体受受波浪力力的作用用小，改改善了平平台的运运动特性性，可在在3000m到18000m处处工作。这种类类型平台台在墨西西哥湾已已建成22座。ETTLP是是延伸式式张力腿腿平台（E

11、xttendded Tennsioon LLeg Plaatfoorm）的缩写写，目前前在西非非安哥拉拉Kizzomaaba油油田建设设这样的的平台22座。至至今为止止，世界界上已建建和正建建的张力力腿平台台共211座，其其中在北北海有33座、墨墨西哥湾湾有144座、东东南亚有有2座、西西非有22座。与此同时时，另一一种深水水采油平平台Sppar平平台亦于于19887年由由Edwwardd E.Horrtonn设计。它具有有钻探、钻井、完井和和采油、储油多多种功能能，亦可可设计成成井口平平台与浮浮式生产产储油装装置（FFPSOO）配合合使用。19997年世世界上第第一座SSparr平台Neep

12、tuune建建成投产产，短短短几年中中，它的的结构产产生了一一些变化化。人们们将20001年年提出的的桁架式式结构形形式的平平台称为为第二代代Spaar平台台或称为为 Trrusss Sppar平平台。最最近，又又出现主主体采用用蜂巢结结构形式式的平台台，称为为第三代代Spaar平台台或称为为Celll SSparr平台。目前这这种类型型平台世世界上已已建和在在建的共共13座。Spaar平台台是继张张力腿平平台之后后的第二二主力深深水采油油平台，已经受受到人们们的普遍遍青睐。值得提提出的是是，在深深海油气气开发过过程中，各种浮浮式生产产储油装装置（FFPSOO）亦在在发挥着着重要作作用。它它与

13、井口口平台一一起完成成海上石石油生产产任务。我国海底底油气资资源丰富富，主要要集中在在渤海、黄海、东海以以及南海海北部。大陆架架勘探预预计石油油资源为为2755.3亿亿吨，天天然气资资源为110.66亿m3。目前前发现率率仅为118.55%和9.22%，尚尚具有很很大潜力力。20033年，中中国海洋洋石油总总公司国国内外油油气总产产量达333366万吨油油当量，其中国国内产量量26001万吨吨，海外外权益产产量7335.44万吨。根据有有关部门门发布的的数据表表明，220033年海洋洋石油产产量20090万万吨，比比上年增增长4.2%，占全国国石油总总产量的的13%。20004年海海洋石油油产

14、量增增长至440000万吨。随着我我国国民民经济的的快速增增长，能能源需求求量越来来越大。因此，我国在在加快近近海油气气开发的的同时，向深海海采油发发展已势势在必行行。张力腿平平台的结结构形式式和特点点张力腿平平台是一一种垂直直系泊的的顺应式式平台，在200多年的的实践中中不断发发展，已已形成了了一种典典型的结结构形式式。它一一般由五五大部分分组成，分别是是平台上上体、立立柱（含含横撑和和斜撑）、下体体（沉箱箱）、张张力腿系系泊系统统和锚固固基础。通常将将平台上上体、立立柱及下下体并称称为平台台本体。下面，以第一一代张力力腿平台台Augger Tennsioon LLeg Plaatfoorm

15、为为例，简简要地介介绍张力力腿平台台的总体体结构。图1 AAugeer TTLP平平台总体体示意图图图1是一一座第一一代张力力腿平台台的总体体结构示示意图。这种张张力腿平平台的布布局俯视视一般都都呈矩形形或三角角形，平平台上体体位于水水面以上上，通过过4根或3根立柱柱与下体体连接，立柱一一般为圆圆柱形结结构，是是平台波波浪力和和海流力力的主要要承受部部件，其其主要作作用是提提供给平平台本体体必要的的结构刚刚度。平平台的浮浮力由立立柱和位位于水面面以下的的下体浮浮箱提供供。浮箱箱首尾与与各立柱柱相接，形成环环状结构构。由于于位于水水面以下下较深处处，所以以浮箱受受表面波波浪力的的影响较较小。张张

