海洋平台结构概述
海洋平台的环境载荷
结构优化方法选择
拓扑优化
通过改变结构的拓扑构型，实现材料的高效利用和结构的轻量化 。
形状优化
调整结构的几何形状，以改善结构的受力性能和动力学特性。
尺寸优化
优化结构的截面尺寸和构件布局，以提高结构的承载能力和稳定性 。
结构优化效果评估
有限元分析
采用有限元方法对优化后的结构进行详细的受力分析和性能评估 。
04
CATALOGUE
海洋平台环境载荷计算方法研究
理论计算方法研究
1 2
基于势流理论的计算方法
通过建立海洋平台与周围流体的势流模型，利用 边界元等方法求解流体动力载荷。
基于莫里森公式的计算方法
针对小尺度结构物，利用莫里森公式计算波浪力 、水流力等环境载荷。
3
考虑流固耦合效应的计算方法
通过建立海洋平台与周围流体的流固耦合模型， 综合考虑结构变形对流场的影响，提高计算精度 。
海洋平台的环境载 荷
目录
• 海洋平台概述 • 环境载荷类型及特点 • 环境载荷对海洋平台影响分析 • 海洋平台环境载荷计算方法研究 • 环境载荷作用下海洋平台结构优化设计探
讨 • 总结与展望
01
CATALOGUE
海洋平台概述
定义与分类
定义
海洋平台是用于在海上进行石油 、天然气等资源的勘探、开发、 生产等作业的大型海上结构物。
数值模拟方法研究
01
基于有限元的数值模拟方法
利用有限元软件建立海洋平台的精细化模型，通过施加边界条件和载荷
，求解结构的应力和变形。
02
基于有限体积的数值模拟方法
通过建立海洋平台周围流体的有限体积模型，利用数值方法求解流体动
力载荷。
海洋平台结构作业——自升式海洋平台升降结构
常见自升式海洋平台升降结构对比分析班级：学号：姓名：目录一、自升式平台简介 (3)二、现有常见升降结构 (4)1、圆柱型桩腿一单环梁液压升降装置 (4)2、方壳型桩腿—双环梁液压升降装置 (6)3、桁架型桩腿一齿轮齿条升降装置 (7)三、升降系统的对比 (8)1、桩腿结构形式对比 (8)2、触底形式对比 (9)3、升降装置对比 (10)4、动力源对比 (11)一、自升式平台简介自升式平台是一种海上活动式钻井装备，目前是我国海洋石油勘探中使用最多的一种钻井平台，由于其作业稳定性好和定位能力强，在大陆架海域的油气勘探开发中居极其重要的地位。
自升式平台主要由平台主体、桩腿、升降锁紧装置、钻井装置(包括动力设备和起重设备)以及生活楼(包括直升飞机平台)等组成。
平台在工作时用升降装置将平台主体提升到海面以上，使之免受海浪冲击，依靠桩腿的支撑稳定的站立在海底进行钻井作业。
完成任务后，降下平台主体到海面，拔起桩腿并将其升至拖航位置，即可拖航到下一个井位作业。
因此，支撑升降系统的结构对自升式海洋工作平台的安全有着至关重要的作用。
自升式平台的工作状态如图一所示。
图一二、现有常见升降结构支撑升降系统作为自升式平台中的核心部分，在平台的设计建造中历来受到高度重视，其性能的优劣直接影响到平台的安全和使用效果。
最常用的升降装置是齿轮齿条式和顶升液压缸式。
具体可见下表壳体桩腿是封闭型桩腿，其桩腿截面有圆形和方形两种形式；桁架式桩腿截面有三角形和四方形两种形式。
不同截面形状的桁架式和壳体式桩腿与不同类型的升降驱动方案相互组合，衍生出多种能够实现升降平台功能的支撑升降系统类型。
1、圆柱型桩腿一单环梁液压升降装置销子、销孔和项升液压缸是一种升降装置。
系统原理图如图二。
图二每一桩腿有两组液压动作的插销和一组顶升液压缸。
当装在环梁上的一组环梁销插入到桩腿的销孔中时，一组顶升液压缸的同步动作即可使环梁及销子带动桩腿(或平台主体)升降一个节距，然后进行换手：将锁紧销推入到桩腿的销孔中，退出环梁销，液压缸和环梁复位，下一个工作循环开始。
3-3海洋工程结构
16
Production risers
Bundled risers, flexible risers, top-tensioned risers(TTRs), steel catenary risers(SCRs)
Export risers is similar to those of Production/injection risers,but with larger diameters and lower pressures.
