海洋平台设计原理_第七章_自升式平台
自升式海洋平台海水提升系统综合设计【文献综述】
文献综述建筑环境与设备工程自升式海洋平台海水提升系统综合设计1 引言众所周知，海洋中生存着千百万种的海洋生物，包括各种各样的微生物、海洋植物和海生生物。
这些生物中有上千种会给海洋设施带来危害，特别是在海下3～40米处的海水层，更是海洋附着生物生存繁殖的天堂，对于海洋平台，它们就会随着海水的取用，附着于平台各个用水管系中，并分泌出酸性物质，造成管路堵塞与腐蚀，直接影响着平台的生产、生活正常运行。
在海洋平台海水提升系统综合设计过程中，为达到节能降耗目的，将以往的大型风冷机组全部改设为海水冷却，这些设备包括四台主发电柴油机组、一台中央空调机组和一台冷冻机组，要求海水管系所供应的海水清洁无污，任何一条管系若发生堵塞，都可能严重影响到冷却机组正常生产工作，甚至造成平台停产，因此，本平台的防海生物系统设置显得尤为关键。
2 常用防海生物的方式通常防海生物的方法有三种，包括机械法、物理法及化学法：（1）机械法，即为定期对海洋设施进行机械清洗的方式。
（2）物理法包括：①电解法，②超声波法，③辐射法。
（3）化学法包括：①通氯气，即用氯气来毒杀海生物的方式；②低表面能材料，在需保护层面覆盖一层低表面能材料，使海生物不宜附着于表面上；③保护涂层，即用保护涂层防污（涂料中添加有杀生剂、防霉剂等海生物毒素）[1]。
上述三种方法中，机械法在海上操作不易进行，且耗资较多；化学法对水资源污染严重，且水源不能充分利用，而物理法能有效弥补以上两种方法的缺陷，因此，在实际操作过程中，采用较多的是物理法中的电解法，该方式又主要分为电解海水法和电解铜、铝法。
3电解法原理及特点3.1 电解海水防海生物法电解海水法，即通过电解海水来达到防海生物目的。
海水中含量最多的是以氯化钠为主的盐类物质，其中氯离子在海水中含量最高，其浓度占19％左右，氯化钠与氯化镁占总盐度88.7％左右。
电解海水防海生物装置采用镀铂钛电极或特制的电极将海水电解，产生次氯化钠、次氯酸及氯气，这些强氧化剂可杀死海生物的幼虫及孢子，达到防污染目的[2]。
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。
海洋平台设计原理
海洋平台设计原理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（桩基式）；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、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)导管架的设计参数有哪些？（P47）1、平台使⽤参数；2、施⼯参数；3、环境参数：a、⼯作环境参数：是指平台在施⼯和使⽤期间经常出现的环境参数，以保证平台能正常施⼯和⽣产作业为标准；b、极端环境参数：指平台在使⽤年限内，极少出现的恶劣环境参数，以保证平台能正常施⼯和⽣产作业为标准4、海底地质参数4)导管架平台的主要轮廓尺⼨有哪些？（P54）1、上部结构轮廓尺度确定：a、甲板⾯积；b、甲板⾼程2、⽀承结构轮廓尺度确定：a、导管架的顶⾼程；b、导管架的底⾼程；c、导管架的层间⾼程；d、导管架腿柱的倾斜度（海上导管架四⾓腿柱采⽤的典型斜度1：8）；e、⽔⾯附近的构件尺度；f、桩尖⽀承⾼程5)桩基是如何分类的？主桩式：所有的桩均由主腿内打出；群桩式：在导管架底部四周均布桩柱或在其四⾓主腿下⽅设桩柱6)受压桩的轴向承载⼒计算⽅法有哪些？（P93）1、现场试桩法：数据可靠，费⽤⾼，深⽔实施困难；2、静⼒公式法：半经验⽅法，试验资料+经验公式，考虑桩和⼟塞重及浮⼒，简单实⽤；3、动⼒公式法：能量守恒原理和⽜顿撞击定理，不能单独使⽤；4、地区性的半经验公式法：地基状况差别，经验总结。
