摘要：本文介紹了遷移基盤式自升降平臺的由來及組成，并對平臺的安裝方案給予了說明，隨后闡述了平臺的優(yōu)勢及應(yīng)用，最后通過相關(guān)的計(jì)算分析驗(yàn)證了其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
　　關(guān)鍵詞：遷移基盤式自升降平臺、吸力式基盤、工作面
　　1 概述
　　在海洋石油平臺中導(dǎo)管架和自升式平臺是十分常見的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用都很廣泛。導(dǎo)管架作為最早出現(xiàn)的海洋平臺結(jié)構(gòu)形式，其工作點(diǎn)標(biāo)高一般位于水面以上，這樣便于焊接上部組塊，但安裝時需要使用大型浮吊，因而安裝費(fèi)用很高。
　　自升式平臺出現(xiàn)之后，便得到了迅速的發(fā)展。由于其可重復(fù)利用、可搬遷和安裝方便等特點(diǎn)，大大降低了油田開采的成本，對于邊際油田的開發(fā)尤為重要。樁靴作為自升式平臺的基礎(chǔ)形式同樣得到了廣泛應(yīng)用，但樁靴式基礎(chǔ)對于海底土質(zhì)比較敏感，因?yàn)檫@直接影響到插樁的深度，插樁的深度越深，壓樁或拔樁的難度也越高，同時樁靴式基礎(chǔ)不適于長期作業(yè)，因此自升式平臺很少用于生產(chǎn)平臺。
　　隨著海洋石油工程的發(fā)展，邊際油田的開發(fā)顯得越來越重要，上述兩種結(jié)構(gòu)形式的平臺已經(jīng)不能滿足要求，這就需要打破傳統(tǒng)的油田開發(fā)模式，創(chuàng)造出新型的石油平臺。正是基于上述的考慮，我們推出了遷移基盤式自升降平臺（以下簡稱基盤式平臺）。
　　2 平臺組成介紹
　　基盤式平臺兼顧了導(dǎo)管架式平臺的安全可靠和自升式平臺的可重復(fù)利用、可搬遷的特點(diǎn)，詳見圖1所示。基盤式平臺主要由上部自升降平臺和下部吸力式基盤組成。上部自升降平臺與一般的自升式平臺區(qū)別不大，只是因?yàn)闃锻刃枰迦胂虏课κ交P的腿柱內(nèi)，因此沒有樁靴。上部平臺主要為設(shè)備及人員提供一個可靠的結(jié)構(gòu)空間，可以根據(jù)實(shí)際需要的功能進(jìn)行布置。下部吸力式基盤由基盤框架和吸力樁組成，吸力樁作為平臺的基礎(chǔ)通過框架連接構(gòu)成一個整體。吸力式基盤可以看作是整個平臺的基礎(chǔ)，為上部平臺提供強(qiáng)有力的支撐，相比樁靴式基礎(chǔ)更為可靠和牢固。
　　上部平臺與下部基盤通過連接節(jié)點(diǎn)相連，連接節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)把上部平臺所有的荷載傳遞給下部基盤，因此連接節(jié)點(diǎn)起到了非常重要的作用。上部平臺樁腿需要插入到下部基盤對應(yīng)的四個腿柱中，基盤的腿柱直徑稍大于平臺樁腿。連接點(diǎn)接詳圖見圖2所示，主要由插入基盤腿柱喇叭口，固樁楔塊和支撐筋板三部分組成。喇叭口主要起到導(dǎo)向的作用，便于插樁作業(yè)；固樁楔塊負(fù)責(zé)約束樁腿的水平位移；支撐筋板主要是提供豎向支撐。
　　如圖1所示，基盤式平臺的功能設(shè)定為試采平臺，基盤框架高度20m，吸力樁采用Φ7m×8m，適用潿洲地區(qū)水深40m的油田。另外還可以根據(jù)實(shí)際需要將平臺的功能設(shè)計(jì)為生產(chǎn)平臺、施工支持平臺或者鉆井平臺等。
　　
　　3 平臺安裝
