海洋平台种类
平台种类

海洋工程概述作者:鲍柏文章来源:工学新闻网制作中心点击数:2771 更新时间:2006-8-10 12:50:21 热荐★★★主要内容一般认为海洋工程的主要内容可分资源开发技术与装备设施技术两大部分。
其中,资源开发技术主要包括:深海矿物勘探、开采、储运技术;海底石油、天然气钻探、开采、储运技术;海水资源与能源利用技术,包括淡化、提炼、潮汐、波力、温差等;海洋生物养殖、捕捞技术;海底地形地貌的研究等。
而装备设施技术主要包括:海洋探测装备技术,包括海洋各种科学数据的采集、结果分析,各种海况下的救助、潜水技术;海洋建设技术,包括港口、海洋平台、海岸及海底建筑;海洋运载器工程技术,包括水面(各种船舶)、半潜(半潜平台)、潜水(潜器)、水下(水下工作站、采油装置、军用设施等)设备技术等。
主要种类随着海运、海防、海洋开发事业的发展,各类海洋工程设施应运而生。
主要的海洋平台的种类如下:海洋平台:(1)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图片选摘图1、海洋平台系统桩式平台是由承台(上部甲板)和桩基构成,按桩的材质又分为木桩平台、钢桩平台和钢筋混凝土桩平台。
20世纪40年代末出现了导管架平台,它是先在陆上用钢管焊成一个锥台形空间框架,然后驳运或浮运至海上现场,就位后将钢桩从导管内打入海底,再在顶部安装甲板而成。
70年代出现的塔架平台,是由一个垂直的导管架和若干组底桩构成,底桩沿导管架外围打入海底。
桩式平台已广泛应用于建造海上码头、灯塔、雷达台、水文气象观测站等。
其中导管架平台和塔架平台则多用于钻采海底石油或天然气。
这种结构的主要优点是波浪及水流荷载小,但造价随水深成指数倍增长,使用水深受限制。
绷绳式平台亦称系索塔平台,是将一个预制的钢质塔身安放在海底基础块上,四周用钢索锚定拉紧而成。
它适用于水深较大的海域。
重力式平台是靠平台自身重量稳坐在海底坚实土层之上。
海上平台类型及其开发模式简要分析参考资料
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海上平台类型及其开发模式简要分析——海船三班郑渊(一)、综述海洋钻井平台(drilling platform)是主要用于钻探井的海上结构物。
平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备,以及安全救生和人员生活设施,是海上油气勘探开发不可缺少的手段。
主要分为移动式平台和固定式平台两大类。
其中按结构又可分为:(1)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、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台(二)、简要分析1、移动式平台a)坐底式平台坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳,适用于河流和海湾等30m以下的浅水域。
坐底式平台有两个船体,上船体又叫工作甲板,安置生活舱室和设备,通过尾郡开口借助悬臂结构钻井;下部是沉垫,其主要功能是压载以及海底支撑作用,用作钻井的基础。
两个船体间由支撑结构相连。
这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水,使其着底。
因此从稳性和结构方面看,作业水深不但有限,而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。
所以这种平台发展缓慢。
然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域,潮差大而海底坡度小,对于开发这类浅海区域的石油资源,坐底式平台仍有较大的发展前途。
80年代初,人们开始注意北极海域的石油开发,设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。
目前已有几座坐底式平台用于极区,它可加压载坐于海底,然后在平台中央填砂石以防止平台滑移,完成钻井后可排出压载起浮,并移至另一井位。
图为胜利二号坐底式平台。
b) 自升式平台自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成,平台能沿桩腿升降,一般无自航能力。
工作时桩腿下放插入海底,平台被抬起到离开海面的安全工作高度,并对桩腿进行预压,以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
完井后平台降到海面,拔出桩腿并全部提起,整个平台浮于海面,由拖轮拖到新的井位。
1953年美国建成第一座自升式平台,这种平台对水深适应性强,工作稳定性良好,发展较快,约占移动式钻井装置总数的1/2。
海洋平台图文并貌介绍
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海洋平台海洋平台概述海洋平台是在海洋上进行作业的场所,是海洋石油钻探与生产所需的平台。
海洋平台从功能上分有钻井平台、生产平台、生活服务平台、储油平台等。
从型式及原理上分有,桩基式、坐底式、重力式、自升式、半潜式、张力腿式、竖筒平台等多种,桩基式、坐底式、重力式平台用于浅水海域,而从世界范围来讲浅水海域的海洋油气资源已很有限,各国和石油公司已将目光瞄准深海油田,自升式、半潜式、张力腿式、竖筒式等类型的海洋平台成为目前海洋工程领域的热点,下面主要介绍这四种类型的平台。
1 自升式钻井平台Jack-up Platform(Self-elevating Platform)自升式平台由平台体和可以升降的桩腿组成,作业时桩腿支撑在海底,平台升起离开水面一定高度,因此只有桩腿受到波浪和海流的作用,受到的外界负荷较小。
自升式平台的作业水深按作业水域的要求确定,但通常不超过90m。
大多数自升式平台是非自航平台。
拖航时,平台浮在水面上,桩腿高高升起,此时平台如同一艘驳船,应符合各种规则、规范对非自航船舶在海上拖航时,包括完整稳性和破舱稳性及干舷等各种要求。
到达井位后,桩腿下降插入海底,平台升起,进行钻井作业。
现今的自升式平台桩腿数为3根或4根,深水平台采用3条桁架式桩腿。
自升式平台的升降结构主要有两种型式,即液压插销式升降结构和齿轮条式升降结构。
自升式平台的布置与其形状有关,三角形平台的井架总是布置在某一边的中部,而生活区布置在与该边相对的角端,直升机平台则设在靠近生活区附近,矩形平台则将井架与生活区布置在相对的两端边处。
井架及其底座通常为可移动式,拖航时移至平台中间以减少平台的纵倾。
新型的自升式平台,有的将井架及其底座设置在伸至平台外面的悬臂梁上。
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,拖船可以轻松把它从一个地方拖移到另一个地方,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。
海洋平台概述
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Rig Name: GSF Arctic III Delivery Year:1984 Water Depth:1800ft Drilling Depth:25,000ft Semi-sub Generation: 3 海O洋w平ne台r:概Tr述ansocean Inc.