16、力腿与与立柱的的数量关关系一般般是一一一对应的的，每条条张力腿腿由24根张力力筋腱组组成，上上端固定定在平台台本体上上，下端端与海底底基座模模板相连连，或是是直接连连接在桩桩基顶端端。有时时候为了了增加平平台系统统的侧向向刚度，还会安安装侧向向系泊索索系统，作为垂垂直张力力腿系统统的辅助助。海底底基础将将平台固固定入位位，主要要有桩基基或是吸吸力式基基础两种种形式。中央井井道位于于平台本本体的中中心，可可以支持持干树系系统，生生产立管管通过中中央井道道上与生生产设备备相接，下与海海底油井井相接。从结构特特点看，张力腿腿平台就就像一个个倒置的的钟摆，是一个个刚性系系统和弹弹性系统统两者综综合的复

17、复杂非线线性动力力系统。张力腿平平台的分分类目前世世界上在在建和在在役的张张力腿平平台共有有21座，这些张张力腿平平台的基基本工作作原理一一致，但但是结构构形式以以及应用用方式却却各不相相同，为为了清楚楚地区分分它们，以下从从三个方方面对这这21座张张力腿平平台进行行分类，在以后后的文章章中将从从每类中中选出数数个平台台做详尽尽的图文文介绍。一、按照照总体结结构分类类可以分为为两个大大类，即即第一代代张力腿腿平台和和第二代代张力腿腿平台；详见第第二页。二、按照照采油树树位置不不同分类类可以划分分为湿树树平台和和干树平平台两大大类；详详见第三三页。三、按照照功能和和应用方方式分类类可以分为为大载

18、荷荷张力腿腿平台、迷你型型张力腿腿平台、井口张张力腿平平台三大大类；详详见第四四页。一、按照照总体结结构分类类从19884年至至今的220年时时间里，对张力力腿平台台结构形形式的优优化一直直是人们们关注的的热点问问题。为为了进一一步降低低张力腿腿平台的的成本，提高其其适应性性、稳定定性和安安全性，全世界界的研究究机构和和石油公公司不断断提出新新形式的的张力腿腿平台，并将其其投入实实际生产产领域进进行检验验，从而而形成了了多种多多样的张张力腿平平台家族族。根据据张力腿腿平台结结构形式式进化的的阶段，大致可可将它们们分为两两个大类类，即第第一代张张力腿平平台和第第二代张张力腿平平台。第一代张张力腿

19、平平台是最最早出现现的张力力腿平台台，也是是当今世世界上数数量最多多的张力力腿平台台，目前前在役和和在建的的平台共共12座，占世界界张力腿腿平台总总数的一一半以上上，而且且仍在不不断发展展壮大。第一代代张力腿腿平台的的总体结结构形式式已经在在前面介介绍过了了，在此此不再赘赘述。为为了将它它与此后后发展起起来的其其他结构构形式的的张力腿腿平台相相区别，又将其其称为传传统类型型的张力力腿平台台。自19884年以以来，传传统类型型的张力力腿平台台在生产产实践中中不断发发展，其其理论研研究和工工程应用用已经趋趋于成熟熟。200世纪800年代 HHuttton和和 Joolliiet平平台的生生产应用用

20、，为传传统张力力腿平台台提供了了丰富的的数据积积累和优优良的工工作记录录。进入入90年代代以来，传统类类型的张张力腿平平台继续续飞速发发展，SSnorrreTTLP和和HeiidruunTLLP分别别于19992年年和19995年年相继建建成，使使北海的的张力腿腿平台数数量达到到了3座；从从19994年到到20001年，Sheell石石油公司司又在墨墨西哥湾湾连续制制造了55座传统统类型的的张力腿腿平台，分别是是AuggerTTLP、MarrsTLLP、RammPowwelllTLPP、UrssaTLLP和BruutussTLPP； 19999年年，BPP也建成成了该公公司的第第一座张张力腿平

21、平台MaalinnTLPP；20003年，Unoocall公司在在印度尼尼西亚的的加里曼曼丹岛以以东海域域建成了了WesstSeenoTTLP，从而首首次将张张力腿平平台引入入到亚洲洲海域。这些张张力腿平平台保持持着张力力腿平台台工作性性能的多多项世界界纪录，其中，HeiidruunTLLP的排排水量达达到29903110t，是世界界现役的的张力腿腿平台中中吨位最最大的一一座；SSnorrreTTLP日日产石油油19000000桶（1桶=1558.998733dm33）、天天然气33.2106m3，保持持张力腿腿平台生生产能力力的世界界纪录；而UrrsaTTLP的的工作水水深则突突破了千千米大

