二、单柱式（spar）生产平台的发展历程
随着近海油气工业朝着深水和超深水未勘探地区寻找新油气发现和生产的发展，SPAR平台已成为最富吸引力的发展概念之一。
图6、SPAR平台的发展
1、单柱式（spar）生产平台的发展历程
1987年，Edward E.Horton在柱形浮标（spar）和张力腿平台概念的基础上提出一种用于深水的生产平台，即单柱平台（Spar Platform）。Spar平台在总体上是一个庞大的直立圆柱体，依靠浮力支撑水面上的设备，其稳定性源于重心低于浮心，并通过系于船壳的位于低频动力载荷纵摇中心附近的侧向悬链线锚索固定。1996年，Oryx能源公司委托J.Ray.McDermott公司在墨西哥的Neptune油田成功建造安装了世界上第一座单柱生产平台，当地水深为588M。近几年来，chevron公司和Exxon公司又在该地区的Genesis和Diana油田分别安装投产了两座单柱平台，当地水深分别为789m和1311m。
最近BP公司又委托MCDERMOTT.ALKER等公司共同设计建造五座桁架式单柱平台（Truss spar），用于水深1220～1830m的墨西哥湾海域。这种平台主体的一部分由以前的圆柱型变为桁架结构，在架下部加以压载，当平台的储油能力要求不高时，这种结构更轻，运动性能和稳定性更好，更为经济有效。
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单柱式平台的优点是造价低，便于安装，可以重复使用，因而对边际油田比较适用。另外，它的柱体内部可以储油，它的大吃水形成对立管的良好保护，同时其运动响应对水深变化不敏感，更适宜于在深水海域应用，由于不需要另外的浮式储油系统，将生产和储油合在一个平台，这种平台特别适合于孤立的，不适合于铺设海底管线的油田。
图7 Oryx 生产和修井Spar的外轮廓图 图8 Oryx 生产和修井Spar的内轮廓图 2、Oryx单柱平台
Oryx平台是Oryx能源公司委托J Ray Mcdermott公司于1996年建造安装的世界上第一座单柱式生产平台，图5所示为Oryx平台船体的外侧轮廓图，图6所示为其内侧轮廓
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图。表10所示为特征参数。Oryx平台用来从位于中央井座的多达16口井开采石油和天然气，油气经由穿越平台外部的锚链管的柔性管线外输。
表3 Oryx 单柱平台的详细数据
设 备 产油能力 产气能力 管线泵 井槽、立管、 套管 16井槽，立管9-5/8″，54 lb/ft，L80套管 25，000 bfpd 30，000 mcfd 25，000 bopd 船舶 能力 甲板结构钢 船体结构重量 船体舾装设备和海洋系统 可变压载能力 定位 系统 锚泊：6腿张力系统 链索(ORQ+20%)直径4--3/4” BS 2846 kips，长度1050ft 钢丝绳（螺旋股）直径4-3/4” ，BS 2750kips，长度2400 ft 9514吨 1243吨 11791吨 1115吨 设备和工作 载荷 3355吨 气体压缩机 主尺度 船体外径 吃水 底层甲板干舷 中央井 甲板尺度：采油 甲板尺度：底层 甲板尺度：钻井 81×125ft 101×136f t 30，000 mcfd 72 ft 650ft 55 ft 32×32ft 101×136ft 链索(ORQ+20%)直径4--3/4” BS 2846 kips，长度240 ft 平台船体的上部水密舱提供浮力，支承设备、船体、压舱物、舾装设备和垂直锚索载荷的重量。在这些坚固的液体舱下，中部部分是没有充水的。在船体的底部是一个软质液体舱，它在从船厂到安装地点水平拖动时提供浮力。单柱式平台本身是倒立的，一旦到达安装位置，中间部分和软质液体舱被注水，当软质液体舱的顶部被浸没时，软质液体舱中的一个大开口允许整个软质液体舱迅速注水，使平台在不足两分钟内颠倒过来。
锚泊系统是一个绷紧的悬链系统，它在每个井口装置上为单柱平台提供定位，进行
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立管回接作业。图7所示为采油立管系统的图解。立管本身是由9?\的套管组成的，套管靠位于中央井的浮力桶罐绷紧。这些桶罐提供不变的张紧力，并且有效地隔离了垂荡运动对立管的影响。中心井和单柱平台船体还保护立管免受波浪和潮流力的作用，作用在立管上的力只由水平和垂直摩擦产生，这些力在中心井和龙骨处在立管导轨上被转移。立管脱离平台船体的位置龙骨的运动很小，对立管产生的动力效应也很小，这种优良的载荷条件允许立管使用比较便宜的套管接头。
图9 生产立管系统
在高局部弯曲载荷存在的龙骨处，有个独特要求，需用一个特殊的龙骨接头适应这些载荷。这个接头还要求耐磨，因为平台船体相对于立管作垂荡运动。
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Oryx锚泊和立管系统的设计，允许平台在水平远离海底井口装置多达250ft泊定时，生产正常进行。这就允许在半潜式钻机泊定在井位上方进行钻井或修井时同时进行采油。这种大偏置，13％的水深或龙骨到泥线之间约20％的距离，要求在海底井口处使用特殊的钛应力接头。在正常条件下，借助于绷紧的锚索，警戒圈可以维持在不足5％的水深范围。
3、钻井和采油单柱平台
Oryx平台没有充足的钻井能力，一种具有充足钻井能力的20口井的设计示于图8和图9中（Brooks和carroll,1994）。在图示的设计中，钻井立管使用水下BOP和传统的张力器。钻井还可使用表面BOP和高压立管，这有助于自身利用内部浮力桶使得立管绷紧。
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