SPAR研究现状及发展展望(打印).docx

SPAR研究现状及发展展望随着陆上石油资源日趋枯竭,海洋石油成为人类重要的能源来源之一,已探明的海洋石油储量80 %上在水深500m 以内,除了少数海域外,大部分地区的近海油气资源已日趋减少,向深海开发油气已成必然趋势,深海平台技术也成为国际海洋工程界的一个热点。许多新型适应深海海洋环境的平台结构不断涌现,如顺应式平台、张力腿平台、浮式生产储油装置、Spar 平台等。Spar 平台由于其灵活性好、建造成本相对较低、运动性能优良,在各种深海采油平台中脱颖而出。南海海域是世界四大油气聚集地之一,石油可采量约为100 亿t ,占我国油气资源总量的1/ 3 ,而其中70 %蕴藏于深水。我国海洋石油目前的开发水深仅仅在200m 水深范围,深海平台技术与先进国家存在较大差距。目前我国正积极致力于适宜南海环境的深海采油平台结构的研究,由于南海环境与墨西哥环境的相似,以及Spar 平台在墨西哥湾的成功应用,Spar 平台成为南海深海采油平台首选形式之一。1 Spar平台简介　1.1 Spar 平台发展回顾当前世界上在役和在建的Spar平台可分为三代，按其发展的时间顺序排列分别是：Classic Spar、Truss Spar和CellSpar。Spar 平台在1987 年之前被作为浮标、海洋科研站、海上通信中转站、海上装卸和仓储中心等辅助系统使用。1987 年Edward E. Horton 设计了一种特别适合深水作业环境Spar 平台,被公认为现代Spar 生产平台的鼻祖。1996 年,KerrOMcGee 公司的Neptune Classic Spar（经典式）建成并投产,完成了Spar 从设计构思向实际生产的转变。随后在1998 年和1999 年Genesis Classic Spar 和Hoover Classic Spar 相继建成投产。2001 年,ClassicSparDeep Oil Technology (DOT) 公司和Spar International 经过大量研究工作,提出桁架式Spar ——Truss Spar（构架式）的概念,并应用于Nansen/Boomvang油田。由于采取了开放式构架结构，使得Truss Spar的主体受力面积大大减少，从而减小了平台在相应方向上的运动响应；开放式主体上水平设置的垂荡板结构也大大提高了平台的稳定性，它不但能够提供一定的压载重量，而且当平台发生垂荡运动的时候，垂荡板与上下面的海水作用，产生很大的阻力，抵消了大部分由于波浪和海流产生的垂荡力，从而限制了平台的垂荡运动。由此，解决了Classic Spar 由于其主体尺寸较大、有效载荷能力不高、平台建造成本较大等问题。其主要采用开放式桁架结构代替Classic Spar 中段部分,其间分层设置减少平台波浪运动的垂荡板(heave plate) ,与Classic Spar 相比,Truss Spar 的最大优势在于其钢材用量大大降低,从而能有效地控制建造费用,因此得到广泛的应用。由于Classic Spar 和Truss Spar 平台主体体积庞大,对主体建造场地要求较高,使得主体均在欧洲和亚洲造船发达国家制造,然后用特种船舶运输到作业海域进行组装,因此运费昂贵,且安装困难。2004 年Edward E. Horton 设计了新一代（第三代）的多柱式Spar ——Cell Spar(蜂巢式) ,并成功应用到Red Hawk 油田。此种Spar的主体由若干个小型中空等直径的圆柱体捆绑组成,每个单独圆柱体的体积相对较小,对建造场所要求不高,而且便于多方协同建造,由于单个柱体体积相对较小,便于运输到平台作业海域组装，而且这就使生产商在选择Spar主体建造地点时具有了更大的灵活性，可以大大降低平台的整体造价。综上所述,目前Spar 平台已经发展了3 代,共14 座平台。1. 2 　Spar平台展望(1) 作业水深不断增加　上表显示,第一座Spar 平台——Neptune Spar 的作业水深只有588m ,此后Spar 平台的应用水深不断增加,到目前为止,Devil s Tower 的应用最深达到1710m。(2) 形式逐渐多样化　Spar 平台已经发展了3 代,目前各国正在积极开展适应本国深海油田地理条件和环境条件的新型结构形式的研究。近期,美国Novellent LLC 公司与上海交通大学海洋工程国家重点实验室合作,对该公司设计的一种Spar 平台形式——几何形Spar ( Geometric Spar , G- spar) 概念进行了模型试验研究。(3) 应用地域不断扩大　近年来,Amoco 石油公司、大不列颠石油联合公司(BP) 、Texaco 公司及世界其它石油工业巨头都在积极地开展对Spar 平台技术的研究论证,以期在不久的将来