22、关关，至220044年仍保保持着张张力腿平平台工作作水深的的世界纪纪录。属属于第一一代张力力腿平台台的有HHuttton、Jolllieet、Snoorree A、Augger、Heiidruun、Marss、Ramm、Powwelll、Urssa、Marrlinn、Bruutuss、WesstSeeno A和WesstSeeno B。第二代张张力腿平平台出现现于200世纪900年代初初期，它它是在第第一代张张力腿平平台的基基础上发发展起来来的。第第二代张张力腿平平台在继继承传统统类型张张力腿平平台优良良运动性性能和良良好经济济效益的的同时，对结构构形式进进行了优优化改进进，使张张力腿平平台更

23、适适合于深深海环境境，并且且降低了了建造成成本。世世界海洋洋工程界界发展第第二代张张力腿平平台的积积极性很很高，各各大公司司纷纷提提出了种种类繁多多的平台台设计方方案。总总的来说说，目前前投入生生产实践践的第二二代张力力腿平台台共分为为三大系系列，分分别是由由Atlaantiia公司司设计的的SeaaStaar系列列张力腿腿平台、由MOODECC公司设设计的MMOSEES系列列张力腿腿平台以以及由AABB公公司设计计的延伸伸式张力力腿平台台（简称称ETLLP）。关于这这些第二二代张力力腿平台台的结构构形式和和特点，将在以以后的章章节中详详细介绍绍。属于于第二代代张力腿腿平台的的有：SSeaSS

24、tarr、TLPP、MOSSES TLPP、ETLLP、Morrpetth、Allleghhenyy、Typhhoonn、Mattterrhorrn、Priincee、MarrcoPPoloo、KizzombbaA、KizzombbaB和和Maggnollia。另外，除除了以上上这些已已投入实实际生产产应用的的张力腿腿平台以以外，在在过去的的20年里里，全世世界的研研究者和和工程技技术人员员还提出出了不少少很有价价值的设设计方案案，并且且围绕这这些方案案进行了了广泛而而深入的的研究和和实验。虽然由由于种种种原因，这些平平台设计计方案至至今仍未未进入生生产领域域，但是是了解它它们，对对于开拓拓人

25、们的的思路，更好地地进行下下一步的的研究是是大有裨裨益的。所以，后面的的文章里里有选择择性地介介绍了两两种新型型的张力力腿平台台，以期期对读者者能起到到启迪作作用。二、按照照采油树树位置不不同分类类按照采油油树安装装位置的的不同，当今世世界上的的张力腿腿平台可可以划分分为湿树树平台和和干树平平台两大大类。湿树平台台（weettrreessplaatfoorm）的采油油树位于于海底，平台上上安装有有独立的的全套生生产处理理设施以以支持一一定数量量的海底底油井。海底油油井通过过柔性输输油管和和钢制悬悬链线立立管（简简称SCCR）与与平台上上生产设设施相连连，平台台上的全全部生产产活动都都要通过过这

26、些管管线来进进行。其其优点是是采油树树位于海海底，减减少了平平台上体体的负载载，不需需要建造造体积庞庞大的平平台主体体，因而而降低了了平台的的总体造造价，由由于不安安装垂直直的张紧紧式立管管，因此此不需要要考虑平平台吃水水变化对对生产立立管的影影响，从从而简化化了平台台的设计计。湿树树平台非非常适用用于分布布面广、出油点点分散的的油田。它以柔柔性输油油管和SSCR组组成分布布广泛的的海底管管线系统统，再以以湿树平平台作为为管汇中中心，便便可以控控制较广广的区域域。另外外，湿树树平台的的生产储储备能力力具有很很大的弹弹性，新新增的设设备和海海底油井井容易加加装到现现有的生生产系统统中，对对油田的