8
图4
CLIP隔水管接头
9
Cameron公司LoadKing隔水管系统 LoadKing型法兰隔水管系统属于传统的钢制法兰式连接隔水管系统,如图5。 由于采用法兰式连接,隔水管系统连接强度大,所以主要用来满足水深在3 048 m(10 000英尺)或以上的超深水钻井的需求。该系统包括钻井隔水管、张力环 以及承载1 814•4 t(4×106磅)载荷等级的伸缩接头锁紧系统。该系统可以和最 高载荷等级的工业应用的卡盘、万向节和送入工具配套使用。
12
Low-pressure Drilling Riser
peripheral lines: 1)kill and choke lines, used to communicate with the well and circulate fluid in the event of a gas kick for which the seafloor blowout preventer(BOP) has to be closed; 2)booster line, used to injected fluid at the low end of the riser and accelerate the flow so as to better evacuate the cuttings. 3)small-diameter hydraulic line, used to power the seabed BOP peripheral lines are attached to the main tube by several guides. These have to be carefully designed,since they prevent the peripheral lines from buckling under the effect of internal pressure.
海洋平台结构设计 第一章 绪论
张力腿式平台工作原理
张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索链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。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力 可依靠锚索向下的拉力来补偿，且此拉力应大于波浪产生的力，使锚索上 经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。
TLP平台的特点
1. 运动性能好 2. 抗恶劣环境能力强 3. 抗震能力较强 4. 便于移位，可重复使用 5. 造价低
泥浆净化系统
海洋平台公司海洋平台公司
泥浆泵
自升式平台的特点
1. 适用于不同海底土壤条件 2. 适用于相对较大的水深范围 3. 移位灵活方便，便于建造 4. 水深愈大，桩腿愈长，结构强度和稳 性愈差 5. 要求自升式钻井平台既要满足拖航移 位时的浮性、稳性方面的要求，又要满 足作业时稳性和强度的要求，以及升降 平台和升降桩腿的要求。
海洋平台结构设计 绪论
第一章 绪 论
Chapter 1 introduction
第三节 我国海洋石油平台发展概况
• 持续发展阶段（2000~2006年）
我国成功设计与建造的渤海友谊号FPSO的贡献在于 首次将FPSO用于有冰的海域
我国先后完成了渤海长青号、渤海世纪号、渤海 奋进号、海洋石油3号等FPSO的自行设计；完成了 宾果9000系列共4艘超深水半潜式平台的船体建造 以及15万吨、17万吨、21万吨级别FPSO的建造； 初步具备30万吨级别FPSO的船体设计和建造能力
FPSO外形类似油船，但其复杂程 度要远远高于油船，涉及的复杂 系统包括二十几个大类，如：单 点锚泊系统、动力定位系统、油 处理系统、废水处理系统、注水 处理系统和直升机起降系统等， 这类系统在运动型船中很少遇到。 其他的惰性气体发生系统、消防 救生系统、监控系统、发电系统 等都高于运输型船舶的建造要求。
海洋平台结构振动控制
2023-12-02CATALOGUE目录•海洋平台结构概述•振动控制理论•海洋平台结构振动分析•海洋平台结构振动控制设计•海洋平台结构振动控制实验及结果分析•结论与展望海洋平台结构概述01包括重力式、桩基式、张力腿式等，主要通过基础固定在海底。
固定式海洋平台浮式海洋平台新型海洋平台包括半潜式、张力腿式、Spar式等，主要通过浮力支持并固定在海面上。
包括自升式、锚链式等，结合了固定式和浮式平台的特点。
030201用于制造平台的主体结构，如钢柱、钢梁等。
钢材用于制造平台的底座和基础，具有较好的抗风浪性能。
混凝土如玻璃纤维、碳纤维等，用于制造平台的上层结构和辅助结构，具有轻质高强的特点。
复合材料海洋平台结构复杂，尺度较大，需要考虑风浪、地震等自然因素的影响。
大尺度海洋平台需要承受较大的外力，如风、浪、流等，同时还需要承受海底地质条件的影响。
