摘 要

本文主要介绍了150m 水深SPAR平台系泊设计过程，主要内容包括风浪流载荷计算、未系泊状态平台初始偏移量计算、锚链设计、各海况下平台偏移量计算、系泊点计算、平台允许偏移量校核、锚链强度校核、 锚基础的选择。还主要包括各计算过程的理论公式推导以及相关资料翻译等内容。

设计系泊系统的主要参数如下：采用九锚均匀布置，有档锚链，链径86mm，共34节，总长972.06m，使用霍克锚，抓重比25，重量6100kg，抓力1500kN。

全文共分为7个部分，对150m 水深SPAR平台系泊设计做了全面的阐述。整个设计以设计任务书为指导，按照CCS《海上平台入级规范》（2016）的要求，从安全、可靠、可行等角度出发，综合分析设计中的问题，使本设计系统具有良好的使用性、可靠性。

关键词：Spar平台；系泊设计；偏移量；锚链

Abstract

This paper mainly introduces the mooring design process of 150m water depth jack-up offshore platform. The main contents include calculation of wind load calculation, initial offset calculation of unattached state platform, design of anchor chain, calculation of platform offset in each sea condition, mooring Point calculation, the platform allows offset checking, anchor strength check, anchor base selection. But also mainly includes the calculation of the theoretical formula derived and related information such as translation.

The main parameters of the design mooring system are as follows: the use of nine anchor evenly arranged, with anchor chain, chain diameter 86mm, a total of 34 sections, the total length of 972.06m, the use of Hawke anchor, pay more than 25, weight 6100kg, grip 1500kN.

The paper is divided into eight parts, and the mooring design of 150m water depth jack-up offshore platform is fully described. The design of the whole design is guided by the design task book. According to the requirements of CCS "offshore platform classification standard" (2016), from the point of view of safety, reliability and feasibility, the design of the design system has good use ,reliability.

Key Words：Spar platform; mooring design; offset; anchor chain

目 录

第1章 绪论 1

1.1设计目的 1

1.2 设计意义 1

1.3 国内外研究现状分析 2

第2章 环境载荷计算 3

2.1环境条件 3

2.2平台主要参数 3

2.3环境载荷计算方法 3

2.3.1风载荷计算方法 3

2.3.2波浪载荷计算方法 4

2.4环境载荷计算结果 9

2.4.1风载荷计算结果 9

2.4.2波浪载荷计算结果 9

第3章 锚链的参数选取 12

3.1锚链的布置形式 12

3.2系泊位置的确定 12

3.3锚链的参数选取 14

3.3.1悬链线方程推导 14

3.2.2 单根锚链静力分析方法 16

3.3.2锚链k-D图及合力计算 17

第4章 不同来流方向不同偏移量计算 26

4.1设计海况 26

4.1.1 0度 26

4.1.2 20度 27

4.2极限海况 29

4.2.1 0度 29

4.2.2 20度 30

第5章 校核 31

5.1锚链强度校核 31

5.1.1设计海况 31

5.1.2极限海况 32

5.2偏移量校核 32

第6章 链长及锚选择 34

6.1链长计算 34

6.2锚的选择 34

第7章 结论 36

参考文献 37

致 谢 39

附录 40

第1章 绪论

由于世界陆地及浅海领域油气资源日趋减少，深海领域油气开发势在必行，所以深海平台技术已成为国际海洋工程界的一个热点。为了适应复杂的深海海洋环境并减少开采成本，提出了各种新式的海洋浮式结构，在所有的海洋浮式结构中，TLP 平台和 Spar 平台被公认为较优秀的平台型式。工作海域越深，平台作业单元运动的不稳定性越大，就越容易导致平台倾覆。近几年来，深海系泊理论和技术快速发展以适应深海平台油气开发的需要。 Spar 平台比 TLP 平台工作海域更深、运动性能更好，除此之外，Spar 平台灵活经济且定位和操作较为简单，所以被认为是最具发展潜力的新一代深海平台型式。

近10年来,国外的海洋油气资源开发活动在不断发展的过程中,海洋平台经历了由固定式结构(导管架平台)、顺应式结构(顺应塔平台和张力腿平台)到浮式结构(半潜式平台、Spar平台和FPSO)的演变。在深水的浮式平台结构中,Spar平台是一种新型的浮式平台结构,尽管其雏形可以追述到1970年代的海洋观测站、通讯中继站、油品转运站和军事用途的Spar平台,但其发展还是近10年来以深水油气资源开发为标志的。Spar平台的适用水深为600～ 3 000 m,直径为30～ 40 m,吃水为200 m左右。由于吃水深、水线面积小,Spar平台的垂荡运动比半潜式平台小,与张力腿平台相当,在系泊系统和主体浮力控制下,具有良好的动力稳定性。因此,可以采用干采油树和刚性立管。同时,较大的储油能力又使得Spar平台可与FPSO媲美。Spar平台的另一个特点是经济性好,其投资成本远远低于张力腿平台。正是由于这些突出优点,到2005年,Spar平台已经发展到了第3代,已有11座Spar平台投入使用,目前正在发展边际油田的Spar平台。

1.1设计目的

本课题是150m 水深SPAR平台系泊设计，其设计目的有：(1)在现有自升式海洋平台基础上，开发出在水深较大水域的系泊系统，并符合CCS《海上平台入级规范》（2016）；(2)该系泊系统适用于150m 水深海域，该海域石油地质储量较丰富，但是国内相关平台技术较为薄弱，该系泊系统可提高该水域平台系泊能力，从而增强平台作业能力。

1.2 设计意义

为响应国家推进海洋强国建设的战略，发展海洋经济。不断提高海洋资源开发能力，这是发展海洋经济的保障。发展海洋经济是建设海洋强国的重要手段和基础；海洋科技是建设海洋强国的技术保障，也是增强海洋开发能力的重要支柱。在此国家战略背景下，响应国家号召，投身海洋发展事业，设计研究出具体可行的海洋平台技术是设计者的工作。

1.3 国内外研究现状分析

海洋平台系泊系统的研究现状为：

(1)系泊方式的发展，由传统的悬链式系泊系统向张紧式系泊系统转变已成为深水钻采平台发展的必然趋势，张紧索系泊系统是随着纤维材料应于深海而逐渐发展起来的。同时，动力定位系统也逐渐在系泊技术研究中占据重要地位。