27、的远期开开发比较较方便。已建成成的有HHuttton、Jolllieet 、Snoorree A、Augger、Heiidruun、Marrs、Ramm/Powwelll、Urssa、Marrlinn、Bruutuss 、Priincee、Kizzombba AA、 Maatteerhoorn、WesstSeeno A、MarrcoPPoloo、Maggnollia、Kizzombba BB和WesstSeeno B。干树平台台（drrytrreessplaatfoorm）的采油油树则位位于平台台之上，由垂直直生产立立管直接接连接到到位于平平台井口口甲板的的采油树树上。张张力腿平平台优良良的运

28、动动性能，使其在在安装干干树系统统方面具具有很大大的优势势。因为为平台与与生产立立管之间间的相对对运动量量较小，因此可可以采用用结构简简单、造造价低廉廉的立管管张紧装装置。干干树平台台的生产产活动主主要通过过顶张紧紧立管来来进行。其优点点是海底底油井和和表面干干树直接接通过生生产立管管垂直连连接，可可在平台台上体安安装钻塔塔，使张张力腿平平台自行行实现钻钻井、完完井功能能，避免免了远期期油田开开发中需需要调用用其他钻钻井设施施而使平平台生产产中断的的问题。另外，由于采采油树位位于平台台之上，因此维维修方便便，易于于管理，还省去去了将海海底采油油树回接接到平台台上体的的硬件费费用。已已建成的的有

29、Moorpeeth、Allleghhenyy 和Typphooon。需要指出出的是，世界上上现有的的张力腿腿平台大大多是所所处海域域的中心心平台，有的张张力腿平平台除了了在平台台上体安安装有干干树系统统，能够够自行进进行探采采和控井井工作之之外，同同时还通通过柔性性输油管管和SCCR与附附近油田田的海底底采油系系统或其其他卫星星平台相相连，作作为其石石油处理理和输出出的中心心。在此此情况下下，这些些张力腿腿平台自自身就结结合了干干树和湿湿树两种种系统。因此，在对各各张力腿腿平台进进行分类类时所依依据的标标准是看看该平台台是否拥拥有支持持干树系系统的能能力。三、按照照功能和和应用方方式分类类目前

30、张力力腿平台台的功能能和应用用方式非非常灵活活，如果果以此为为标准进进行分类类，可将将世界上上21座张张力腿平平台划分分为大载载荷张力力腿平台台、迷你你型张力力腿平台台、井口口张力腿腿平台三三大类。大载荷张张力腿平平台（llarggedeecklloaddTLPP）是这这三种张张力腿平平台中历历史最悠悠久的一一种类型型，它是是一种体体积巨大大、造价价昂贵的的张力腿腿平台形形式，能能够支持持一套高高生产能能力的原原油处理理设施。目前全全世界共共有9座大载载荷张力力腿平台台，其中中3座位于于北海油油田，66座位于于墨西哥哥湾。因因为张力力腿的预预张力很很好地限限制8了平台台的垂荡荡运动，因此控控井

31、设施施可以安安装在这这种平台台的上体体，以便便于设备备的维护护和修理理工作。在历史史上，这这种生产产系统之之所以得得到业界界的青睐睐，主要要原因就就在于它它能够安安装干树树采油系系统。但但是，由由于其高高昂的造造价和对对极深水水环境的的不适应应性，人人们现在在已经逐逐渐失去去了对建建造大载载荷张力力腿平台台的兴趣趣。当工工作水深深超过112000m时，张力筋筋腱自重重过大是是大载荷荷张力腿腿平台最最主要的的问题。属于大大载荷张张力腿平平台的是是：Huuttoon、Snoorree A、Augger 、Heiidruun、Marrs、Ramm/Poowelll、Urssa、Marrlinn和Br

32、uutuss。迷你型张张力腿平平台（MMinii-TLLP）并并不是一一种简单单缩小化化的传统统类型张张力腿平平台，它它通过对对平台上上体、立立柱以及及张力腿腿系统进进行结构构上的改改进，从从而达到到优化各各项参数数，以更更小吨位位获得更更大有效效载荷的的目标。迷你型型张力腿腿平台相相对于同同等规模模的传统统类型张张力腿平平台，具具有体积积小、造造价低、灵活性性好、受受环境载载荷小等等优点，非常适适合于开开发中小小油田。而且与与大载荷荷张力腿腿平台不不同，迷迷你型张张力腿平平台能够够在极深深水环境境中稳定定地工作作，这也也是它之之所以能能够逐渐渐取代大大载荷张张力腿平平台，占占据当今今张力腿腿

