海洋平台

按其結構特性和工作狀態可分為固定式、活動式和半固定式三大類。固定式平台的下部由樁、擴大基腳或其他構造直接支承並固着於海底，按支承情況分為樁基式和重力式兩種。活動式平台浮於水中或支承於海底，能從一井位移至另一井位，按支承情況可分為着底式和浮動式兩類。近年來正在研究新穎的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，張力腿式平台即屬此類。

① 導管架型平台。在軟土地基上應用較多的一種樁基平台。由上部結構（即平台甲板）和基礎結構組成。上部結構一般由上下層平台甲板和層間桁架或立柱構成。甲板上佈置成套鑽採裝置及輔助工具、動力裝置、泥漿循環淨化設備、人員的工作、生活設施和直升飛機升降台等。平台甲板的尺寸由使用工藝確定。基礎結構（即下部結構）包括導管架和樁。樁支承全部荷載並固定平台位置。樁數、長度和樁徑由海底地質條件及荷載決定。導管架立柱的直徑取決於樁徑，其水平支撐的層數根據立柱長細比的要求而定。在冰塊飄流的海區，應儘量在水線區域（潮差段）減少或不設支撐，以免冰塊堆積。對深海平台，還需進行結構動力分析。結構應有足夠的剛度以防止嚴重振動，保證安全操作。並應考慮防腐蝕及防海生物附着等問題。導管架焊接管結點的設計是一個重要問題，有些平台的失事，常由於管結點的破壞而引起。管結點是一個空間結點，應力分佈複雜；近年應用譜分析技術分析管結點的應力，取得較好的結果。導管架由導管（即立柱）和導管間的水平杆和斜杆焊接組成，鋼樁沿導管打入海底。打樁完畢後，在兩者的環形空隙內用水泥漿等膠結材料固結，使樁與導管架形成一個整體，以承受巨大的豎向和水平荷載。若樁的承載能力不能滿足要求時，可在立柱之間和角立柱的周圍增設鋼樁。這種平台施工時一般先在陸地上預製導管架,再用駁船拖運就位進行安裝,通過調節壓艙水使駁船傾斜，然後用捲揚機將導管架送入水中，由其自身浮力懸浮在水中，再向導管架立柱內灌水，同時用起重船把導管架豎立就位於海底井址，再將樁逐段連續打入海底土層固定。用於深海的導管架高度很大，整體運輸困難，可採用分段製造，分段下水連接而成。

②塔架型平台。另一種適於軟土地基的樁基平台。由腿柱（通常直徑達6米）、水平杆和斜杆及大梁(圓形或箱形)組成。為減小擋水面積，樁均設置在腿柱內,排成圓形，樁頂與腿柱焊接，空隙內灌入水泥漿，以防止薄壁腿柱發生局部壓屈，並使樁固定在腿柱下端。施工時將塔架側放並拖運就位,注入壓艙水，使塔架直立,然後打樁，最後安裝平台甲板。在自然條件惡劣的深水區，多采用導管架和塔架的組合方式。

① 鋼筋混凝土重力式平台。依靠自身重量維持穩定的固定式海洋平台。主要由上部結構、腿柱和基礎三部分組成。基礎分整體式和分離式兩種。整體式基礎一般是由若干圓筒形的艙室組成的大沉墊。沉墊也可採用平板分倉的蜂窩式結構，其側表面可做成多波形或平板形。分離式基礎用若干個分離的艙室做基礎，它對地基適應性強，受力明確，抗動力性能好，腿柱間距大，在拖航及下沉作業時較安全。

② 鋼重力式平台。也屬於分離式基礎型,由鋼塔和鋼浮筒組成，浮筒也兼作儲油罐。

③ 鋼-鋼筋混凝土重力式平台。上部結構和腿柱用鋼材建造，沉箱底座用鋼筋混凝土建造，可充分發揮兩種材料的特性。

以上三種重力式平台適用於較深海域。整體式基礎多建造在密實的砂土上，避免建在鬆散砂或較厚的軟土地基上。分離式基礎由於基礎面積視地質條件而定，立柱的間距隨水深而變,故對地基和水深的適應性很強,可用於地質條件較差的場合。重力式平台的施工分兩個階段，前階段在乾塢中進行，後階段在近岸可避風浪的深水區進行。施工程序是；在乾塢中建造基礎下部，至預定高度後向乾塢中灌水，把已建成的基礎下部連同起重設備一起浮運至能避風浪的深水區，並牢牢繫泊，繼續建造基礎的上部及立柱，直至混凝土工程全部完成，再向基礎內部灌水，使平台下沉，然後將預製的平台甲板構件用駁船運到立柱上，使基礎排水，稍稍起浮，直至立柱恰好頂在平台甲板的預定位置。最後把立柱與平台甲板牢固地連在一起，形成平台。重力式平台設計時應防止基礎艙壁失穩或壓壞。當基礎兼做儲油罐時，應考慮由於內外温差所產生的温度應力。平台要有足夠的整體穩定性。基礎下邊可設有插入地基的裙板，防止基礎底座沿海底滑動。此外，結構的傾斜度，總沉降量及動力效應都要求不超過限值。

