海洋平台结构设计课件海洋油气开发发展历史

1、海洋平台结构设计课件海洋油气开发发展历史海洋平台结构设计课件海洋油气开发发展历史1.1 固定导管架平台的出现早期固定式平台的发展历程1.2 坐底式平台的出现早期的各类坐底式平台1.3 自升式平台的出现中海油中海油6363号自升式平台号自升式平台自升式平台的结构组成自升式平台的结构组成自升式平台的发展历程自升式平台的发展历程1.4 钻井船的出现钻井船发展历程钻井船发展历程钻井船示意图钻井船示意图1.5 半潜式钻井平台的发展半潜式钻井平台示意图半潜式钻井平台示意图First Semi Drilling Platform1961 by chance First Semi Drilling Platf

2、orm1961 by chance First Semi Production Platform1975North SeaARGYII FieldWD: 79mFirst Semi Production PlatformThunder Horse Platform (The Largest Offshore Semi-submersible) Displacement : 130,000t Weight : 59,500t Cost : $ 1 Billion1.6 牵索塔和铰接塔平台的出现牵索塔平台由甲板、塔体、牵索系统三部分组成。塔体是一个类似于导管架的空间钢架结构，塔是顺应式的，随波浪的

3、响应稍微移动，其系泊系统能对塔提供足够的复原力，使其始终保持垂直状态，设计时允许塔的倾斜度在20以内。铰接塔平台示意图铰接塔平台示意图 整个平台主体包括基础管架和铰接塔两部分组成。 基础管架结构高351英尺，成六面体棱台，棱台底部横截面为140 x140英尺，上部变细为90 x90英尺。基础重8700吨，导管直径为144英寸。在基础管架的每个边角，连有三个裙桩套管，裙桩通过套管打入海底，嵌入深度达430英尺。 铰接塔结构部分高1320英尺，横截面尺寸为90 x90英尺，重量为20200吨，导管直径为128英寸。在导管架的每个边角，有针脚与基础管架顶端的套管托架配合。 包括三层甲板结构，不包括设

4、备结构自重2400吨，可以容纳28名工作人员居住，布置有油气处理和生产设备。1.7 张力腿平台的出现张力腿结构示意图张力腿结构示意图 张力腿平台是一种垂直系泊的顺应式平台，在20多年的实践中不断发展，已形成了一种典型的结构形式。它一般由五大部分组成。平台上体、立柱（含横撑和斜撑）、下体（沉箱）、张力腿系泊系统和锚固基础。 从结构特点看，张力腿平台就像一个倒置的钟摆，是一个刚性系统和弹性系统两者综合的复杂非线性动力系统。 张力腿平台在张力腿系泊系统张力变化和平台本体浮力变化控制下，平台水平运动固有频率低于波浪频率，而平面外的运动固有频率高于波浪频率。一座典型的张力腿平台，其垂荡运动的固有周期为2

5、4s，而纵横荡运动的固有周期为100200s；横摇、纵摇运动固有周期均低于4s，而首摇的运动固有周期则高于40s。整个结构的频率跨越在海浪的一阶频率谱两端，避免了结构和海浪能量集中的频率发生共振，使平台结构受力合理，动力性能良好。迄今为止，张力腿平台有着良好的安全记录，这与结构设计上的成功是密不可分的。 24 TLP (including mini-TLP) Worldwide ter depths can go up to about 6,000（1800米）米）传统类型TLPMoses张力腿平台延伸式张力腿平台Sea Star张力腿平台Other Studied Concepts一些新概念

6、TLP平台1.8 SPAR平台的出现 18 Spar Platforms 18 Spar Platforms 大部分位于墨西哥湾，仅有一座大部分位于墨西哥湾，仅有一座位于东南亚位于东南亚 大部分现有平台属于桁架式大部分现有平台属于桁架式SparSpar平台平台 SparSpar平台属于干树式平台，对水深没有限制平台属于干树式平台，对水深没有限制 SparSpar生产平台概念的提出受到浮动式工具平台（生产平台概念的提出受到浮动式工具平台（FLIPFLIP）和和BrentBrent储油平台的影响。储油平台的影响。 FLIP was built in 1962 When it is in the v

7、erticalposition, behaves like a SPAR Success of FLIP in deep ocean (up to 20,000)contributed to the Development ofSPAR productionplatform concept16 June 1995, Greenpeace stopped the dumping of the Brent Spar and other at-sea installations, in a campaign against using the oceans as a dumping ground.D

8、ecomposition Completed in 1999 桁架式桁架式SparBoomvang/Nansen蜂巢式蜂巢式SParSParRed Hawk (Cell Spar)Conventional Spar ,Truss Spar and Cell SparHybrid: MinDOC1,2,3 2008 1st truss spar in Asia (Kikeh, Murphy)Kikeh SparInstallation1.9 深水锚泊系统的发展1.10 重力式平台的出现1.11 浮动式生产系统的出现Spread MooringDICAS Mooring按锚泊系统按锚泊系统来进行区