Rig Name: Ocean Baroness Year Built:1973 Upgrade:2001-Keppel FELS Water Depth:6500ft Drilling Depth:35,000ft Owner: Diamond Offshore
海洋平台概述
• 2. 移动式平台又称活动平台,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。现有的活动平台分坐底式、自升式、半 潜式、船式、牵索塔、张力腿式等等很多种不同的 结构形式。由于机动性能好,故一般均用于钻井。
海洋平台概述
2.1 钻井船
钻井船是设有钻井设备,能在水面上钻井和移位的船,也属于移动式(船式)钻井装 置。较早的钻井船是用驳船、矿砂船、油船、供应船等改装的,现在已有专为钻井设 计的专用船。目前,已有半潜、坐底、自升、双体、多体等类型。钻井船在钻井装置 中机动性最好,但钻井性能却比较差。钻井船与半潜式钻井平台一样,钻井时浮在水 面。井架一般都设在船的中部,以减小船体摇荡对钻井工作的影响,且多数具有自航 能力。钻井船在波浪中的垂荡要比半潜式平台大,有时要被迫停钻,增加停工时间, 所以更需采用垂荡补偿器来缓和垂荡运动。钻井船适于深水作业,但需要适当的动力 定位设施。钻井船适用于波高小、风速低的海区。它可以在3000~4000 m水深的海底 上进行探查,钻深可达到10000多米,掌握海底油、气层的位置、特性、规模、贮量, 提供生产能力等 。
海洋平台简介培训资料
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自升式平台:自升式平台又称甲板升降式桩腿平台,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桩腿,钻井时桩腿着底,平台则沿桩腿升离 一定高度;移位时平台降至海面,桩腿升起,平台就像驳船,可 由拖轮将其拖到新的井位。
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浮筒结构有浮箱和下浮体两种形式:(1)浮箱结构是一个水密 的圆台或其他形状的箱体,放置在立柱下面,彼此互不相连,三 角形半潜平台和五角形半潜平台采用浮箱结构多。(2)下浮体结 构一般有平行浮体和组合浮体两种,平行浮体多为两个,也有四 个或多个平行浮体。平行浮体多为矩形或圆角矩形横剖面纵骨架 式壳体结构。下浮体就是由若干个纵横舱壁及外壳板架组成水密 壳体。
是由坐底式演变而来。半潜式和坐底式平台统称支柱稳定式钻井 装置。坐沉在海底的称坐底式(可沉式),浮在水中的称半潜式。
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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。
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半潜平台简介
半潜式平台主要由上层平台结构、支持结构、浮筒结构组成。
上层平台布置着所有的钻井机械、平台操作设备、物资贮备和 生 活设施,上层平台通常承受甲板载荷在3000~6000t,加上风、 浪、流作用,立柱之间相互作用力。
半潜平台用沉垫提供浮力,漂浮在海中通过支撑结构支撑平台 上部结构,半潜平台支撑结构大都为立柱式。
海洋平台的结构设计与分析
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海洋平台的结构设计与分析在人类探索和利用海洋资源的进程中,海洋平台扮演着至关重要的角色。
从石油和天然气的开采,到海上风力发电,再到海洋科学研究,海洋平台为各种活动提供了稳定的工作场所。
而其结构设计的合理性和科学性,直接关系到平台的安全性、可靠性以及经济性。
海洋平台所处的环境极为恶劣,要承受海浪、海流、海风等多种海洋动力荷载的作用,同时还要面临海水腐蚀、海洋生物附着等问题。
因此,在进行海洋平台的结构设计时,必须充分考虑这些因素。
首先,从平台的类型来看,常见的海洋平台主要包括固定式平台和移动式平台两大类。
固定式平台如导管架平台,通常用于浅海区域的油气开采。
其结构由打入海底的钢质导管架和上部的工作平台组成,具有稳定性高、成本相对较低的优点。
而移动式平台,如半潜式平台和自升式平台,则更适用于深海作业。
半潜式平台通过半潜在海水中,利用水的浮力和自身的结构特点来保持平衡,能够在较深的海域进行作业。
自升式平台则通过桩腿的升降来适应不同的水深,具有灵活性强的特点。
在结构设计中,材料的选择是关键之一。
由于海洋环境的腐蚀性,通常会选用具有良好耐腐蚀性的高强度钢材。
同时,为了提高平台的使用寿命,还会采用各种防腐措施,如涂层防护、阴极保护等。
平台的结构形式也需要精心设计。
例如,导管架平台的导管架结构要能够承受巨大的竖向和水平荷载,其节点的连接方式和强度至关重要。
而对于半潜式平台,其浮体的形状和尺寸、立柱的数量和布置等都会影响平台的稳定性和运动性能。
在进行结构分析时,要综合运用多种方法和技术。
有限元分析是一种常用的手段,通过将平台结构离散为有限个单元,建立数学模型,能够准确地计算出平台在各种荷载作用下的应力、应变和位移情况。
此外,还会进行动力分析,考虑海浪、风等动力荷载的作用,评估平台的振动特性和疲劳寿命。
海洋平台的结构设计还要充分考虑施工的可行性和便利性。
施工过程中的起重能力、运输条件等都会对平台的结构形式和构件尺寸产生限制。