33、平台建建造主流流的最重重要的原原因。属属于迷你你型张力力腿平台台的有：Morrpetth、Allleghhenyy、Typphooon、Priincee、Mattterrhorrn、Marrco Pollo和Maggnollia井口张力力腿平台台（Teensiion Legg Weellhheadd Pllatfformm，简称称TLWWP）是是一种经经济型的的张力腿腿平台。与前两两种张力力腿平台台不同，井口张张力腿不不能独立立进行生生产工作作，在它它的平台台上体只只安装有有控井设设施，而而其他的的石油生生产和处处理设施施都安装装在一艘艘位于平平台附近近的辅助助生产设设施上，如FPPSO（浮式

34、生生产储油油装置）等。TTLP和和FPSSO之间间通过管管线相接接，共同同形成一一套完整整的海上上油田开开发系统统。这种种组合充充分发挥挥了张力力腿平台台本体与与生产立立管系统统之间相相对运动动量小、运动性性能优良良的优点点，加之之FPSSO运动动灵活、装载量量大、造造价相对对较低的的长处，因此由由张力腿腿平台承承担钻探探和井口口操作的的各项功功能，而而原油处处理、储储藏和运运输等工工作由FFPSOO完成。这一系系统经过过实践检检验，已已被证明明是一种种有效且且经济的的海上油油气开发发方式，十分适适合在没没有或是是缺少海海底管线线系统和和永久性性基地，且需要要进行钻钻探、完完井和油油井维护护工

35、作的的油田区区域使用用。属于于井口张张力腿平平台的有有：Joolliiet、Kizzombba AA、Wesst SSenoo A、Kizzombba BB和Wesst SSenoo B。张力腿平平台的工工作原理理及性能能张力腿平平台设计计最主要要的思想想是使平平台半顺顺应半刚刚性。它它通过自自身的结结构形式式，产生生远大于于结构自自重的浮浮力，浮浮力除了了抵消自自重之外外，剩余余部分就就称为剩剩余浮力力，这部部分剩余余浮力与与预张力力平衡。预张力力作用在在张力腿腿平台的的垂直张张力腿系系统上，使张力力腿时刻刻处于受受张拉的的绷紧状状态。较较大的张张力腿预预张力使使平台平平面外的的运动（横摇、

36、纵摇和和垂荡）较小，近似于于刚性。张力腿腿将平台台和海底底固接在在一起，为生产产提供一一个相对对平稳安安全的工工作环境境。另一一方面，张力腿腿平台本本体主要要是直立立浮筒结结构，一一般浮筒筒所受波波浪力的的水平方方向分力力较垂直直方向分分力大，因而通通过张力力腿在平平面内的的柔性，实现平平台平面面内的运运动（纵纵荡、横横荡和首首摇），即为顺顺应式。这样，较大的的环境载载荷能够够通过惯惯性力来来平衡，而不需需要通过过结构内内力来平平衡。张张力腿平平台这样样的结构构形式使使得结构构具有良良好的运运动性能能。张力腿平平台的张张力腿系系统在初初始位置置是直立立的，平平台的纵纵荡运动动将不引引起纵摇摇，

37、但一一般会和和平台的的垂向运运动相耦耦合，即即纵荡引引起垂荡荡。在运运动过程程中没有有一个张张力腿松松弛，它它们始终终保持等等长度平平行状态态。如果果有任意意一个张张力腿未未校准，则会破破坏这种种理想的的平衡性性质。因因此在张张力腿平平台的设设计中，张腿锚锚固位置置容许的的偏差量量很重要要。同时时，设想想使用非非平行的的张力腿腿，这样样的张力力腿虽然然亦可将将平台固固定于某某一空间间位置，但不平平行的张张力腿必必然会在在空间相相交于一一点，这这一点将将是平台台横荡引引起首摇摇的旋转转中心。张力腿平平台在张张力腿系系泊系统统张力变变化和平平台本体体浮力变变化控制制下，平平台平面面内的运运动固有有