高要求海洋平台结构设计涉及结构力学、材料科学、地质工程、海洋工程等多个学科领域。
多学科性振动控制理论02振动的分类按频率分为低频振动和高频振动。
振动的定义物体围绕平衡位置进行的往返运动。
振动的危害结构疲劳、设备损坏、人员不适等。
振动原理通过优化结构设计，降低结构的固有频率，避免与外力频率匹配。
减震设计通过增加隔震支座或隔震沟等，切断地震波的传播路径。
隔震设计通过增加阻尼材料或阻尼器等，吸收和消耗地震能量。
消震设计振动控制策略通过传感器监测地震动，计算机系统实时调整支撑刚度或阻尼，抑制地震反应。
主动隔震通过传感器监测结构振动，计算机系统实时调整结构阻尼，抑制结构振动。
主动阻尼振动主动控制技术振动被动控制技术被动隔震通过增加隔震沟、隔震支座等，切断地震波的传播路径。
被动阻尼通过增加阻尼材料、阻尼器等，吸收和消耗地震能量。
海洋平台结构振动分析03确定平台结构的固有振动特性，包括固有频率和模态形状。
分析不同振型下平台结构的响应，为振动控制提供参考。
考虑平台结构在不同海域、不同环境条件下的固有振动特性变化。
海洋平台简介
浮筒式平台
以浮筒为支撑，上部结构 可随海浪自由浮动，适用 于深水海域。
自升式平台
由船体和桩腿组成，桩腿 可随海床高低调整，适用 于各种海洋环境。
半潜式海洋平台
半潜式钻井平台
可进行海上钻井作业的平台，适 用于深海作业。
半潜式生产平台
可进行海上生产作业的平台，适 用于各种海洋环境。
特殊类型海洋平台
Spar平台
3
复合式海洋平台
结合固定式和浮动式海洋平台的结构特点而设计 的海洋平台，如锚链-桩基复合平台等。
海洋平台的组成部件
平台甲板
固定式和浮动式海洋平台上部 结构，用于安装和支撑油气生 产设备、生活设施等。
定位系统
确保海洋平台在海上安全定位 的系统，包括锚链、桩基等。
平台基础
固定式海洋平台的下部结构， 包括导管架、重力式平台的墙 身等。
03
平台可靠性
海洋平台的可靠性是一个重要的问题，尤其是在恶劣的海洋环境下。如
何提高平台的可靠性，以减少故障和维护需求，是当前面临的一个挑战
。
海洋平台技术的发展趋势与方向
数字化与智能化
随着技术的发展，海洋平台的设计和建造将越来越依赖于数字化和智能化技术。例如，使 用数字孪生技术进行平台设计和模拟，以及使用物联网和大数据技术进行平台监控和维护 。
。
海洋平台的建设可以降低海上油 气开发的成本，提高开发效率， 同时可以减少对陆地设施的依赖
。
海洋平台在油气资源开发中的具 体应用包括固定式、浮动式和半 潜式等不同类型，每种类型都有
其特点和适用范围。
海洋平台在科研、观测、通信等领域的应用
01
海洋平台在科研领域的应用包括 海洋环境观测、气象观测、地球 物理探测等，为科研人员提供了 重要的数据支持。
海洋平台
海洋平台报告1，海洋平台：移动式平台：坐底式平台自升式平台钻井船半潜式平台张力腿式平台牵索塔式平台（2）固定式平台：导管架式平台重力式平台按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。
固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。
活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承情况可分为着底式和浮动式两类。
近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。
固定式平台桩基式平台①导管架型平台。
在软土地基上应用较多的一种桩基平台。
由上部结构（即平台甲板）和基础结构组成。
上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。
甲板上布置成套钻采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降台等。
平台甲板的尺寸由使用工艺确定。
对深海平台，还需进行结构动力分析。
结构应有足够的刚度以防止严重振动，保证安全操作。
导管架焊接管结点的设计是一个重要问题，管结点是一个空间结点，应力分布复杂；近年应用谱分析技术分析管结点的应力，取得较好的结果。
导管架由导管（即立柱）和导管间的水平杆和斜杆焊接组成，钢桩沿导管打入海底。
打桩完毕后，在两者的环形空隙内用水泥浆等胶结材料固结，使桩与导管架形成一个整体，以承受巨大的竖向和水平荷载。
②塔架型平台。
另一种适于软土地基的桩基平台。
由腿柱（通常直径达6米）、水平杆和斜杆及大梁(圆形或箱形)组成。
为减小挡水面积，桩均设置在腿柱内,排成圆形，桩顶与腿柱焊接，空隙内灌入水泥浆，以防止薄壁腿柱发生局部压屈，并使桩固定在腿柱下端。
施工时将塔架侧放并拖运就位,注入压舱水，使塔架直立,然后打桩，最后安装平台甲板。
在自然条件恶劣的深水区，目前多采用导管架和塔架的组合方式。
重力式平台①钢筋混凝土重力式平台。
依靠自身重量维持稳定的固定式海洋平台。
