海洋平台导管架与浮式基础结构技术研究报告

报告编号：OGD-A-021 出品方：北京经纬智汇信息咨询有限公司 报告日期：2026-07-06 保密级别：内部参考 版本：V1.0 所属赛道：非常规与海洋油气（OG-D）· 海洋工程装备集群 报告级别：A 级专题

执行摘要

海洋平台的水下与水面支撑结构，是把油气生产与海上风电装备"站稳在海上"的根基。它分为两条技术主线：一条是固定式导管架（Fixed Jacket），用钢管桁架坐底、桩基入泥，适用于浅水到中深水；另一条是浮式基础（Floating Foundation），靠浮力与系泊维持位置，是深水、超深水乃至海上风电深远海化的唯一现实路径。本报告以"固定式导管架深水化"与"浮式基础规模化"为双主线，梳理其原理、演进、竞争格局与未来方向，为立项、选型与投资决策提供依据。

核心判断如下（详细论证见正文，结论见第 07 章）：

• 固定式导管架已逼近水深物理天花板，中国实现从"跟跑"到"并跑"的关键突破。 全球最深固定式导管架为壳牌 Bullwinkle（412 米，1988 年），此后深水化让位于浮式。中国海油"海基一号"（2022 年，水深 324 米）、"海基二号"（2024 年，导管架高 338.5 米、总重超 3.7 万吨）标志着中国跨入全球深水固定平台第一梯队，实现了从设计、建造到安装的全链条自主。但导管架用钢量随水深呈立方级增长，300 米级已是经济性临界区，再深必须转向浮式。

• 浮式基础四大构型定型，深水生产装备格局稳定，中国以"深海一号"完成从 0 到 1。 半潜式（Semi）、张力腿（TLP）、单柱式（Spar）、FPSO 四类构型各据水深与功能生态位。中国"深海一号"能源站（半潜式，2021 年投产，作业水深 1500 米，储油 2 万立方米）是全球首座 10 万吨级深水半潜生产储油平台，"深海一号"二期（2025 年）进一步夯实 1500 米级自主能力；"蓝鲸 1 号/2 号"超深水双钻塔半潜钻井平台代表中国海工装备的建造高地。

• 浮式风电基础是当前增长最快、竞争最激烈的交叉赛道，油气技术正在向风电迁移。 浮式风电基础与油气浮式基础技术同源（半潜式、Spar、TLP、驳船式四条路线），但成本敏感度、批量化要求截然不同。挪威 Hywind Tampen（2023 年，全球最大在运浮式风场，88 兆瓦，Spar 式）、中国"三峡引领号""海油观澜号"（半潜式）、"明阳天成号"（2024 年，全球单体最大漂浮式双风轮平台）标志着中国进入第一梯队。这是海工装备未来十年最大的需求增量来源。

• 竞争格局：欧洲主导设计与规范、亚洲主导建造、中国以"全产业链+成本"快速上量。 国际深水浮式设计与总包由 SBM Offshore、MODEC、TechnipFMC、Saipem（2025 年与 Subsea7 合并）等把持，韩国三大船厂（现代、三星、韩华海洋）主导 FPSO/超大型浮体建造，中国海油工程（COOEC）、中集来福士、招商工业等以垂直整合与成本优势在浮式风电与深水生产装备快速追赶。

• 战略窗口：油气+海上风电"海上综合能源岛"与浮式基础工业化制造，是中国海工装备实现价值链跃升的关键抓手。 建议企业沿"深水生产装备国产化替代—浮式风电基础工业化—一体化安装与数字孪生全生命周期服务"三级路径布局。

关键风险提示：深水/浮式装备投资周期长、油价与海风 LCOE 敏感；高端海工用钢、水下连接件、张力筋腱/系泊部件等仍存"卡脖子"环节；国际规范（API/DNV）话语权与专利壁垒构成隐性门槛。

01 · 调研背景与目标

1.1 调研缘起与问题意识

海洋是油气储量与可再生能源的巨大未开发疆域。据国际能源署与行业机构估计，全球待开发油气资源中相当比例位于海上，而深水（水深 500–1500 米）与超深水（大于 1500 米）区域是储量增长的主战场；与此同时，海上风电正从近海固定式向深远海漂浮式加速演进——深远海风能资源更稳定、更丰富，但水深超过约 60 米后固定式基础不再经济，浮式基础成为唯一选择。