海洋平台结构振动控制
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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
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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
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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。
《海洋平台设计》课件
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总结词
浮式、自重轻、钢材、适用于深水
VS
详细描述
浮式海洋平台是一种浮体结构,上部结构 通常采用钢材制造,自重较轻,适用于深 水海域。其设计需要考虑风、浪、流等自 然条件的影响,同时要保证平台的稳定性 、强度和安全性。浮式海洋平台可以通过 锚链或浮筒等方式进行固定,具有较高的 灵活性,适用于不同海域条件下的使用。
06
海洋平台设计发展趋势与展望
数字化设计技术的应用
数字化建模
使用计算机辅助设计(CAD)软件进行建模,提 高设计效率和准确性。
虚拟现实技术
利用虚拟现实技术进行海洋平台设计的可视化展 示,方便设计师和客户进行交流和评估。
数字孪生
通过数字孪生技术,实现对海洋平台的全生命周 期管理,包括设计、建造、运营和维护。
案例二:重力式海洋平台设计
总结词
固定式、重力支撑、混凝土、适用于浅水
详细描述
重力式海洋平台是一种固定式海洋平台,依靠自身重量稳定地支撑在海底,上部结构通常采用混凝土材料。这种 平台适用于浅水海域,设计时需要考虑海底地质条件、自然环境等因素,同时要保证平台的结构安全性和稳定性 。
案例三:浮式海洋平台设计
概述 美国海洋平台设计规范与标准是 指在美国范围内被广泛接受和应 用的海洋平台设计规范和标准。
ABS规范与标准 ABS规范与标准是美国船级社制 定的海洋平台设计规范,包括《 海洋平台结构设计》、《海洋平 台机械设计》等。
分类 美国海洋平台设计规范与标准主 要分为两类,即美国石油学会( API)和美国船级社(ABS)。
《海洋平台设计》课件
汇报人: 日期:
目录
• 海洋平台概述 • 海洋平台设计基础 • 海洋平台设计流程 • 海洋平台设计规范与标准 • 海洋平台设计案例分析 • 海洋平台设计发展趋势与展望
海洋平台生产地区概况

海洋平台:(1)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1.钻井模块既可以放到固定平台上,也可以采用移动式平台,,但是上部模块价格比较贵,一套要好几亿美元以上,所以一般都可以移植到移动式上面,一般是打一枪换一个地方。
半潜式钻井平台是由座底式平台发展而来。
到目前为止,半潜式钻井平台已经经历了第一代到第六代的历程。
自升式钻井平台现在大多改造时都采取了悬臂梁结构。
关于钻井船,在中国海域好象还没有一艘浮式钻井船(这里面不是技术原因,是地缘政治,固定式的好说话)。
2.固定平台包括导管架固定平台、深水顺应塔固定平台、混凝土固定平台等。
由于混凝土平台自重很大,对地基要求很高,使用受到限制。
导管架平台使用水深一般小于300m,世界上大于300m水深的导管架平台仅7座。
3. 浮式平台包括张力腿平台(TLP)、浮筒式平台(SPAR)、半潜式平台(SEMI)等,需要结合SCR等深海立管和水下生产系统等进行生产。
国外生产这东西的船厂:Aker, Bingo, Ensco, Friede&Goldman, GVA ,Marine structure consultants,National-well, Vacro,这些公司多数在美国(特别是休斯顿,设计人员中很大一部分来自SJTU,还有比如Ocean Dynamics China,就是交大毕业的Jim li 开的公司)不过平台建造一般都在新加坡等地从2003~2007年的5年间,在墨西哥湾、西非近海等海域,全世界将共有116艘浮式生产储油卸油系统投入工作,其中浮船式FPSO 77艘,TLP平台16艘,Spar 平台13艘,半潜式采油平台10艘。
据《Offshore》统计,截至2005年8月,全世界有FPSO(包括新建和改装)总计145 艘。
其中新建(包括已建、在建以及还处于订单状态)的69艘FPSO大部分都是由韩国、中国、日本、新加坡这4国承担,在已知建造船厂的43艘FPSO 中,4国共占了35艘,接近81.4%。
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-30题答案

海洋平台-30题答案(总8页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--红字的为待完善或不确定的1.海洋平台按运动方式分为哪几类列举各类型平台的代表固定式平台导管架平台活动式平台着底式平台(坐底式平台、自升式平台)漂浮式平台(半潜式平台、钻井船)。