主要由上部结构、腿柱和基础三部分组成。
海洋平台结构设计ppt课件第四章--平台甲板结构及附属设施设计
b.当主梁在柱(桩)顶处断开，视其为简支梁
c.主梁上所受的荷载为各次梁的支座反力p加主梁自重荷载q。中间次梁施加 的支反力为ql,两边次梁施加的支反力为ql/2
d.当梁格采用等高连接，且
时，板四边支承于主梁和次梁上。板上的
均布荷载安等分角线分配给次梁和主梁。故主梁、次梁分别为承受集中荷载、
三角形荷载、梯形荷载，以及结构自重产生的均布荷载的连续梁和பைடு நூலகம்支梁。
2.结构内力分析方法：采用迭代法 将静荷载引起的内力与活荷载在最不利位置引起的内力相叠加，即可得到各截 面的最不利内力组合。
36
• 二、直升飞机甲板设计
对直升飞机甲板的总体要求： (1)具有足够的面积供直升飞机起落和装卸作业 (2)具有足够的强度去承受直升飞机降落时的冲击荷载
直升飞机甲板设计依据 ：
2)主梁截面选择
组合梁截面的选择是主梁设计的关键，具体步骤： a. 确定梁高h和腹板高度h0 b. 确定腹板厚度 c. 选择翼缘尺寸b1和t1 d. 组合梁的强度、整体稳定性、挠度验算
32 钢结构 Steel Structure
3)立柱截面选择 平台上部结构的立柱，除了承受轴向力外还受弯矩作用，故立 柱为偏心受压构件。通常设计成等截面实腹式柱。截面选择步骤： a. 截面尺寸选择 d. 强度、整体稳定性、刚度验算
40
• 三、栈桥设计
栈桥的作用： (1) 连接相邻两个平台的交通通道 (2)各种管道(原油管道、 饮用水管道、供用水管道、电线导管、通信线路、
26 钢结构 Steel Structure
1)梁格布置是梁格结构设计的关键
目的：合理地决定板、次梁、主梁的尺度、跨度、 间距，在满足使用要 求的前提下，使结构总用钢量最少
海洋工程各种平台分类与介绍
海洋工程各种平台分类与介绍下面图文并茂简单介绍下海洋平台分类、钻井船、喷我，海洋平台简单可以分为以下2大类（1）固定式平台：导管架式平台重力式平台（2）移动式平台：坐底式平台自升式平台索塔式平台SPAF平台FPSO SEVANG台，纯属胡扯，各位看官不要半潜式平台张力腿式平台第一个导管架平台Jacket），适用于浅近海。
导管架平台可以看作最原始，最直接的将钻井设备与海底连接起来的措施。
钢桩穿过导管打入海底，并由若干根导管组合成导管架。
导管架先在陆地预制好后, 拖运到海上安装就位，然后顺着导管打桩，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管之间的环形空隙里灌入水泥浆，使桩与导管连成一体固定于海底。
重力式（混凝土）钻井平台：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中被分隔为许多圆筒型的贮油舱和压载舱，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。
UR 1坐底式钻井平台是早期在浅水区域作业的一种移动式钻井平台。
平台分本体与下体（即浮箱），由若干立柱连接平台本体与下体，平台上设置钻井设备、工作场所、储藏与生活舱室等。
钻井前在下体中灌入压载水使之沉底，下体在坐底时支承平台的全部重量，而此时平台本体仍需高出水面，不受波浪冲击。
自升式钻井平台(Jack-up)又称甲板升降式或桩腿式平台。
这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力、器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到新的井位。
半潜式平台(Semi)是大部分浮体沉没于水中的一种小水线面的移动式平台，它从坐底式平台演变而来，由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。
此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接，在下体问的连接支撑一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力；平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。
船舶概论第五章：海洋平台设计(海洋平台介绍)
各种平台的特点（续9）
3、张力腿式平台
张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索链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。悬垂曲线链的特征之一是链的下端必须与水底相切，以保证锚柄 不会从水底抬起，这样就可保证锚的抓力。张力腿式平台也是采用锚泊 定位的，但与一般半潜式平台不同，其所用锚索是绷紧成直线的，不是 且悬垂曲线的，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。用的 锚是桩锚（即打入水底的桩作为锚用），或重力式锚（重块）等，不是 一般容易起放的转爪锚。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力可 依靠锚索向下的拉力来补偿，且此拉力应大于波浪产生的力，使锚索上 经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。
