1.2.6 张力腿平台

张力腿平台最主要的设计思想是使平台半顺应半刚性。这种平台通过自身的结构产生远大于结构自重的浮力，浮力除了抵消自重之外，剩余部分就称为剩余浮力，剩余浮力与预张力平衡。预张力作用在张力腿平台的垂直张力腿系统上，使张力腿时刻处于受张拉的绷紧状态。较大的张力腿预张力使平台平面外的运动（横摇、纵摇和垂荡）较小，近似于刚性。张力腿将平台和海底固接在一起，为生产提供了一个相对平稳安全的工作环境。张力腿平台本体主要是直立浮筒结构，一般浮筒所受波浪力的水平方向分力较垂直方向分力大，因而通过张力腿在平面内的柔性，实现平台平面内的运动（纵荡、横荡和首摇），即为顺应式。这样，较大的环境载荷能够通过惯性力来平衡，而不需要通过结构内力来平衡。张力腿平台这样的结构使其具有良好的运动性能。

张力腿平台的张力腿系统在初始位置是直立的，平台的纵荡运动不会引起纵摇，但一般会和平台的垂向运动相耦合，即纵荡引起垂荡。在运动过程中没有一个张力腿是松弛的，它们始终保持等长度平行状态。如果有任意一个张力腿未校准，则会破坏这种理想的平衡状态。因此，在张力腿平台的设计中，张力腿锚固位置容许的偏差量很重要。非平行的张力腿虽然也可将平台固定于某一空间位置，但不平行的张力腿必然会在空间相交于一点，这一点将是平台横荡引起首摇的旋转中心。

张力腿平台在张力腿系泊系统张力变化和平台本体浮力的控制下，平台平面内运动的固有频率低于波浪频率，而平面外运动的固有频率高于波浪频率。一座典型的张力腿平台，其垂荡运动的固有周期为2～4s，而纵荡、横荡运动的固有周期为100～200s；横摇、纵摇运动的固有周期均低于4s，而首摇运动的固有周期则高于40s。整个结构的频率跨越在海浪的一阶频率谱两端，从而避免了平台结构与海浪能量集中的频率发生共振，使平台结构受力合理，动力性能良好。迄今为止，张力腿平台有着良好的运行安全记录，这与其设计合理的结构是密不可分的。

张力腿平台适用于较深水域（300～1500m）且可采油气储量较大的油田。近20年来，张力腿平台设计生产的实践证明了张力腿平台具有良好的运动性能，是深水海域油气生产的适宜平台形式。张力腿平台的主要特点如下：

1.优点

1）垂直方向运动很小，水平方向运动为顺应式，结构惯性力主要是水平方向的回弹力。

2）在钻井和完井时，微小的升沉和平移（平移仅为水深的1.5%～2%）主要由水中和井内相对细长的钻具及专用短行程补偿器补偿。

3）平台的结构造价一般不会随水深增加而大幅度增加，传统型张力腿平台为5.0亿～6.0亿美元，而迷你式和延伸式张力腿平台为1.5亿～2.5亿美元，建造成本显著降低。

4）干井口，易采用悬链式立管浮体与上部模块一体化结构，可在码头边建造安装，使海上安装和维护成本有效降低。

2.不足

由于材料因素和设计技术方面的限制，现阶段张力腿平台仍然有以下不足之处：

1）平台的非线性动力响应会产生危及平台安全的长周期慢漂运动。

2）张力腿的极限承载能力、疲劳断裂、可靠性以及维修问题仍有一定的限制。

3）无储油能力，需要与海底油气管线或浮式生产储卸油装置配套使用，对平台上部的重量非常敏感。