海洋工程平台是在海洋上进行作业的场所，是海洋石油钻探与生产所需的平台。海洋平台从功能上分有钻井平台、生产平台、生活服务平台、储油平台等，其中海洋石油钻探和生产主要是钻井平台和生产平台。钻井平台工作目的主要是了解海底地质构造及矿物储藏情况；生产平台则是专门从事海上油、气等生产性的开采、处理、贮藏、监控、测量等作业。

从结构上，海洋工程平台又可分为移动平台和固定式平台两大类。

移动式平台：坐底式平台、自升式平台、半潜式平台、钻井船、张力腿式平台、牵索塔式平台、Spar平台。

固定式平台：导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台。

图1-9　海洋中各类平台

（1）坐底式钻井平台

坐底式钻井平台通常由沉浮箱、工作平台及中间支撑等部件组成。平台有两个船体，上船体又叫工作甲板，安置生活舱室和设备，通过尾部开口借助悬臂结构钻井；下部是沉垫，其主要功能是压载以及海底支撑作用，用作钻井的基础。两个船体间由支撑结构相连，这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水，使其着底。这类平台最大的优点是完井后可以用拖船运输到其他需要钻井的场所，可移动性能良好，钻井时平台底面放在海床面上，基本不受海洋环境的影响，钻井稳定性较好。但其不足有两点：一方面受平台本身工作高度的限制，适应水深能力较差。目前在用的平台最多也只能在30m以内的水深范围内工作，若要提高水深适应能力其制造成本会增加很多，经济性不好。另一方面该类平台对海底地基要求较高，受到海底基础（平坦及坚实程度）的制约，所以这种平台发展缓慢。然而我国渤海沿岸的浅海海域，潮差大而海底坡度小，对于开发这类浅海区域的石油资源，如胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸坐底式平台仍有较大的发展前途。20世纪80年代初，人们开始注意北极海域的石油开发，设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。目前已有几座坐底式平台用于极区，它可压载坐于海底，然后在平台中央填砂石以防止平台滑移，完成钻井后可排出压载起浮，并移至另一井位。

图1-10　坐底式钻井平台

（2）自升式钻井平台

自升式钻井平台又称甲板升降式或桩腿式平台，这种平台一般由平台本体、升降装置和桩腿等主要部件组成，平台能沿着桩腿升降，一般没有自航能力。整个平台设计为一个整体，工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台便浮于海面，再由拖轮拖到新的井位。这类平台以其升降灵活、移动方便、适应海底土壤条件和水深范围广、便于建造等优点而得到了广泛应用；但是它拖航困难，平台定位操作比较复杂，同时难以适应更深海域的工作要求。据统计，当前世界上共有自升式平台约400座，占海洋平台总量的40%以上，其中作业水深大于120m的有20多座，最大适应水深能力已达到168m。我国现有自升式平台17座，其中作业水深大于90m的有4座。

图1-11　自升式钻井平台

（3）半潜式钻井、生产平台

半潜式平台由坐底式平台发展而来，上部为工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中，甲板处于水上安全高度，水线面积小，波浪影响小，稳定性好、自持力强、工作水深大。自1961年第1座半潜式钻井平台诞生以来，目前这类平台已发展到第6代，从适应水深能力来说，从第1代开始到当前的第6代平台，其适用水深工作范围分别为100m、300m、500m、1 500m、2 300m、3 000m，钻井深度也经历了一个由浅到深的过程，目前钻井深度已超过12 000m，从船体结构、承载能力和自动化程度来说，半潜式平台经历了一个由低向高的发展历程，如平台定位已由过去传统的锚泊定位发展到推进器辅助定位，直到目前性能先进的DP3动力定位，钻井工艺由单井口发展到双井口，钻井工具由过去比较简单的以手工操作为主发展到全自动化操作等。半潜式平台最大的优点是稳定性好、移动灵活，能够在非常广阔的海域工作；其不足是造价高，自航速度相对较低。资料显示，在全球现有的钻井平台中，半潜式平台的数量大约占到了1／6，其中水深超过3 000 m、钻井能力达到10 000m的钻井平台有15座，发展速度很快。

（4）钻井船

图1-12　半潜式钻井生产平台

钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备，平台是靠锚泊或动力定位系统定位。按其推进能力，分为自航式、非自航式；按船型分，有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井；按定位分，有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。与半潜式平台相比，它除具有半潜式的许多优点外，在造价、航行速度等方面也具有优势，并且可以用现有的船只进行改装，能以最快的速度投入使用。但钻井船夹板使用面积小，工作易受海洋环境因素的影响和限制，对风浪等敏感性极强、整体稳性差、被迫停工率高，因此导致钻井船发展速度相对较慢。