群柱式 桩基式 腿柱式
顺应式
张力腿式
海洋平台的分类（续2）
海上固定平台：一种借助于桩腿扩展基础或用其它 方法支撑于海底，而上部露出水面，为了预定目的 能在较长时间内保持不动的平台。 海上移动平台：指可根据需要从一个作业地点转移 到另一个作业地点的海上平台。它是海洋油气勘探、 开发的主要手段。除了钻井平台以外，生活动力平 台、作业平台、生产储油平台等也可以采用移动平 台的形式。
牵索塔平台
牵索塔平台由甲板、塔体、牵索系统三部分组 成。 塔体是一个类似导管架的空间钢架结构，用对 称布置的缆索将塔保持正浮状态。 遇到大幅值长周期的风暴波时，系统变软，较 大顺应性出现，因此，牵索塔平台比导管架平 台和重力式平台更适合于深水海域作业。
FPSO
浮式生产储油装置（Floating Production Storage and Offloading system，FPSO）， 是海洋石油工业集油气生产、储存、外输、生 活、动力于一体的海上油气处理大型设施，目 前已成为海上油气田开发的主流生产方式。 FPSO本身就是一艘大型的船舶，可以有舵，能 自航，也可以无舵，靠拖航就位。该装置通过 固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上， 可随风浪和水流的作用360°全方位地自由旋 转。
海上平台类型及结构--杨炳华
导管架设计
导管架运输
导管架下水
导管架就位
典型海上平台介绍
桩：
导管架依靠桩固定于海底，它有主桩式，即所有的桩均由主腿内打入， 也有裙桩式，即在导管架底部四周布置桩，裙桩一般是水下桩。
裙桩式
甲板
立柱 底座
典型海上平台介绍
3、顺应型平台
顺应型平台指在海洋环境载荷作用下，围 绕支点可发生允许范围内某一角度摆动的深 水采油平台。这种平台是一种细长的框架结 构，沿高度方向的横截面一般不变，井槽在 平台的中部，其下端依靠重力基座坐落于海 底或是依靠支柱加以支撑，桁架的四周用钢 索、锚链和锚所组成的锚泊系统加以牵紧独立腿式 沉垫式 自升式 牵索塔式
张力腿式
典型海上平台介绍
1、导管架式平台
桩基式固定平台中最多的是导管架式平台，是目前海上油气生产中应用 最多的结构形式。主要由导管架、桩、导管架帽和甲板模块4部分组成。有 时，导管架帽和甲板模块合二为一，这时仅为3部分。
典型海上平台介绍
导管架：钢质桁架结构，由大直径、厚壁的低合金钢管焊接而成，钢桁
海上平台 类型及结构
杨炳华
有限湛江
海上平台 offshore platform
海上钻井、采油、 油气水处理等活动 提供生产和生 活设施的 构筑物。
海上平台类型有哪些？ 他们的结构是 怎样的？
海上平台类型
按用途： 钻井平台、井口平台、生产处理平台、储油平台、生活平台等。
井口平台：
简易采油、 采气平台， 计量后输送 至中心平台 或FPSO处理
课程回顾
重力式平台
海上平台的分类
最新海洋平台简介
海洋平台简介
海洋平台概述
海洋平台是用于海上油气资源勘探、开发的移动式、固定式平台 等统称。利用海洋平台可以在海上进行钻井、采油、集运、观测、 导航、施工等活动。
2021/1/21
2
固定式平台
固定式钻井平台通常是固定一处不能整体移动。固定式平台的下部由 桩、扩大基脚或其他构造直接支撑并固着于海底。
混凝土重力式平台：这种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支柱支撑着甲板结构，在平 台底部的巨大基础中别分隔为许多圆筒形的贮油舱和压载舱，这种 平台的重力可达数十吨，正是依靠自身的巨大重量，平台直接置于 海底。
2021/1/21
9
钢质导管架式平台：这种平台是通过打桩将方法固定于海底，他 是海上油田使用很广泛的一种平台。钢质导管架平台自1947年第 一次被用在墨西哥湾6m深的海域以来，发展十分迅速，1978年其 工作水深已经达到312m。据报道高度486m的巨型导管架式平台安 置与墨西哥湾411m水深的海域内。
设计: Forex Neptune & IFP Pentagone 85 建造: 1973 ~ 1975年 水深 / 钻井深度:1200/7500m 可变载荷: < 3,000 s/tFra bibliotek2021/1/21
15
第三代半潜平台
设计: F&G Enhanced Pacesetter 建造: 20世纪80年代初期到中期 水深 / 钻井深度:450~1050/7500m 可变载荷: < 4,000 s/t