38、频率低低于波浪浪频率，而平面面外的运运动固有有频率高高于波浪浪频率。一座典典型的张张力腿平平台，其其垂荡运运动的固固有周期期为24s，而而纵横荡荡运动的的固有周周期为11002000s；横横摇、纵纵摇运动动固有周周期均低低于4ss，而首首摇的运运动固有有周期则则高于440s。整个结结构的频频率跨越越在海浪浪的一阶阶频率谱谱两端，从而避避免了结结构和海海浪能量量集中的的频率发发生共振振，使平平台结构构受力合合理，动动力性能能良好。迄今为为止，张张力腿平平台有着着良好的的安全记记录，这这与结构构设计上上的成功功是密不不可分的的。张力腿平平台的历历史、现现状和明明天一、产生生的背景景随着全球球人口的

39、的增加与与当今科科学技术术的发展展，人类类生存空空间逐步步向海洋洋与空中中拓展。海洋蕴蕴藏着丰丰富的可可供人类类从事生生产、生生活的资资源，包包括石油油资源、动力资资源、矿矿产资源源、化工工资源、生物资资源等，海洋是是人类开开发的主主要领域域。目前前，全球球对海洋洋的开发发利用已已经进入入日趋完完善和成成熟的阶阶段。根根据统计计，211世纪将将是一个个海洋开开发利用用空前迅迅猛发展展的时期期，这种种开发也也将是全全方位的的，从现现在人类类需求来来看，海海洋开发发利用主主要集中中在以下下几方面面：海底石石油资源源的开发发利用；海底矿矿物资源源的开发发利用；海水及及其所含含物质资资源的开开发利用用

40、；海洋作作为交通通、通信信通道的的利用；海洋能能源（包包括波能能、潮汐汐能、温温差能等等）的开开发利用用；海洋空空间的开开发利用用。无论以什什么形式式对海洋洋开发利利用，都都必须以以海洋工工程设施施为桥梁梁。近220年来来，随着着全球对对能源需需求量的的不断增增加，各各国对海海洋油气气的勘探探和生产产更加重重视，从从而涌现现出大量量新型的的开采设设备及其其科学的的结构形形式和先先进的检检测维修修方法。世界上第第一座近近海石油油平台于于19447年建建在墨西西哥Coouisssanna海域域，平台台高出水水平面66米。从此此以后，各类海海上建筑筑物陆续续出现。海洋工工程设施施因开发发的内容容不同

41、其其形式也也有很大大的不同同，而对对应每一一项开发发因完成成的功能能不同其其所用的的工程设设施也有有很多不不同的形形式。仅仅就石油油开发而而言，就就拥有百百余种海海上工程程设施。目前世世界海洋洋石油平平台约有有20000座。海洋石石油平台台按所用用建筑材材料可分分为钢结结构石油油平台、混凝土土石油平平台和钢钢结构混混凝土混混合平台台，其中中大多数数海洋石石油平台台是钢结结构形式式。钢结结构石油油平台由由钢套管管作为油油气生产产过程中中的主要要支撑结结构。按按平台结结构形式式又大致致分为钢钢套管平平台、重重力式平平台、顺顺应式平平台。海海洋工程程中选择择什么样样的平台台结构形形式主要要考虑平平台

42、所处处的海洋洋环境，包括风风、流、浪等载载荷，水水深，海海底地质质条件以以及平台台的安装装和组建建方法等等。随着海洋洋开发愈愈来愈向向深海推推进，油油气资源源的开发发也不断断进军深深海。一一般深海海海域中中自然环环境十分分恶劣，环境载载荷比较较复杂，对海洋洋工程设设施的理理论分析、设设计安装装等的要要求就更更加严格格和精确确。211世纪初初，海上上油气开开发可望望达到水水深为225000m以上上的所谓谓极深水水海域。据20000年年的统计计，在当当时世界界上近220000座海洋洋石油平平台中，只有665座可可以在7750mm以上深深水区作作业的半半潜式平平台和钻钻井船，其中仅仅25座能能有效地

43、地工作在在10000m以以上的深深水区。可以说说，随着着深海开开发形势势的发展展，适应应深海作作业的海海洋工程程建筑面面临着非非常严峻峻的挑战战。由于深水水作业的的不断增增加，各各种传统统的移动动式平台台（如半半潜式平平台和钻钻井船等等），其其运动性性能和定定位难以以满足深深水作业业的要求求，而各各类固定定式平台台（如重重力式平平台和导导管架平平台等），因自自重和工工程造价价随水深深变化而而大幅度度地增加加，也已已不能适适应深海海环境，所以必必须发展展新型的的平台。从200世纪500年代以以来，一一些国家家不断进进行这方方面的研研究探索索，并设设计出顺顺应式平平台（ccomppliaant p