无论是油气还是海上风电，"结构如何在海上站稳"这一根本问题，决定了整个海上工程的可行性、安全性与经济性。平台的支撑结构（水下的导管架/桩基或浮式的浮体+系泊）通常占海上设施总造价的相当份额，是技术门槛最高、国产化替代价值最大的核心装备之一。

对经纬智汇的客户（油气企业、海工装备制造商、投资机构）而言，理解这两类结构的技术原理、全球格局、国产化进展与未来趋势，是进行装备选型、研发立项、产业投资与出海布局的基础。

1.2 核心调研问题

本报告聚焦回答以下问题：

• 固定式导管架与浮式基础各自的结构原理、受力机理与技术边界是什么？两者的适用水深如何划分？
• 全球范围内，深水导管架与四大浮式构型（半潜式、TLP、Spar、FPSO）的技术格局、代表工程与关键参数如何？
• 浮式风电基础作为交叉领域，与油气浮式基础的技术同源性、差异与产业化路径如何？
• 海洋工程用钢、节点疲劳、防腐、数字孪生等关键共性技术的现状与瓶颈？
• 全球竞争格局如何？中国（海油工程、中集来福士等）的国产化进展、能力位置与差距？
• 未来 3–5 年及更长期的技术趋势、市场增量与战略机会在哪里？企业应如何决策？

1.3 调研范围界定

• 技术范围：固定式导管架平台结构；浮式基础/浮式生产平台（半潜式、TLP、Spar、FPSO）；浮式海上风电基础；相关共性技术（海工钢、焊接与节点疲劳、防腐、数字化）；行业规范标准。
• 地域范围：全球视野，重点覆盖欧洲（挪威、英国、意大利、荷兰）、北美（美国墨西哥湾/巴西）、亚太（中国、韩国、日本、新加坡）。
• 时间范围：全时间轴，从 20 世纪导管架起源，到当前技术格局，再到未来 3–5 年及更长期趋势。
• 颗粒度：宏观（全球市场与政策）+中观（技术路线与产业链）+微观（结构参数、材料、连接节点、安装工艺、典型工程案例）。

1.4 调研方法说明

本报告采用多源交叉验证方法，信息来源包括：国际海洋技术会议（OTC）与 SPE 技术论文、行业期刊（Marine Structures、Ocean Engineering、《中国海洋平台》《海洋工程》）、行业研究机构报告（DNV、Rystad Energy、Wood Mackenzie、GWEC 全球风能理事会、4C Offshore）、企业年报与技术资料（中国海油/海油工程、SBM Offshore、Saipem、McDermott、中集来福士等）、行业标准规范（API、DNV、ISO、ABS、CCS）及权威能源工程媒体（Offshore Magazine、Upstream、OGJ）。所有关键数据均在参考文献汇总中标注来源与可信度评级。

02 · 技术现状全景

2.1 技术定义与核心原理（白话版）

海洋平台要在风、浪、流、冰、地震等复杂载荷下长期稳定作业，其支撑结构解决的核心问题是"如何把上部生产设施（组块）的重量与环境载荷，安全可靠地传递到海床或由浮力平衡"。按传力方式，分为两大类：

（一）固定式导管架平台——"坐底站立"

导管架是一座用钢管焊成的空间桁架"塔架"，从海面延伸到海床，底部通过钢桩打入海底泥面以下数十米固定，上部支撑生产组块。可以把它想象成一张钢管做的"高脚凳"倒扣在海底：桩腿是腿，各层水平撑与斜撑是加强筋，共同构成一个抗弯抗扭的空间刚架。

其受力机理是：垂向的重力载荷主要由桩腿传至桩基、由桩侧摩阻与桩端阻力承担；水平的波浪、海流、风载荷则通过桁架整体的弯曲与剪切传递到基础，由桩的水平抗力平衡。由于结构直接坐底，刚度大、稳定性好，运动几乎可以忽略，作业条件舒适、生产设施布置自由——这是固定平台最大的优点。缺点是：用钢量随水深急剧增长（近似与水深的平方到立方成正比），当水深超过约 300–400 米，导管架自重、波浪受力面积、建造与安装难度都趋于经济与物理极限。