9、分来进行区分1st FPSO Project in GoM Source: MMS More Than 100 Worldwide First known application for FPSO was in 1977 atthe Castellon field in Spain First FPSO in GoM is plannedfor 2009 2010 1st FPSO in GoM (Chinook, Petrabras)Chinook FPSO in GoM我国自行建造的勘探三号半潜式钻井平台我国自行建造的勘探三号半潜式钻井平台 在上海外高桥造船有限公司顺利出坞在上海外高桥造船

10、有限公司顺利出坞 主甲板前部布置了可容纳约160人的居住区,甲板室顶部配备有包含完整消防系统的直升机起降平台。 该钻井平台拥有的DP3动力定位系统,可在45海里/小时的风速下正常作业,在109海里/小时(18级以上超强台风)的风速下生存,能抵御200年一遇的台风。最大作业水深3050米,钻井深度10000米,设计寿命30年,入级美国船级社(ABS)和中国船级社(CCS),计划于2010年底交付。 这是我国首次自主设计、建造的当今世界上最先进的深水当今世界上最先进的深水半潜式钻井平台半潜式钻井平台，不仅填补了我国在深水钻井特大型装备项目上的空白，而且对于加速我国进军世界级海洋工程装备开发、设计和

11、制造领域，提升我国深水作业能力，具有重要的战略意义。 1859 1859年，美国年，美国宾夕法尼宾夕法尼亚州钻第一口油井之前，亚州钻第一口油井之前，全世界共有大约有全世界共有大约有2 2万亿万亿桶的石油储量。桶的石油储量。消耗消耗 vs. vs. 开采开采for each barrel of oil that is being discovered 世界范围的能源消耗从世界范围的能源消耗从20052005到到20302030年会增加年会增加50%50%。 世界范围内对石油类产品世界范围内对石油类产品的消费会从的消费会从20052005年的每天年的每天83.683.6百万桶增加到百万桶增加到20

12、152015年的年的95.795.7百万桶到百万桶到20302030年的年的112.5112.5百万桶。百万桶。 世界范围内的天然气消耗会从世界范围内的天然气消耗会从20052005年的年的104104万亿立方英尺增万亿立方英尺增加到加到20302030年的年的158158万亿英尺。万亿英尺。Biofuel(Biofuel(生物燃料生物燃料) )闲置能力闲置能力 = = 在未来在未来3030天内天内生产出来的可以用于生产出来的可以用于9090天天内油气消耗的产能内油气消耗的产能0%5%10%15%20%25%30%1985 1990 2003 2004SPARE OIL PRODUCTION

13、CAPACITY能源需求和供给之间的缺口能源需求和供给之间的缺口非化石能源的发展非化石能源的发展Changing of the Energy Composition0.0E+002.0E+134.0E+136.0E+138.0E+131.0E+141.2E+141.4E+141.6E+141.8E+142.0E+142005201120172023202920352041204720532059206520712077208320892095kW Hour 在将来的能源结构中，可再生能源将发挥越来越重要的作用，但仍需要很长时间的发展 需通过能源政策的调整来加速可再 生能源的发展Possible

14、 Energy Supply in the Future向深水/超深水发展已成为工业发展趋势，特别是在美国墨西哥湾。油气开采工业正在以越来越快的步伐向深水发展 Areas in shallow water but below 15,000 True Vertical Depth (TVD) are largely unexplored MMS estimates this area could have as much as 55 TCF （万亿立方英尺）of natural gas potential MMS has offered new lease incentives and has

15、a proposed rule to apply incentives to existing leasesAverage Test Well Results of 45 Deep Shelf Wells (2001 -2002) 15,000 27.7 mmcf/d （百万亿立方尺/天） 15,000 - 15,999 13.8 mmcf/d （百万亿立方尺/天） 16,000 - 16,999 32.2 mmcf/d （百万亿立方尺/天） 17,000 44.8 mmcf/d （百万亿立方尺/天）向极地发展向极地发展Go to Arctic目前，占世界上目前，占世界上25%25%的的剩余油

16、气资源被认为存在于极地地区剩余油气资源被认为存在于极地地区向极地发展向极地发展目前，北极及周边地区的油气开发项目已经启动，冰载荷是必须要处理的关键问题。Hibernia PlatformSeaRose FPSO:Production capacity:140,000 bopd Storage capacity:940,000 barrels of processed oil Overall length:876 ft (267 m)Breadth:151 ft (46 m) Depth:87 ft (26.6 m) Draft:59 ft (18 m) Displacement:206,200 tons (187,100 tonnes) Double-hulled, ice strengthened, and equipped with a disconnectable internal turret mooring system. Hull & moorings are designed to withstand the impact of a 110,000 ton (100,000 tonne) iceberg; in the event tha