BlueWater 钻井公司拥有的Rig NO. 1 半潜式平台为4立柱结构， 该平台为Shell 公司设计。
海洋平台
《海岸工程学》课程结业论文——海洋平台结构型式发展过程及导管架平台设计需要计算的内容一、海洋平台结构的分类海洋平台是一种海洋工程结构物, 它为开发和利用海洋资源提供了海上作业与生活的场所。
随着海洋开发事业的迅速发展, 海洋平台得到了广泛的应用, 如海底石油和天然气的勘探与开发、海底管线铺设、海洋波浪能的利用、建造海上机场及海上工厂等。
目前应用海洋平台最为广泛的领域当属海上油气资源的勘探与开发。
用于海上油气资源勘探与开发的海洋平台按功能划分主要分为钻井平台和生产平台两大类, 在钻井平台上设有钻井设备, 在生产平台上则设有采油设备。
若按结构型式及其特点来划分, 海洋平台大致可分为三大类固定式平台、移动式平台和顺应式平台。
1．固定式平台固定式平台靠打桩或自身重量固定于海底, 目前用于海上石油生产阶段的大多数是固定式平台, 它又可分为桩式平台和重力式平台两个类别。
桩式平台通过打桩的方法固定于海底, 其中的钢质导管架平台是目前海上使用最广泛的一种平台；而重力式平台则是依靠自身重量直接置于海底, 这种平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础沉箱, 由三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构。
2．移动式平台移动式平台是一种装备有钻井设备, 并能从一个井位移到另一个井位的平台, 它可用于海上石油的钻探或生产。
移动式平台可分为坐底式平台、自升或平台、钻井船和半潜式平台四个类别。
坐底式平台一般用于水深较浅的海域, 工作水深通常在60米以内；自升式平台具有能垂直升降的桩腿, 钻井时桩腿着底, 平台则沿桩腿升离海面一定高度, 移位时平台降至水面, 桩腿升起, 平台就像驳船可由拖轮把它拖移到新的井位。
自升式平台的优点主要是所需钢材少, 造价低, 在各种情况下都能平稳地进行钻井作业, 缺点是桩腿长度有限, 使它的工作水深受到限制, 最大的工作水深约在120米左右；钻井船是在船中央设有井孔和井架, 它靠锚泊系统或动力定位装置定位于井位上。
海洋平台——半潜式
平台宽度2倍，波峰位于平台中心）
5.平台满载、静水、半潜吃水、横浪（波长为 平台宽度2倍，波谷位于平台中心）
6.平台满载、拖航吃水、斜浪（波长为平台对 角线长）
7.平台坐沉海底。
三、半潜式平台结构
半潜式平台种类有多种，其主要差别在于 水下浮体的式样和数目。按照下体式样， 大体上可分为浮箱式和下体式两类。
1962年诞生第一座半潜式平台，它由稳定 立柱的坐底式平台改建而成；80年代是半 潜平台的繁荣期；截止2008年初，包括在 建的41艘新一代平台，全世界拥有半潜式 平台208艘。
半潜式平台
从第一座到现在，半潜式平台共经历了六代的变 化，现在世界主流的第五、六代半潜式平台工作 水深最大已达2500—3000m。
Harbin Engineering University
船舶与海洋工程结 构物构造
船舶工程学院 邓忠超
第十一章 半潜式平台
介绍 结构组成：平台主体、立柱结构、撑杆结
构、下船体结构、锚泊系统 典型节点
一、半潜式平台介绍
半潜式平台是浮动型的移动式平台，其稳 性主要靠稳性立柱，也称为立柱稳定平台。
浮箱式一般将几根立柱布置在同一圆周上， 每一根立柱下方设一个下体，称为浮箱。
下体式一般分双下体和四下体两种，下体 沿纵向对称地布置于平台的左右。
ห้องสมุดไป่ตู้ 1、平台主体结构
勘探3号 平台主体 示意图
2、立柱结构
从外形分为圆立柱和方立柱、等截面立柱和变截 面立柱。立柱大多是等截面圆立柱。
从立柱粗细上分为起稳定作用的粗立柱和只起支 撑作用的细立柱。
我国目前拥有半潜式平台5艘，包括自行设计建造 的一艘，其余四艘均从国外进口。 中海油：南海2号、南海5号、南海6号，工作 水深200—350m。 中石化：勘探3号，自行设计建造，工作水深 35—200m；勘探4号，从国外购买，并且一直在 国外使用。
浅谈海洋平台的类型及发展
浅谈海洋平台的类型及发展海洋平台是在海上进行采油、集运、观测、导航、施工等活动的基础性设施。
海洋平台板主要用于制造海上采油钻井，是海上生产作业和生活的基地。
随着国家海洋科技逐渐走向深海，海洋平台结构的研究和建设越来越受到国内外科研机构和产业集团的重视。
本文重点介绍海洋平台的结构类型及其发展概况。
标签：海洋平台；类型；发展0 引言21世纪以来，随着中国经济的快速发展，石油消费日益增加，采取有效措施开发海底油田保障油气供给十分必要。
海洋平台由于功能强大，适用于多种水深和多种环境，在国内外海洋油气资源开发活动中得到广泛应用，已经成为未来海洋工程领域的一大发展趋势，研究、开发、制造海洋平台具有十分重要的意义。
1 海洋平台的分类海洋平台的类型很多，按运动方式大体可以分为固定式、活动式和半固定式。
（1）固定式海洋平台。