半固定式平台牵索塔式平台(Spar):张力腿式平台( TLP):2.海洋平台有哪些类型各有哪些优缺点固定式平台优点: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:机动性能差, 较难移位重复使用活动式平台优点:机动性能好缺点:整体稳定性较差,对地基及环境条件有要求半固定式平台优点:适应水深大,优势明显缺点:较多技术问题有待解决3.设计半潜式平台的关键技术有哪些总体设计技术、系统集成技术、钻井系统集成与钻井设备技术、平台定位技术、结构强度与疲劳寿命分析技术、平台制造技术等。
(深水半潜式)4.设计SPAR平台的关键技术有哪些目前对Spar平台的研究主要集中在平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、垂荡板和侧板的设计研究以及平台主体与系泊系统、平台构件之间的相互作用的耦合分析,同时,浮力罐与支架间的碰撞问题近年来也成为研究的热点问题之一5.海洋平台的设计载荷分为哪三类各类载荷的定义使用荷载:平台安装后,在整个使用期间,平台受到的除环境荷载以外的各种荷载。
环境荷载:由海洋的风、波浪、海流、海冰和地震等水文和气象要素在海洋平台上引起的荷载。
施工荷载:平台在施工期间所受到的荷载,是发生在建造、装船、运输、下水、安装等阶段的暂时性荷载。
6.在导管架平台建造过程中常见的施工措施有哪些吊装力:平台预制和安装过程中对平台组件的起吊力。
装船力:直接吊装&滑移装船,强度&稳性校核。
运输力:驳船装运&浮运,支撑力&拖航力。
下水力和扶正力:导管架平台安装。
安装期地基反力:地基的支撑力。
7.在海洋平台服役的过程中使有载荷有哪些同下8.试分析活动载荷和固定载荷有哪些固定荷载:作用在平台上的不变荷载,当水位一定时荷载为一定值。
海上平台修建方案

海上平台修建方案背景介绍海上平台是指在海洋中修建的人工平台,广泛应用于海洋资源开发、海洋科学研究和海洋工程建设等领域。
海上平台的修建需要考虑多个因素,包括海洋环境条件、平台结构设计、施工工艺等。
本文将为大家介绍海上平台的修建方案。
海上平台的分类海上平台根据其用途和结构形式的不同,可以分为以下几种类型:1.石油钻井平台:主要用于海上石油开采和钻井作业。
2.海洋科学研究平台:用于海洋科学研究、海洋环境观测和气候监测等。
3.海上风力发电平台:用于利用海洋风能进行发电。
4.海上港口码头平台:用于海洋货运和船舶停靠。
海上平台的修建方案环境评估与选址在修建海上平台之前,需要进行详细的海洋环境评估,确定平台修建的可行性。
评估内容包括海洋水文、海洋地质、海洋生态等方面的调查分析。
选择合适的平台选址,考虑到水深、海流、风浪、海底地质等因素。
同时,还需注意与沿岸周边环境的协调。
平台结构设计平台结构设计是海上平台修建的重要环节,需根据平台类型和使用需求进行设计。
常见的平台结构包括浮式平台、半潜式平台和固定式平台。
浮式平台一般由浮筒和上部建筑物组成,适用于较浅海区的平台修建;半潜式平台通过水下部分浸没固定在海底,适用于中等水深的海域;固定式平台则通过桩基等方法直接固定在海底,适用于深水区域。
施工工艺海上平台的施工工艺通常分为以下几个步骤:1.土建施工:包括平台基础的建设,可以选择灌注桩、钢柱桩等形式进行固定。
2.上部建筑物的安装:根据平台类型,将平台上部建筑物进行装配,例如石油钻井平台需要安装钻井设备和生活设施。
3.浮筒或半潜式平台的沉放或浮起:浮式平台需要通过浮筒的充水和放水来控制其浮沉;半潜式平台通过调整浮力和重力的平衡来实现沉放和浮起的过程。
4.环境保护和安全设施的建设:修建海上平台还需设置相应的安全设施,包括消防设备、应急救生设备等,同时要注意防止对海洋生态环境的影响。
平台使用与维护海上平台建成后,需要进行使用和维护。
[交通运输]海洋平台强度
![[交通运输]海洋平台强度](https://img.taocdn.com/s3/m/e6d39b300622192e453610661ed9ad51f01d548a.png)
海洋平台强度Harbin Engineering UniversityHarbin Engineering University海底石油的开采过程包括钻生产井、采油气、集中、处理、贮存及输送等环节。
海上石油生产与陆地上石油生产所不同的是要求海上油气生产设备体积小、重量轻、高效可靠、自动化程度高、布置集中紧凑。
一个全海式的生产处理系统包括:油气计量、油气分离稳定、原油和天然气净化处理、轻质油回收、污水处理、注水和注气系统、机械采油、天然气压缩、火炬系统、贮油及外输系统等。
海类洋平台分类供海上钻生产井和开采油气的平台主要有:固定式采油气平台:其形·有桩式平台(如导管架平台)、牵索塔式平台、重力式平台(钢筋混凝土重力式平台、钢筋混凝土结构混合的重力式平台)。
浮式采油气平台:其形式又分:a.可迁移式平台(又称活动式平台),如坐底式平台(也称沉浮式平台)、自升式平台、半潜式平台和船式平台(即钻井船)。
b.不迁移的浮式平台,如张力腿平台、铰接式平台。
绪论一、海洋平台的主要类型平台移动式固定式坐底式自升式半潜式浮船式导管架式重力式张力腿式牵索塔式返回三角形坐底式平台单立柱坐底式平台返回返回返回上图所示为半潜式平台的几种形式。
