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勢及應用，最后通過相關的計算分析驗證了其結構強度。
　　關鍵詞：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管架和自升式平臺是十分常見的結構形式，應用都很廣泛。導管架作為最早出現的海洋平臺結構形式，其工作點標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，因而安裝費用很高。
　　自升式平臺出現之后，便得到了迅速的發展。由于其可重復利用、可搬遷和安裝方便等特點，大大降低了油田開采的成本，對于邊際油田的開發尤為重要。樁靴作為自升式平臺的基礎形式同樣得到了廣泛應用，但樁靴式基礎對于海底土質比較敏感，因為這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，同時樁靴式基礎不適于長期作業，因此自升式平臺很少用于生產平臺。
　　隨著海洋石油工程的發展，邊際油田的開發顯得越來越重要，上述兩種結構形式的平臺已經不能滿足要求，這就需要打破傳統的油田開發模式，創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管架式平臺的安全可靠和自升式平臺的可重復利用、可搬遷的特點，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別不大，只是因為樁腿需要插入下部吸力式基盤的腿柱內，因此沒有樁靴。上部平臺主要為設備及人員提供一個可靠的結構空間，可以根據實際需要的功能進行布置。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通過框架連接構成一個整體。吸力式基盤可以看作是整個平臺的基礎，為上部平臺提供強有力的支撐，相比樁靴式基礎更為可靠和牢固。
　　上部平臺與下部基盤通過連接節點相連，連接節點負責把上部平臺所有的荷載傳遞給下部基盤，因此連接節點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的四個腿柱中，基盤的腿柱直徑稍大于平臺樁腿。連接點接詳圖見圖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。喇叭口主要起到導向的作用，便于插樁作業；固樁楔塊負責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，適用潿洲地區水深40m的油田。另外還可以根據實際需要將平臺的功能設計為生產平臺、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，最后起升至設計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，框架與一般導管架拖拉裝船無異，吸力樁重量較輕可直接由吊機吊裝上船。
　　2) 吸力式基盤框架和吸力樁運輸至錨地
　　裝船固定完成之后，由拖輪拖航至錨地。
　　3) 吸力樁錨地組對
　　到達錨地之后，可由岸上的吊機或者駁船上配備一臺履帶吊即可進行吸力樁的組對。
　　4) 基盤和平臺分別拖航至目標海域
　　吸力樁組對完成之后，基盤和平臺分別拖航至目標海域，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（根據實際尺寸選用駁船，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的。到達目標海域后駁船定位，吸力樁此時位于水中，利用充氣設備在吸力樁內充氣，等到吸力樁內氣體達到一定體積之后，結構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，因為基盤的浮力可以承擔其重力，因此吊機只負責此過程的扶正作業，并不需要承擔很大的豎向荷載，吊機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，待樁腿全部插入到位之后，開動起升裝置，將平臺升起到預定高度，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，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，減少了施工作業的時間，降低了風險。
　　
　　
　　圖3基盤下船示意圖
　　
　　4 平臺主要優勢及應用
　　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，使得平臺作業期間基礎更加的牢固和穩靠；其次，上部自升降平臺只需將樁腿插入到基盤的腿柱內即可，便于施工操作，風險性較低；再次，由于結構的工作點在水面以下，因此可利用海水提供的浮力減少大型設備的使用。
　　總結起來基盤式平臺的主要優勢及特點是：
　　1) 工作點位于水面以下，平臺能夠實現自安裝，減少浮吊的使用。
　　2) 采用吸力式基礎，可作為固定平臺使用。
　　3) 可搬遷，可重復使用，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，極少作為生產平臺來使用，主要是因為樁靴式基礎無法實現連續長期作業，否則平臺的作業將會存在一定的安全隱患。基盤式平臺在上述方面明顯優于一般的自升式平臺，由于采用吸力樁作為平臺的基礎，故其擁有固定平臺連續長期作業的能力。對于邊際油田的開發，基盤式平臺可以從開始采油直至采油結束持續作業，之后再遷移至下一目標油田。
　　5 相關計算分析
　　對基盤式平臺進行了相關的計算驗證，以證明其安全可靠。計算分析是在海恩1號自升式平臺（見圖4所示）的基礎上進行的，海恩1號是我公司自主設計建造的自升式平臺，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，結構重量在海恩1號的基礎上考慮了試采的功能增加了部分重量，上部平臺作業時總重量約000t（海恩1號作業時重量2850t），作業水深40m。兩個平臺采用的環境荷載不同，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置了井口區（6口井）增加了六根直徑762mm的隔水套管。
　　此次計算分析主要是針對風暴自存條件下的結構強度進行了分析，結果表明。基盤式平臺各部分的結構構件強度能夠滿足規范的要求，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
　　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2兩平臺主要環境參數
　　平臺名稱 海恩1號 基盤式平臺
　　正常
　　作業 最大波高(m) 6.2 6.4
　　 波周期(s) 10.2 8.5
　　 設計風速(m/s) 36 36
　　風暴
　　自存 最大波高(m) 6.6 14.3
　　 波周期(s) 10.9 10.9
　　 設計風速(m/s) 51.5 51.5
　　
　　6 結論
　　上述的論證和計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），大大延長平臺連續作業的時間并提高作業的安全性。對于現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水深，根據不同的水深設計不同高度的基盤，使其成為基盤式平臺。
　　基盤式平臺作為一種新的平臺結構形式，集導管架和自升式平臺的諸多優點于一身，相信其應用前景將十分廣闊。
　　
　　參考文獻：
　　[1]黃凱文，段澤輝等.吸力樁式水下鉆井基盤安裝技術研究.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范[s],2005
　　[3]中國船級社，海上移動平臺入級與建造規范[s],2005