　　基盤式平臺的安裝就位不同于一般的自升式平臺，由于它由兩部分組成，安裝時需要先把吸力式基盤安裝到位，然后上部平臺將樁腿插入基盤的腿柱內(nèi)，最后起升至設(shè)計(jì)高度完成整個安裝過程。
　　具體的安裝步驟如下：
　　1) 吸力式基盤框架拖拉裝船
　　基盤框架與吸力樁分別建造，框架與一般導(dǎo)管架拖拉裝船無異，吸力樁重量較輕可直接由吊機(jī)吊裝上船。
　　2) 吸力式基盤框架和吸力樁運(yùn)輸至錨地
　　裝船固定完成之后，由拖輪拖航至錨地。
　　3) 吸力樁錨地組對
　　到達(dá)錨地之后，可由岸上的吊機(jī)或者駁船上配備一臺履帶吊即可進(jìn)行吸力樁的組對。
　　4) 基盤和平臺分別拖航至目標(biāo)海域
　　吸力樁組對完成之后，基盤和平臺分別拖航至目標(biāo)海域，平臺具有自浮功能不需要使用駁船，只需要一條拖輪即可。
　　5) 基盤下水及安裝
　　基盤下部吸力樁連接的兩個腿柱寬度大于駁船的寬度（根據(jù)實(shí)際尺寸選用駁船，圖3所示的兩吸力樁之間的軸線間距為35m），故吸力樁是懸在船舷兩側(cè)的。到達(dá)目標(biāo)海域后駁船定位，吸力樁此時位于水中，利用充氣設(shè)備在吸力樁內(nèi)充氣，等到吸力樁內(nèi)氣體達(dá)到一定體積之后，結(jié)構(gòu)整體的浮力大于其重力的時候，基盤慢慢升起，基盤升起到一定高度之后，駁船可以從空隙中駛離，這就完成了基盤的下水（見圖3所示）。基盤下水之后，慢慢釋放掉基盤內(nèi)的空氣，基盤慢慢沉入水底并形成初始入泥，之后啟動水泵將基盤灌入到位。基盤整個下水的過程需要一臺履帶吊輔助，因?yàn)榛P的浮力可以承擔(dān)其重力，因此吊機(jī)只負(fù)責(zé)此過程的扶正作業(yè)，并不需要承擔(dān)很大的豎向荷載，吊機(jī)的能力也就不需要很大。
　　6) 上部自升降平臺安裝及升起平臺
　　基盤安裝就位之后將自升式平臺拖航至其上方，定位完成之后下放樁腿至基盤腿柱內(nèi)，待樁腿全部插入到位之后，開動起升裝置，將平臺升起到預(yù)定高度，完成整個安裝過程。
　　整個安裝過程需要兩艘拖輪，一艘駁船和一臺小型吊機(jī)，不需要大型的浮吊等施工資源，大大的降低了施工成本，并且上部平臺安裝不存在壓樁工況，減少了施工作業(yè)的時間，降低了風(fēng)險。
　　
　　
　　圖3基盤下船示意圖
　　
　　4 平臺主要優(yōu)勢及應(yīng)用
　　基盤式平臺有別于一般的自升式平臺。首先，下部吸力式基盤取代了樁靴和沉墊，使得平臺作業(yè)期間基礎(chǔ)更加的牢固和穩(wěn)靠；其次，上部自升降平臺只需將樁腿插入到基盤的腿柱內(nèi)即可，便于施工操作，風(fēng)險性較低；再次，由于結(jié)構(gòu)的工作點(diǎn)在水面以下，因此可利用海水提供的浮力減少大型設(shè)備的使用。
　　總結(jié)起來基盤式平臺的主要優(yōu)勢及特點(diǎn)是：
　　1) 工作點(diǎn)位于水面以下，平臺能夠?qū)崿F(xiàn)自安裝，減少浮吊的使用。
　　2) 采用吸力式基礎(chǔ)，可作為固定平臺使用。
　　3) 可搬遷，可重復(fù)使用，降低石油開采成本。
　　自升式平臺的功能一般是鉆井平臺、試采平臺或施工支持平臺等，極少作為生產(chǎn)平臺來使用，主要是因?yàn)闃堆ナ交A(chǔ)無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)長期作業(yè)，否則平臺的作業(yè)將會存在一定的安全隱患。基盤式平臺在上述方面明顯優(yōu)于一般的自升式平臺，由于采用吸力樁作為平臺的基礎(chǔ)，故其擁有固定平臺連續(xù)長期作業(yè)的能力。對于邊際油田的開發(fā)，基盤式平臺可以從開始采油直至采油結(jié)束持續(xù)作業(yè)，之后再遷移至下一目標(biāo)油田。