返回返回返回二、几种典型平台的结构组成 自升式平台:平台主体;桩腿(圆柱|桁架);升降机构半潜式平台:上层平台;下浮体(或浮箱);立柱和撑杆导管架平台:上部结构;导管架;桩三、海洋平台作业的特点1. 处于恶劣的海洋环境之中,所受的外载荷复杂2. 作业状态的多样性(多工况)3. 恶性事故率较高四、平台结构强度的分析方法1. 环境载荷的特点——动态,随机2. 强度分析方法(1) 设计波法(确定性方法)(2) 设计谱法(概率方法)第一章环境载荷§1.1平台载荷的分类{平台载荷使用期间建造期间:{环境载荷工作载荷施工载荷1. 环境载荷——直接(风、浪、流、冰、地震),间接(锚泊力)返回2. 工作载荷静力载荷:恒定载荷(结构设备重量)可变载荷(压载水,钻井器材)活动载荷(移动设备的重量)动力载荷(例如钻机运转、起吊时的动载荷,直升机着降引起的冲击载荷)返回3. 施工载荷——建造施工,海上吊装返回§1.2 风载荷一、风载荷(水平风力)的计算公式风对结构的作用力:沿着风速方向---水平风力垂直风速方向---升力⎩⎨⎧=⋅⋅⋅=22100V P C C A P F s h ρ二、设计风速与受风投影面积的确定1. 设计风速V:作业海区的统计资料+规范的有关规定2. 投影面积A:封闭结构或透空结构(桁架)三、脉动风压的影响(动力效应)sh C C A P F ⋅⋅⋅⋅=0ββ=145175.~.§1.3 波浪载荷一、波浪理论的选择1. 几种重要的波浪理论2. 各种波浪理论的适用范围3. 选择波浪理论的主要依据1. 几种重要的波浪理论(1) 艾里(Airy)波:深水和浅水中的微幅波,线性理论(波峰波谷形状对称)(2) 斯托克斯(Stokes)高阶波:深水中的有限幅波,非线性理论(波谷形状较平坦)(3) 椭圆余弦波:浅水中的有限幅波,非线性理论(4) 孤立波:极浅水中的有限幅波,非线性理论返回2. 各种波浪理论的适用范围(水深h、波高H、波浪周期T、波长λ)返回3. 选择波浪理论的主要依据——平台的工作水深返回艾里波理论的主要公式设水深h,波高H,波浪周期T,波长λ,则波频波数扩散关系ωπ=2Tk=2πλgkhk2)tanh(ω=⋅)sin()cosh()](cosh[2),,,(t kx kh z h k gH t z y x ωωφ−⋅+⋅=ζ∂φ∂ω(,,)cos()x y t g t H kx t z =−=−=120(1) 速度势(2) 波面升高速度:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==z w x u ∂∂φ∂∂φ u u t w w t ==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪∂∂∂∂(3) 水质点的速度和加速度加速度:p x y z t t g g t H k h z kh kx t k h z kh w w (,,,)cosh[()]cosh()cos()cosh[()]cosh()=−=≡−=⋅+⋅−=⋅+⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪ρ∂φ∂ρζζ∂φ∂ωζ2(4)脉动压力二、波浪载荷计算概述1. 波浪(诱导)载荷的成分拖曳力-起因于物体对水流的扰动,粘性效应惯性力-起因于入射波压力(F-K 力)和流体的惯性(附加质量力)绕射力-起因于物体对水流的扰动,绕射效应2. 海洋结构物按尺度的划分波浪载荷{小尺度构件(特征尺寸与波长之比D/λ≤0.2)-以拖曳力和惯性力为主,莫里森公式大尺度构件(特征尺寸与波长之比D/λ>0.2)-以绕射力和惯性力为主,势流理论{三、应用莫里森公式计算小尺度构件的载荷1. 莫里森(Morison)公式2. 无因次的拖曳力系数和惯性力系数1. 莫里森(Morison )公式计算垂直构件轴线方向的单位长度波浪力(1) 原始形式:固定垂直立柱的单位长度波浪力u V C u V u u A C u V C u u A C f mD M D G G G G G G G G ρρρρρ++=+=2121(2) 一般形式:计及结构运动(刚体运动和弹性变形)的任意方向构件的单位长度波浪力rR m n N r r D u V C u V u u A C f G G G G G ρρρ++=21返回fG (拖曳力+惯性力)(拖曳力+F-K 力+附加质量力)2. 无因次的拖曳力系数C D和惯性力系数C M(1)拖曳力系数C D 取决于:物体截面形状、表面粗糙度、雷诺数等,通常依赖试验测定(2)惯性力系数C M=1+C m :一般可按势流理论计算或试验确定返回四、应用势流理论计算大尺度构件的载荷1. 绕射问题总速度势绕射速度势满足总速度势脉动压力力和力矩φφφ(,,,)(,,,)(,,,)x y z t x y z t x y z t W D =+φD x y z t (,,,)⎩⎨⎧][],[],[],[][R S B F L 各部分边界条件流体域内的连续性方程⇒φD φφφ=+W D ⇒p t =−ρ∂φ∂G G G G G F pnds m r pnds S o S ==×⎧⎨⎪⎩⎪∫∫∫∫2. 计算方法(1) 理论方法(2) 半理论半经验方法——F-K 法波浪力F c F K=⋅{解析法:仅适合于圆柱体数值方法(三维分布源法):适合于一般形状的大型物体§1.4 流和冰载荷一、海流载荷二、冰载荷一、海流载荷1. 考虑定常海流对结构物作用的通常做法(1) 浪、流联合作用:在莫里森公式中取(2) 流的单独作用:2. 流速沿深度z 的变化G G G u u u W C=+G G G f C A u u D C C=12ρu C 返回二、冰载荷1. 冰载荷的成分冰载荷2. 冰原对垂直桩柱的最大挤压力的计算:冰原的最大挤压力P移动冰原的挤压力流冰的撞击力其它⎧⎨⎪⎩⎪有效接触面积冰所能承受的单位面积最大挤压力m k bh k R C ⋅⋅⋅⎧⎨⎩⎫⎬⎭21P mk k R bh C =12⇒下一页3. 