（二）浮式基础——"浮着定位"

当水深过大、固定式不再经济时，就让平台"浮起来"，靠浮体提供的浮力平衡重力，靠系泊系统（锚链/钢缆/筋腱）约束水平漂移与转动。浮式的核心挑战从"结构强度"转变为"运动控制"——如何在波浪中把平台的升沉（垂荡）、摇摆（横摇/纵摇）、漂移控制在生产设备（尤其是连接油井的立管）能承受的范围内。不同浮式构型，本质上是对"浮力分布"和"系泊方式"的不同设计，从而获得不同的运动性能。

2.2 两大技术分支的适用水深与选型逻辑

结构选型的首要决定因素是水深，其次是油田规模、环境条件、是否需要储油、干式还是湿式采油树等。下表给出主流结构型式的适用水深与特征概览。

表 2-1　主流海洋平台支撑结构型式适用水深与特征对比

选型逻辑速记：浅水看导管架经济性；深水要不要储油、能否铺管外输，决定 FPSO 与其他浮式的取舍；要不要干式井口（便于修井、降本），决定 TLP/Spar 与 Semi 的取舍；超深水（>1500 米）以 Spar、Semi、FPSO 为主。

*图 2-1 海洋平台支撑结构型式-水深谱系图*

2.3 发展脉络与成熟度评估

固定式导管架是海洋油气最早、最成熟的平台型式，起源于 20 世纪中叶美国墨西哥湾浅海。1947 年前后，美国在墨西哥湾建成早期离岸钢结构平台，开启现代海洋石油工程。此后数十年，导管架不断向深水挺进：1970–1980 年代是深水导管架的黄金期，美国墨西哥湾陆续建成一批 300 米级平台，并在 1988 年由壳牌 Bullwinkle 平台把固定式导管架的水深纪录推到 412 米——这一纪录至今未被显著超越，因为再深已让位于更经济的浮式与柔性结构。进入 21 世纪，导管架技术趋于成熟稳定，创新集中在深水化设计优化、建造安装工艺、国产化替代与轻量化。

浮式平台的兴起是深水开发的必然。Spar 起源于早期海洋测量浮标概念，1990 年代作为生产平台商业化；TLP 于 1980 年代在北海投用（Conoco Hutton，1984 年，首座 TLP）；半潜式由移动式钻井平台演化为生产平台；FPSO 因兼具生产与储卸油、投产快、可迁移，成为深水与边际油田的主力。四大构型在 1990–2010 年间相继定型并规模化，形成今天稳定的技术生态。

浮式海上风电基础是最新、最活跃的分支。2009 年挪威 Hywind Demo（Spar 式）首台样机下水；2017 年苏格兰 Hywind Scotland 建成全球首座商业化浮式风场；2020 年代进入规模化前夜，各国示范项目密集落地，成本快速下降，技术成熟度正从示范（TRL 7–8）向商业化（TRL 8–9）过渡。

表 2-2　各结构型式技术成熟度（TRL）与创新活跃度评估

2.4 国内外整体发展现状

国际：欧美在深水浮式生产装备的设计、总包与规范制定上长期主导。美国墨西哥湾、巴西盐下、西非、北海是深水技术的传统策源地；挪威在浮式风电（Equinor 的 Hywind 系列）上引领全球；韩国三大船厂主导超大型浮体（FPSO、大型半潜）的建造制造。

中国：经历了从"引进—消化—吸收—再创新"到自主突破的跨越。固定式导管架方面，"海基一号/二号"实现深水固定平台自主设计建造，跻身全球第一梯队；浮式生产装备方面，"深海一号"能源站实现深水半潜生产储油平台从 0 到 1；海工建造方面，中集来福士等具备世界级半潜式钻井平台（如"蓝鲸 1 号/2 号"）建造能力；浮式风电方面，"三峡引领号""海油观澜号""明阳天成号"等示范项目使中国进入第一梯队。总体上，中国在建造能力上已达世界一流，在深水浮式的自主设计、核心配套（系泊筋腱、水下连接、高端海工钢部分品种）与总包话语权上仍有差距。