44、laatfoorm）。在近近20年，顺应式式平台已已得到广广泛的发发展和应应用。其其显著特特点是具具有特殊殊的结构构形式，从而使使工程造造价较低低，结构构安全性性良好。张力腿腿平台（tennsioon lleg plaatfoorm，简称为为TLPP）就是是顺应式式平台结结构的典典型。二、诞生生与发展展19544年，美美国的RR.O.Marrsh率率先提出出了采用用倾斜系系泊索群群固定的的海洋平平台方案案，被公公认为张张力腿平平台的鼻鼻祖，之之后300年是张张力腿平平台的理理论研究究探索和和工程酝酝酿阶段段，各国国学者对对张力腿腿平台进进行了艰艰难而又又富有成成效的研研究，并并有一批批实验平平

45、台相继继建成。19622年，英英国石油油开发公公司在苏苏格兰附附近海域域30mm水深处处建造了了一个1124tt的三角角形张力力腿平台台试验平平台“Triitonn”，并进进行了全全面理论论分析和和实验研研究。结结果表明明，该类类型平台台在波浪浪中运动动性能优优异，大大大推进进了张力力腿平台台相关研研究和发发展。19744年，美美国深海海石油技技术公司司在加利利福尼亚亚附近海海域600m水深深处安装装了一座座6500t的张张力腿试试验平台台“DeeepOiilX-1”，并进进行了长长达5年的试试验研究究和理论论分析对对比，在在波浪中中运动性性能、张张力腿内内张力变变化规律律和海底底锚固基基础等

46、方方面得出出了大量量有益结结论和数数据。同同一时期期，日本本、挪威威、荷兰兰、意大大利等国国的相关关海洋工工程科研研机构也也投入了了大量人人力、物物力进行行理论和和实验研研究，提提出了种种类繁多多的张力力腿平台台方案。其后，在张力力腿平台台总体性性能、主主尺度优优化、张张力腿内内张力变变化特性性和施工工安装等等各个具具体环节节进行了了全面深深入的研研究分析析。我国国相关科科研机构构亦密切切注视张张力腿平平台技术术的发展展。200世纪 880年代代，中国国船舶研研究中心心进行了了将近110年的的张力腿腿平台模模型实验验研究，为发展展我国的的张力腿腿平台技技术做出出了开拓拓性工作作。19844年，

47、Coonocco公司司在北海海1577m深的的Hutttonn油田安安装了世世界上第第一座张张力腿平平台，这这标志着着张力腿腿平台技技术的完完全成熟熟与工程程技术化化，并正正式应用用于实际际生产领领域。此此后，在在逐步深深入的理理论实验验研究基基础上，19889年建建成了JJollliett平台，19992年建建成了SSnorrre平平台，119944年建成成了Auugerr平台，19995年安安装了世世界上第第一座混混凝土张张力腿平平台，119988年建成成了第一一座Seea SStarrs TTLP，19999年的的Urssa TTLP将将水深记记录改写写为11158mm，20001年建建

48、成了第第一座MMOSEES TTLP， 20003年年又安装装了第一一座 EETLPP。张力力腿平台台的家族族在短短短的200年内飞飞速发展展，将人人类开发发海洋的的脚步不不断向前前推进。目前世世界上在在役和在在建的张张力腿平平台共有有21座，平台的的生产区区域从北北海和墨墨西哥湾湾到西非非沿海，再到东东南亚海海域，已已逐步扩扩展到全全球各大大海上石石油产区区，形成成了人类类深海采采油领域域不容小小视的力力量。三、理论论前沿通过对已已建的张张力腿平平台的设设计研究究、投入入生产以以及后期期的实验验监测，全世界界的研究究者们已已经掌握握了大量量有关张张力腿平平台的工工作性能能和技术术核心的的资料，特别是是围绕HHuttton张张力腿平平台的设设计、安安装、投投产等方方面的研研究更是是取得了了突破性性的进展展。如KK.P. Caav