流冰对桩柱的最大撞击力和最大切入深度的计算功能关系ΔE W =流冰动能减少桩柱切入冰块做功冰压力ΔE BLh v W p x dx PX p x mk R bh mk R hx X C C =====⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎫⎬⎪⎪⎭⎪⎪∫122012112()()()tan ραX v BL mk R P vh BL mk R C C ==⋅⎧⎨⎪⎩⎪ραρα2211tan tan ⇒( 可取=2.5,=0.9 ) 1k ρt m 3返回第二章锚泊静力计算§2.1锚泊系统与布锚形式一、锚泊系统功能与锚链布置形式1.锚泊系统功能(相当于非线性弹簧):提供恢复力;限制活动范围2.锚链布置形式的特点:辐射状,对称性二、锚泊系统分析的两种典型问题1. 平台定位计算(正问题)2. 平台强度校核(逆问题)§2.2锚链特性分析—悬链线理论一、锚链特性分析—悬链线理论1. 悬链线的力学模型(悬链线与锚链)2. 悬链线基本方程的导出T T T T T wl dh ds H O V =====⎧⎨⎪⎩⎪⎫⎬⎪⎭⎪cos sin tan θθθ⇒a l ds dh =w T a O ≡du ds au=+112u dh ds ≡sinh −=1u s adh ds s a =sinh ()h a s a =−cosh 1⇒⇒⇒⇒3. 锚链状态参数之间的关系(1) 以参数和表示(2) 以参数和表示4. 锚链的强度条件【例】锚链状态参数计算a a s h h a l a sa s a =−=⎧⎨⎩(cosh )sinh 1s a l h s a a h =+=+⎧⎨⎪⎩⎪−cosh ()1112T T T Kb max []≤=k dT dx w da dx xx H ≡=⋅h const=x s l const dx ds dl ds da l h ah dl da k w dx da ww h a s a s a hl h l xx sahls as a=−+→=−=−→=−=+→=⎫⎬⎪⎭⎪⇒==−=−cosh ()tanh 1222222二、单链的链端刚度1.链端刚度的概念2. 链端刚度的计算公式三、链端位移引起的链态变化1. 链端离开原悬垂平面做水平位移所引起的链态变化(图)2. 链端位移后的锚链状态参数计算链态参数间的关系式()()l s l s u1100−=−−≈⎧⎨⎩δδ⇒[]l s h f a aha hha −=+−+≡−1211cosh ()()h const=§2.3锚泊系统的静力分析一、系泊平台的运动与受力分析1. 坐标系引入3个坐标系:2. 平台的平面刚体运动平台位移向量3. 平台受力分析平台在作用下,于某位置处达到静力平衡大地坐标系固连平台坐标系局部坐标系O XYZ o xyzA −−−⎧⎨⎪⎩⎪ ξη{}()D u v C C C T=,,φ锚泊力未知其它外力已知()()⎧⎨⎩⎫⎬⎭二、建立平台锚泊系统的刚度方程思路:平台刚体位移各着链点在水平面内的位移单根锚链的恢复力同一着链点处的各锚链恢复力合成着链点处恢复力向C点简化组装成锚泊系统的刚度方程1. 平台运动引起的着链点的位移其中转换矩阵{}C D ⇒⇒⇒i {}D i u u y v v x i C ii C i =−=+⎧⎨⎩φφΔΔ{}[]{}C i iD D λ=[]λi i i y x ≡−⎛⎝⎜⎞⎠⎟1001ΔΔ⇒⇒⇒2. 着链点i 的各锚链恢复力的合成(1) 单根锚链j 提供的恢复力其中单链j 刚度矩阵(2) 着链点i 的m 根锚链恢复力的合成其中着链点i 刚度矩阵{}ΔF i j⎩⎨⎧⋅Δ=Δ⋅Δ=Δ+=Δjij yij jij xij j i j i j xx ij f f f f v u k f ααααsin cos )sin cos ()(⇒{}[]{}i j jiD k F =Δ[]k k jxx j jj j j jj ≡⎛⎝⎜⎞⎠⎟()cos cos sin cos sin sin 22αααααα{}iF Δ{}{}ΔΔF F i i jj rr m ==+−∑1⇒{}[]{}ΔF K D i i i =[][]∑−+=≡1m r rj jik K3. 锚泊系统的刚度方程其中组合刚度矩阵⇒{}{}ΔΔF F CiC i n==∑1{}[]{}ΔFK D CCC=[][]K K C iC i n≡=∑1(3) 着链点i 的合成锚链恢复力向C 点简化其中刚度矩阵{}C iF ΔΔΔΔΔΔΔΔΔΔF F F F M y F x F xi C xiyi C yi i C i xi i yi===−+⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪{}[]{}i T i C i F F Δ=Δλ{}[]{}ΔF K D i C i C C =[][][][]K K iCiT ii≡λλ⇒⇒三、系泊平台平衡位置的确定以及锚泊力的计算1. 计算原理牛顿迭代法:2. 计算框图0000000=≈+′−⇒=−′f x f x f x x x x x f x f x ()()()()()(){}{}{}{}{}[]{}⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧===′+≡∑∑∑CCCi CCi dD K dF dF F F F 组合刚度矩阵:平台平衡方程:0⎯⎯⎯⎯→⎯牛顿迭代法{}{}[]{}llC l C l C F KD D 11−+−=第三章自升式平台§3.1自升式平台的典型工况与平台强度校核内容一、自升式平台的典型工况二、自升式平台强度校核内容根据不同工况下平台的受力特点,选取总体和局部结构(船体、桩腿及固桩区)在最不利的工况下进行强度校核。