① 坐底式平台。最早的活動平台採用鑽井駁船。後來隨着海洋石油鑽探水深的不斷增加,鑽井駁船進一步發展成坐底式平台,它由沉墊、立柱和平台甲板三部分組成,適用於水深為5～30米而且海底比較平坦的場合。沉墊可以是整體式，也可以是分離式。向沉墊內灌水，平台即下沉坐落在海底。把水排出,平台就能浮起，故這種平台又有沉浮式之稱,要求沉得下，坐得穩，浮得起。中國建成的勝利一號平台即屬淺海坐底式平台。

② 自升式平台。由一個駁船式船體和若干能升降並能起支撐作用的樁腿組成，船體有足夠的浮力以運載鑽井設備和給養到達工作地點。作業時平台被樁腿支撐並抬升到海面以上。轉移時，把樁腿拔起，駁船式船體下降浮於水面，即可拖運到另一地點。

自升式平台分為插樁自升式和沉墊自升式。樁腿可插入海底，也可在樁腿下面設置“樁靴”或獨立的小沉墊。樁腿結構可以是封閉殼體式，也可以是構架式。樁腿升降機構，有電動液壓式和電動齒輪齒條式。船體平面形狀可以是三角形、矩形或五邊形，其特點是浮運方便,作業時穩定性好，適用水深為5～90米。這種平台的應用較廣。

① 鑽井船。把鑽井設備安裝在船體上，靠錨系或動力定位，在漂浮的狀態下鑽井。一般都有自航能力，可在幾百米或上千米水深的海域工作，但對風浪極為敏感，當風力超過7～8級，波高超過3～4米時就要停止作業。

② 半潛式平台。主要由上部結構、下潛體、立柱及斜撐組成，下潛體有靴式、矩形駁船船體式、條形浮筒式。其外形與坐底式平台相似，上部結構裝設全部鑽井機械、平台操作設備以及物資儲備和生活設施、它是一個由頂板、底板、側壁和若干縱橫倉壁組成的空間箱形結構，水密性較高，能提供較大的浮力，作業時下潛體灌入壓艙水使其潛入水下一定深度，靠錨纜或動力定位。拖航時排出壓艙水，使下潛體浮在水面。在淺水區作業時可使下潛體坐落在海底，類似坐底式平台。它既可在10～600米深的海域工作,又能較好地適應惡劣的海況，但其經濟水深一般為100～300米。

在深水海域中開發石油時，坐底式鑽井平台不能滿足要求；自升式平台雖然使用水深較大，但不經濟；浮動式鑽井船可適用於較大水深，然而受海況的影響，其開工率很低；而半潛式平台既可在很深的海域工作，又較能適應惡劣的海況，有良好的運動特性。 遇到惡劣天氣時，要引纜作業，可用船用撇纜槍。因此，半潛式平台是深海鑽井的主要裝置。

① 張力腿式平台。上部結構是浮體，通過收緊錨固在海底的纜索，使浮體的吃水深度比靜平衡狀態大一些，浮力大於浮體重力，剩餘浮力由纜索的張力來平衡。當平台受到擾動力時，纜索張力改變而產生彈性變形，因此，平台只產生微量位移。纜索可豎向或斜向佈置。對於深水海域,如果採用固定平台,則造價隨水深增大而劇增，海上安裝工程也趨於困難，相應配備的工程船舶均需大型化，而張力腿式平台僅需加長纜索，對造價影響不大，這種平台在工作完成後可浮運到其他地點。施工時整座平台在工廠建造，工作地點定位，適用於開採週期較短的深水井小型油田。

② 拉索塔式平台。是一種新型的海洋平台結構,其支承塔架下端着地，上端一般用4～8根鋼索張緊固定。這種平台用料少，工作水深大，適用於大深度水域。

活動式平台，由於機動性能好,故一般均用於鑽井。坐底式平台特別適合於淺海(10米左右及岸邊的潮間區)油田的鑽井和採油工作。 自升式平台和半潛式平台主要是供鑽井之用，當油田的規模很小而又不宜設置固定式平台時，也可做採油用。活動式平台整體穩定性較差，對地基及環境條件有一定的要求。

固定式平台整體穩定性好，剛度較大，受季節和氣候的影響較小,抗風暴的能力強。缺點是機動性能差,一經下沉定位固定，則較難移位重複使用。樁基平台屬鑽井、採油平台,工作水深一般在十餘米到200米的範圍內（個別平台超過300米）,是世界上使用最多的一種平台。從設計理論和建造技術來衡量，它都是一種最成熟和最通用的平台型式。鋼筋混凝土重力式平台是70年代初開始發展起來的一種新型平台結構，主要用於歐洲的北海油田。這種平台具有鑽井、採油、儲油等多種功能，水深在200米以內均可採用，最佳水深為100～150米。

半固定的張力腿式平台及拉索塔式平台是兩種適合於大深度海域（200米以上）的平台結構。 是近年來發展起來的新結構型式，具有明顯的優點。但仍處於研究試製的階段。