400m水深SPAR平台系泊设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

如今，陆地上的石油资源已经日渐减少，石油及天然气资源的开发正不断拓展，进入海洋。休斯敦大学米切尔·伊科诺米季斯撰文指出，未来的石油来自深海和超深海区，而不是美洲大陆、欧洲或南极北极。深海石油开采作业如今已经公认是石油工业的重要前沿之一，深海石油开发如今已经发展壮大，在墨西哥湾、西非以及巴西等地处处开花。虽然对比起陆上钻井勘探作业，深水作业的成本相当昂贵，但是其发现的油气储量也相对较高，因此折合到单位储量，其成本较为低廉。随着陆地及近海的开发程度日趋完全，近年的油井勘探作业逐步向深海发展，这可以从不同水深的年探井完井数量分析得知。目前，大于1千米水深海域的探井数接近200口。用于深海油气资源勘探的深水平台主要包括spar平台（单柱式）、tlp平台（张力腿式）、fpso和半潜式平台四种。其中，spar平台成为越来越多石油公司采用的新宠儿，其运动性稳定、安装建造拖航较方便、经济性好、安全性好，具有较大的优势。而随着业界对spar平台的需求日趋增大，各研究机构为了满足工业需求，纷纷开始研究、设计和改进spar平台，推动其在工业界更广泛的应用。spar平台都用于深水海域，因此需要面对恶劣的海洋环境带来的考验，早期关于spar平台的分析主要针对它的运动、响应方面。而大量的研究已经证实，spar平台的运动性能相当优秀。在这之后，研究机构转向研究它的其他性能，如锚链系泊系统设计、疲劳寿命、结构强度等。

spar平台属于浮动式平台，与其他用于深海的平台比较，spar平台优点众多。其主体的结构简单，浮心高于重心使其稳定性好，不容易受到波浪的影响，适用于海况较恶劣的环境中，而且其造价较低、安装方便，特别适合用于开采深海区石油的作业。spar平台功能众多，包括钻探作业、采油生产作业、修井与完井作业、与fpso系统配合作为井口平台、作为石油储藏和装卸中心等功能。spar平台有传统式、桁架式、多柱式三种结构形式，而在当前的深水开发作业中多使用桁架式spar平台。在结构上，spar平台一般可分为三个部分，从上到下大致为上体平台、平台主体以及系泊系统。其采用的缆索系泊系统使spar平台在搬迁和安装时较为方便，操作灵活性良好。spar平台能很好地满足深水海况下石油开采的要求，在当下及将来可以作为主力浮式结构用于南海区域的油气开发。

spar平台经过长时间的研究和发展，其技术已经比较成熟，并且运动性能较好，共振发生较少，因为可以调整预张力和结构尺寸，经过调整之后，它的运动固有周期在六个运动自由度上都不在海洋能量集中的范围内，减少共振发生的概率，有效地控制受到环境载荷作用时，spar平台的运动响应。spar平台的机械安装和搬迁工作较为简单方便，实际操作时的灵活性较佳，这源于spar平台采用的缆索系泊系统。spar平台的漂浮稳性较好，在海平面上风险较少，因为它的重心和浮心在垂直方向上并不是同一点，并且重心在浮心的下方，形成较为稳定的漂浮性能。此外，spar平台在实际应用中，对于水深这一参数并不具有敏感性，水深的变化对于spar平台来说，影响较大的只是其系泊系统的重量大小，而关于其造价成本，水深的增加或减少并不会导致成本大幅度的变化。综合上述，spar平台在深水环境中，特别是超过两千米水深的石油气开发作业中，有很大的实际应用的潜力。

2. 研究的基本内容与方案

设计（论文）主要内容：在工作水深的不同海况，将spar平台主体简化为大尺度的直立浮动圆柱体，根据已有的主尺度进行模拟，计算不同海况下，模型主体所受的静载荷，求解悬链线系泊系统在平台发生水平位移和垂直位移时的系泊力，进而确定具体系泊系统参数。最后进行校验，使其符合规范。

设计的目标：根据《海上移动平台入级规范》熟悉相关规范及系泊设计原理，设计400米水深海洋平台系泊系统，使其符合任务书要求。

3. 研究计划与安排

时间 周数 内容 要求

第1-2周 2.0 通过调研收集资料，对毕业设计内容进行思考，针对任务书查阅相关文献和书籍，掌握相关理论，撰写开题报告 提交开题报告

第3周 1.0 阅读外文文献，翻译一篇与设计内容相关的文献 提交一篇与设计任务有关的外文文献

4. 参考文献（12篇以上）

[1]游源.ct-spar平台疲劳寿命分析及其锚链系泊系统设计[d].上海:上海交通大学,2008.

[2]王世圣,李新仲,谢彬.spar平台系泊系统的时域耦合分析[j].中国造船,2010,51(增刊2):15-20.

[3]张智.spar平台系泊系统计算及波浪载荷研究[d].天津:天津大学,2005.