海洋平台 思考题答案。
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1)海洋平台按运动方式分为哪几类?列举各类型平台的代表平台?固定式平台:重力式平台、导管架平台活动式平台:着底式平台(坐底式平台、自升式平台)、漂浮式平台(半潜式平台、钻井船)、浮式生产储油卸油船FPSO半固定式平台:牵索塔式平台Spar、张力腿式平台TLP 2)海洋平台有哪几种类型?各有哪些优缺点?固定式平台:优点: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:机动性能差, 较难移位重复使用活动式平台:优点:机动性能好缺点:整体稳定性较差,对地基及环境条件有要求半固定式平台:优点:适应水深大,优势明显缺点:较多技术问题有待解决3)导管架平台的设计参数有哪些?平台使用参数、施工参数、海洋环境参数、海底地质参数4)导管架平台的主要轮廓尺寸有哪些?甲板尺寸、甲板高程、导管架的顶高程底高程和层间高程、飞溅区范围、冰磨蚀区范围、导管架腿柱倾斜度、水面附近的构件尺度、桩尖支承高程5)桩基是如何分类的?按打桩方式:打入桩、钻孔再打桩、钻孔灌注桩及爆扩桩按桩的材料:钢管桩,普通钢筋混凝土方桩及普通或预应力混凝土桩等钢管桩的底端型式:开口式、封闭式、半封闭式桩基础的型式主要有:主桩式和群桩式6)受压桩的轴向承载力计算方法有哪些?现场试桩法,静力公式法,动力公式法,地区性的半经验公式法7)横向载荷作用下单桩的破坏性状有哪些?P104桩顶产生水平位移和转交,桩身出现弯曲应力,桩前土体受侧向挤压。
桩身由于载荷产生的弯矩过大而断裂;桩周土被挤出,导致桩的整体转动、倾倒或桩顶位移过大。
分为刚性桩破坏、半刚性桩破坏、柔性桩破坏8)什么是群桩效应?当组成群桩的各个单桩间距较小时,由于相邻桩的相互作用,一般群桩的承载能力和变形特性要收到影响。
9)设计导管架的基本依据?P126水深,海洋环境,甲板空间,施工场地与设备10)简述静力计算和动力计算的区别?P147静力计算研究的是静荷载作用的平衡问题,结构的质量不随时间快速运动,因而无惯性力。
海洋平台
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海洋平台简介1: 海洋平台的类型:(1)移动式平台:坐底式平台自升式平台钻井船半潜式平台张海洋平台: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固定平台又可以分为桩式海上固定平台、重力式海上固定平台、自升式海上固定平台导管架型平台: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。
基础结构(即下部结构)包括导管架和桩。
桩支承全部荷载并固定平台位置。
桩数、长度和桩径由海底地质条件及荷载决定。
导管架立柱的直径取决于桩径,其水平支撑的层数根据立柱长细比的要求而定。
在冰块飘流的海区,应尽量在水线区域(潮差段)减少或不设支撑,以免冰块堆积。
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。
并应考虑防腐蚀及防海生物附着等问题。
导管架焊接管结点的设计是一个重要问题,有些平台的失事,常由于管结点的破坏而引起。
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。
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。
现在已有大约20座混凝土重力式平台用于北海钻井船是浮船式钻井平台,它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。
平台是靠锚泊或动力定位系统定位。
按其推进能力,分为自航式、非自航式;按船型分,有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井;按定位分,有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。
浮船式钻井装置船身浮于海面,易受波浪影口向,但是它可以用现有的船只进行改装,因而能以最快的速度投入使用。
海洋平台
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《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。
浅谈海洋平台的类型及发展
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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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活动式平台