　　5 相關(guān)計(jì)算分析
　　對基盤式平臺進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算驗(yàn)證，以證明其安全可靠。計(jì)算分析是在海恩1號自升式平臺（見圖4所示）的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，海恩1號是我公司自主設(shè)計(jì)建造的自升式平臺，它的主要尺寸見表1。基盤式平臺功能暫定為試采平臺，上部自升降平臺采用海恩1號的尺寸，結(jié)構(gòu)重量在海恩1號的基礎(chǔ)上考慮了試采的功能增加了部分重量，上部平臺作業(yè)時總重量約000t（海恩1號作業(yè)時重量2850t），作業(yè)水深40m。兩個平臺采用的環(huán)境荷載不同，詳見表2所示。可以看出，基盤式平臺使用的波浪條件要比海恩1號自升式平臺惡劣，并且基盤式平臺艏部設(shè)置了井口區(qū)（6口井）增加了六根直徑762mm的隔水套管。
　　此次計(jì)算分析主要是針對風(fēng)暴自存條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了分析，結(jié)果表明。基盤式平臺各部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度能夠滿足規(guī)范的要求，限于篇幅此處不做過多說明。
　　
　　表1海恩1號自升式平臺主要參數(shù)
　　型長/m 型寬/m 型深/m 樁腿長度/m 適用水深/m 樁腿直徑/m 平臺自重/t 船級
　　48 26 4 51 14 1.524 2150 CCS
　　
　　表2兩平臺主要環(huán)境參數(shù)
　　平臺名稱 海恩1號 基盤式平臺
　　正常
　　作業(yè) 最大波高(m) 6.2 6.4
　　 波周期(s) 10.2 8.5
　　 設(shè)計(jì)風(fēng)速(m/s) 36 36
　　風(fēng)暴
　　自存 最大波高(m) 6.6 14.3
　　 波周期(s) 10.9 10.9
　　 設(shè)計(jì)風(fēng)速(m/s) 51.5 51.5
　　
　　6 結(jié)論
　　上述的論證和計(jì)算分析表明吸力式基盤在水深一定的情況下，可以大大減少樁腿的長度，改善樁腿的受力條件（主要是降低其屈曲長度和端部約束條件），大大延長平臺連續(xù)作業(yè)的時間并提高作業(yè)的安全性。對于現(xiàn)有的柱腿式自升式平臺而言，可以在改造很小（去掉樁靴）的情況下增加其作業(yè)水深，根據(jù)不同的水深設(shè)計(jì)不同高度的基盤，使其成為基盤式平臺。
　　基盤式平臺作為一種新的平臺結(jié)構(gòu)形式，集導(dǎo)管架和自升式平臺的諸多優(yōu)點(diǎn)于一身，相信其應(yīng)用前景將十分廣闊。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]黃凱文，段澤輝等.吸力樁式水下鉆井基盤安裝技術(shù)研究.石油鉆采工藝.2007，6（29）22-23
　　[2]中國船級社，海上固定平臺入級與建造規(guī)范[s],2005
　　[3]中國船級社，海上移動平臺入級與建造規(guī)范[s],2005