固定式平台通常由混凝土和钢结构直接锚定在海底来支撑为钻探设备、生产设施和居住区提供空间的上甲板。
其结构也有多种不同形式：导管架型、塔架型、钢筋混凝土重力式、钢重力式等。
其优点在于整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强。
缺点是机动性能差，一经下沉定位固定，则较难移位重复使用。
被广泛应用于海洋石油开发中，特别是在水深520m内的浅海石油开发中占据主导地位。
（2）活动式海洋平台。
活动式平台浮于水中或支承于海底，可以在不同井位之间移动，按支承情况可分为着底式和浮动式两类。
它是为适应勘探、施工、维修等海上作业必须经常更换地点的需要而发展起来的。
现有的活动式平台又可分为坐底式、自升式、半潜式等多种不同结构型式。
由于机动性能好，故一般均用于钻井。
（3）半固定式海洋平台。
半固定式平台既能固定在深水中，又可以移动，新型的张力腿式平台和拉索塔式平台即属此类。
其上部结构是浮体，通过收紧锚固在海底的缆索张紧固定。
这种平台用料少，工作水深大，适用于大深度水域，是近年来发展起来的新结构型式，具有明显的优点。
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深 水 工 程 技 术 研究中 心 Deepwater Engineering Research Center
海洋平台结构形式概述
邓忠超 2010.4. 9
单桩柱坐底式钻井平台
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海洋平台结构形式概述
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海洋平台结构形式概述
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3.海洋平台的分类
1)按运动方式，可分为固定式与移动式两大类
海洋平台结构形式概述
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Offshore Production – Variety of Platform Types
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钻井平台
1、坐底式钻井平台 坐底式钻井平台是早期在浅水区域作业的一种移动式钻井平 台。平台分本体与下体，由若干立柱连接平台本体与下体，平台 上设置钻井设备、工作场所、储藏与生活舱室等。钻井前在下体 中灌入压载水使之沉底，下体在坐底时支承平台的全部重量，而 此时平台本体仍需高出水面，不受波浪冲击。在移动时，将下体 排水上浮，提供平台所需的全部浮力。如属自航者，动力装置都 安装在下体中。坐底式的工作水深比较小，愈深则所需的立柱愈 长，结构愈重，而且立柱在拖航时升起太高，容易产生事故。由 于坐底式平台的工作水深不能调节，已日渐趋于淘汰。
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2、自升式钻井平台 自升式钻井平台是由一个上层平台和数个能够升降的桩腿所 组成的海上平台。这些可升降的柱腿能将平台升到海面以上一定 高度，支撑整个平台在海上进行钻井作业。这种平台既要满足拖 航移位时的浮性、稳性方面的要求，又要满足作业时着底稳性和 强度的要求，以及升降平台和升降桩腿的要求。 由于自升式平台可适用于不同海底土壤条件和较大的水深范 围，移位灵活方便，便于建造，因而得到了广泛的应用。目前， 在海上移动式钻井平台中它仍占绝大多数。
桩式
固定式
重力式 海洋平台 浮式
群柱式 桩基式 腿柱式
船式 半潜式
移动式
坐底式
坐底式 自升式
独立腿式
沉垫式
顺应式
牵索塔式
张力腿式
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海洋平台结构形式概述
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2)按功能，海洋平台的分类有钻井平台、生产平台、
生活平台、储油平台、近海平台等。
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施工方式，使步上工作量减少。平台设于导管架的顶部，高于作业区 的波高，具体高度须视当地的海况而定，一般大约高出4-5m，这样可
避免波浪的冲击。桩基式平台的整体结构刚性大，适用于各种土质，
是目前最主要的固定式平台。但其尺度、重量随水深增加而急骤增加， 所以在深水中的经济性较差。
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地区
墨西哥湾
海湾
巴西 1997年 储量达
169亿桶
地区
非洲
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2.海洋平台需要具有哪些功能?