着底式平台 ① 坐底式平台。最早的活动平台采用钻井驳船。后来随着海洋石油钻探水深的不断增加,钻井驳船进一步发展成坐底式平台,它由沉垫、立柱和平台甲板三部分组成,适用于水深为5~30米而且海底比较平坦的场合。沉垫可以是整体式,也可以是分离式。向沉垫内灌水,平台即下沉坐落在海底。把水排出,平台就能浮起,故这种平台又有沉浮式之称,要求沉得下,坐得稳,浮得起。中国建成的胜利一号平台即属浅海坐底式平台。 ② 自升式平台。由一个驳船式船体和若干能升降并能起支撑作用的桩腿组成,船体有足够的浮力以运载钻井设备和给养到达工作地点。作业时平台被桩腿支撑并抬升到海面以上。转移时,把桩腿拔起,驳船式船体下降浮于水面,即可拖运到另一地点。 自升式平台分为插桩自升式和沉垫自升式。桩腿可插入海底,也可在桩腿下面设置“桩靴”或独立的小沉垫。桩腿结构可以是封闭壳体式,也可以是构架式。桩腿升降机构,有电动液压式和电动齿轮齿条式。船体平面形状可以是三角形、矩形或五边形,其特点是浮运方便,作业时稳定性好,适用水深为5~90米。这种平台的应用较广。 浮动式平台 ① 钻井船。把钻井设备安装在船体上,靠锚系或动力定位,在漂浮的状态下钻井。一般都有自航能力,可在几百米或上千米水深的海域工作,但对风浪极为敏感,当风力超过7~8级,波高超过3~4米时就要停止作业。 ② 半潜式平台。主要由上部结构、下潜体、立柱及斜撑组成,下潜体有靴式、矩形驳船船体式、条形浮筒式。其外形与坐底式平台相似,上部结构装设全部钻井机械、平台操作设备以及物资储备和生活设施、它是一个由顶板、底板、侧壁和若干纵横仓壁组成的空间箱形结构,水密性较高,能提供较大的浮力,作业时下潜体灌入压舱水使其潜入水下一定深度,靠锚缆或动力定位。拖航时排出压舱水,使下潜体浮在水面。在浅水区作业时可使下潜体坐落在海底,类似坐底式平台。它既可在10~600米深的海域工作,又能较好地适应恶劣的海况,但其经济水深一般为100~300米。 在深水海域中开发石油时,坐底式钻井平台不能满足要求;自升式平台虽然使用水深较大,但不经济;浮动式钻井船可适用于较大水深,然而受海况的影响,其开工率很低;而半潜式平台既可在很深的海域工作,又较能适应恶劣的海况,有良好的运动特性。 遇到恶劣天气时,要引缆作业,可用船用撇缆枪。因此,半潜式平台是目前深海钻井的主要装置。
半固定式平台
① 张力腿式平台。上部结构是浮体,通过收紧锚固在海底的缆索,使浮体的吃水深度比静平衡状态大一些,浮力大于浮体重力,剩余浮力由缆索的张力来平衡。当平台受到扰动力时,缆索张力改变而产生弹性变形,因此,平台只产生微量位移。缆索可竖向或斜向布置。对于深水海域,如果采用固定平台,则造价随水深增大而剧增,海上安装工程也趋于困难,相应配备的工程船舶均需大型化,而张力腿式平台仅需加长缆索,对造价影响不大,这种平台在工作完成后可浮运到其他地点。施工时整座平台在工厂建造,工作地点定位,适用于开采周期较短的深水井小型油田。 ② 拉索塔式平台。是一种新型的海洋平台结构,其支承塔架下端着地,上端一般用4~8根钢索张紧固定。这种平台用料少,工作水深大,适用于大深度水域。
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。基础结构(即下部结构)包括导管架和桩。桩支承全部荷载并固定平台位置。桩数、长度和桩径由海底地质条件及荷载决定。导管架立柱的直径取决于桩径,其水平支撑的层数根据立柱长细比的要求而定。在冰块飘流的海区,应尽量在水线区域(潮差段)减少或不设支撑,以免冰块堆积。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。并应考虑防腐蚀及防海生物附着等问题。导管架焊接管结点的设计是一个重要问题,有些平台的失事,常由于管结点的破坏而引起。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。若桩的承载能力不能满足要求时,可在立柱之间和角立柱的周围增设钢桩。这种平台施工时一般先在陆地上预制导管架,再用驳船拖运就位进行安装,通过调节压舱水使驳船倾斜,然后用卷扬机将导管架送入水中,由其自身浮力悬浮在水中,再向导管架立柱内灌水,同时用起重船把导管架竖立就位于海底井址,再将桩逐段连续打入海底土层固定。用于深海的导管架高度很大,整体运输困难,可采用分段制造,分段下水连接而成。 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。基础分整体式和分离式两种。整体式基础一般是由若干圆筒形的舱室组成的大沉垫。沉垫也可采用平板分仓的蜂窝式结构,其侧表面可做成多波形或平板形。分离式基础用若干个分离的舱室做基础,它对地基适应性强,受力明确,抗动力性能好,腿柱间距大,在拖航及下沉作业时较安全。 ② 钢重力式平台。也属于分离式基础型,由钢塔和钢浮筒组成,浮筒也兼作储油罐。 ③ 钢-钢筋混凝土重力式平台。上部结构和腿柱用钢材建造,沉箱底座用钢筋混凝土建造,可充分发挥两种材料的特性。 以上三种重力式平台适用于较深海域。整体式基础多建造在密实的砂土上,避免建在松散砂或较厚的软土地基上。分离式基础由于基础面积视地质条件而定,立柱的间距随水深而变,故对地基和水深的适应性很强,可用于地质条件较差的场合。重力式平台的施工分两个阶段,前阶段在干坞中进行,后阶段在近岸可避风浪的深水区进行。施工程序是;在干坞中建造基础下部,至预定高度后向干坞中灌水,把已建成的基础下部连同起重设备一起浮运至能避风浪的深水区,并牢牢系泊,继续建造基础的上部及立柱,直至混凝土工程全部完成,再向基础内部灌水,使平台下沉,然后将预制的平台甲板构件用驳船运到立柱上,使基础排水,稍稍起浮,直至立柱恰好顶在平台甲板的预定位置。最后把立柱与平台甲板牢固地连在一起,形成平台。重力式平台设计时应防止基础舱壁失稳或压坏。当基础兼做储油罐时,应考虑由于内外温差所产生的温度应力。平台要有足够的整体稳定性。基础下边可设有插入地基的裙板,防止基础底座沿海底滑动。此外,结构的倾斜度,总沉降量及动力效应都要求不超过限值。