图1-13　钻井船

（5）张力腿式钻井、生产平台

张力腿式平台（TLP）是利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。一般来说，半潜式平台的锚泊定位系统，都是利用锚索的悬垂曲线的位能变化来吸收平台在波浪中动能的变化。而张力腿平台所用锚索绷紧成直线，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力量可依靠锚索向下的拉力来补偿，而且此拉力应大于由波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。

张力腿平台在工作时，采油井位于平台本体的中部，可以支持采油干树系统，生产力管通过采油井，上与生产设备相接，下与海底油井相接。根据油气处理和外输方式的不同，张力腿平台可以与不同的海工设施进行组合。(www.daowen.com)

图1-14　张力腿钻井、生产平台

1）TLP＋外输管线：TLP本身不具有储油能力，因此生产出来的油气要马上外输，距离海岸或者海底管网较近的情况下，可以直接利用外输管线将油气送往岸上设施，这也是TLP比较常用的开发模式。

2）TLP＋浮式卸油终端FSU：在TLP附近配置一条FSU专门用于存储油气，然后通过穿梭油轮将油气外运。

3）TLP＋FPSO：此种开发方式钻井及动力设施安装在TLP上，储油和处理系统配置在FPSO上，由于FPSO本身具有油气开发生产能力，因此，这种方式适合大型油气田的开发。

（6）牵索塔式平台

牵索塔式钻井平台得名于它支撑平台的结构如一桁架式的塔，该塔用对称布置的缆索将塔保持正浮状态，在平台上可进行通常的钻井与生产作业。原油一般是通过管线运输，在深水中可用近海装油设施进行输送。牵索塔式平台比导管架式平台、重力式平台更适合于深水海域作业，它的应用范围在200～650米。

图1-15　牵索塔式钻井平台

（7）Spar平台

Spar平台（深水浮筒平台）属于顺应式平台的范畴，被广泛应用于人类开发深海的事业中，担负着钻探、生产、海上原油处理、石油储藏和装卸等各种工作，成为当今世界深海石油开采的有力工具。SPAR的理念源自于浮标，实际上它结构的大部分都是浮筒。主体是单圆柱结构，垂直悬浮于水中，特别适宜于深水作业，在深水环境中运动稳定、安全性良好。又采用了缆索系泊系统固定，使得SPAR平台灵活性很高，十分便于拖航和安装，并且其造价不会随水深增加而急剧提高，具有很好的经济性。主体可分为几个部分，有的部分为全封闭式结构，有的部分为开放式结构，但各部分的横截面都具有相同的直径。由于主体吃水很深，平台的垂荡和纵荡运动幅度很小，使得SPAR平台能够安装刚性的垂直立管系统，承担钻探、生产和油气输出工作。

（8）导管架式平台

图1-16　Spar平台

导管架型平台是在软土地基上应用较多的一种桩基平台，是先在陆上用钢管焊成一个锥台形空间框架，然后驳运或浮运至海上现场，就位后将钢桩从导管内打入海底，再在顶部安装甲板而成。导管架式钻井平台根据所采用的建筑材料不同，分为木桩、钢筋混凝土桩、钢桩和铝质桩几种。

自20世纪40年代美国安装使用了世界上第一座钢质导管架式平台以来，这种结构已经成为中浅海海洋平台的主要结构。随着海洋石油开发的迅速发展，导管架式海洋平台被广泛用于海上油田开发、海上观光以及海洋科学观测等方面。迄今为止，世界上建成的大、中型导管架式海洋平台约有2 000余座。工作水深已达到四五百米。

导管架式平台技术成熟、可靠，在浅海和中深海区使用较为经济，海上作业平稳安全，具有适应性强、安全可靠、结构简单、造价低等优点。但它随着水深的增加费用显著增加，海上安装工作量大以及制造和安装周期长，所以制约着其向深水的发展。

图1-17　导管架型平台

（9）混凝土重力式平台

混凝土重力式平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础（沉箱），用三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构，在平台底部的巨大基础上被分隔为许多圆筒形的贮油舱和压载舱，这种平台的重量可达数十万吨，正是依靠自身的巨大重量，平台直接置于海底，现在已有大约20座混凝土重力式平台用于北海。不过由于混凝土平台自重很大，对地基要求很高，使用受到限制。

图1-18　混凝土重力式平台