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4、牵索塔式平台
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牵索塔式平台是一瘦长的桁架结构，其下端依靠重力基座坐落于
海底或是依靠支柱加以支撑，其上端支承作业甲板。桁架的四周用钢
索、重块、锚链和锚所组成的锚泊系统加以牵紧，使它能保持直立状 态。由于这种平台是由锚泊系统牵紧的，它在小风浪时仅发生微幅摆 动；风浪大时，由于桁架结构摆动幅度大，会把重块拉得离开海底， 从而要吸收掉风浪的一部分能量，因此平台仍可维持在许可范围内摆 动。这种平台结构简单，构件尺寸小，故所受到的风、浪、流的作用 力也小。这种平台能适用于300～600m水深的海域。但若水深超过600 米，则由于要提高桁架的抗弯能力，建造时所耗用的材料会大大增加，
Trend – Moving into Deeper Water
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里海地区
阿塞拜疆（50%） 哈萨克斯坦和 土库曼斯坦（30%-40%） 北海地区 （产量最多） 远东
Early Last Century - Summerland, California
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Beginning of the Offshore Industry
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3、半潜式钻井平台 半潜式钻井平台，又称立柱稳定式钻井平台。它是大部分浮 体沉没于水中的一种小水线面的移动式钻井平台，它从坐底式钻 井平台演变而来，由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。此外， 在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑 与斜撑连接，在下体问的连接支撑一般都设在下体的上方，这样， 当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力；平台上设有 钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。平台本体高 出水面一定高度，以免波浪的冲击。下体或浮箱提供主要浮力， 沉没于水下以减小波浪的扰动力。平台本体与下体之间连接的立 柱，具有小水线面的剖面，主柱与主柱之间相隔适当距离，以保 证平台的稳性，所以又有立柱稳定式之称。
口的增长和陆地资源因加速开采
而日渐枯竭，海洋资源的开发、 海洋环境的保护与利用已成为世
界各国普遍关注的问题。
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Early Last Century - Huntington Beach, California
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海洋平台结构形式概述
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海洋平台结构形式概述
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生产平台
1、重力式采油平台
它一般都足钢筋混凝土结构，作为采油、贮存和处理用的大型 多用途平台，它由底部的大贮油罐、单根或多根立柱、平台甲板和 组装模块等部分组成，规模较大的，可开采几十口井，贮油十几万 吨，平台的总重量可高达数十万吨。各类平台，根据作业要求，配 备相应的采油，处理及生活等设施。
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平台是进行海上钻井与采油作业的一种海洋工程结构。海洋平台一
般都高出海面，能够避免波浪的冲击。型式有三边形、四边形或多 边形。上下两层甲板或单层甲板面供安装、储存钻井或采油设备用。
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Offshore Mobile Drilling Rigs
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海洋平台结构概述
邓忠超
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1.为什么我们需要海洋平台?
当今世界面临着人口、资 源和环境三大问题。随着世界人
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2、导管架式平台
邓忠超 2010.4. 9
桩基式平台用钢桩固定于海底。钢桩穿过导管打入海底，并由若 干根导管组合成导管架。导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安装 就位，然后顺着导管打桩，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管之