7)简述海洋平台管节点的设计要求？（P207）1、管节点的设计应降低对延展性的约束，避免焊缝⽴体交叉和焊缝过度集中，焊缝的布置应尽可能对称于构件中⼼轴线；2、设计中应尽量减少由于焊缝和邻近母材冷却收缩⽽产⽣的应⼒。
《海洋平台设计》课件
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
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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
自升式平台
此外，荷兰Huisman公司发展出概念新颖的旋转型悬臂梁，它通过径向与环向滑 轨实现移动，有与X—Y悬臂梁类似的可移动范围内均匀的可变载荷，但目前型 号的旋转型悬臂梁的可变载荷没有X—Y悬臂梁大，但旋转型悬臂梁可以在甲板 上抬高，可以增加甲板的可用面积。
（2）平台船体设计技术 自升式钻井平台的船体采用模块化设计与施工，加大甲板主尺寸和作业面积， 增大可变载荷和钻井物资储放能力，延长在偏远恶劣海域作业的自持力。将 平台生活区移到船艏，采用挑出式与包络式设计，既可减少悬臂梁钻井作业 发生事故时，对船员造成的伤害，也可以腾出甲板中部空间给作业堆料。另 一方面，悬臂梁悬挑作业时，会将平台整体重心往船艉移动。平台生活区的 前移，可以减少平台重心的后移量，减少左舷与右舷桩腿轴力的增加量。 （3）桩腿技术 新一代自升式钻井平台多采用超高强度钢、大壁厚、小管径壁厚比的主弦管 与支撑管，以减小水阻力与波浪载荷。一般采用具有高强度、高刚度的“X” 与逆“K”型管节点，并减少节点数量。在逆“K”型水平撑管上多采用叠加式 节R.G.勒托诺
随着材料、 设计与建造水平的不断进步 ， 自升式钻井平 台的工作水深不断提高 (图3)。
2003建成的Rowan“波勃.帕尔 麦号”( Bob Palmer ) 是 Le — Tourneau公司的“ Super Gorilla XL”设计型号，它创下 了在墨西哥湾 168m(550ft)水 深工作记 录 ，总高度约273 m， 已达到金茂大厦总高度的2/3 。 据 RIGZONE网站统计，到 2 0
为尽快形成我国自主研发的海洋工程装备标准体系，推动自主研发设计 能力快速提高，2011年，经上海市质监局推荐，上海外高桥申报承担的 海洋工程装备－自升式钻井平台国家综合标准化示范项目正式获得国家 标准化管理委员会批准。项目建设周期将持续到2015年12月。
海洋平台——自升式
桩脚端部结构的主要形式有桩靴和沉淀。
桁架式桩腿
桩腿下端部结构形式
桩靴结构
沉 淀 结 构
（结 固合 定式 式结 ）构
（结 固合 定式 式结 ）构
升降机构
升降装置常用的有电动液压式和电动齿轮 条式。
主体 桩腿 升降装置
主体结构
从形状上分有三角形、矩形、五角形等。
自升式平台横剖面结构（矩形）
自升式平台中纵剖面结构（矩形）
上甲板平面结构
桩腿结构
桩腿的作用主要是在平台主体升起后支承 平台的全部重量，并把载荷传至海底。
桩腿一般要承担传递轴向载荷、水平载荷、 弯曲力矩和升降过程中的局部载荷。
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电动液压式升降机构是利用液压缸中活塞 杆的伸缩带动环梁（或横梁）上下运动， 用锁销将环梁（或横梁）和桩腿锁紧使桩 腿升降。
电动齿轮齿条式升降装置由电动机经过减 速机构带动齿轮转动，使齿轮与桩腿上齿 条啮合而完成平台主体与桩腿的相对运动。
电动液压式升降机构
电 动 齿 轮 齿 条 式 升 降
桩腿结构有独立式桩腿，有沉垫式桩腿， 也有混合式桩腿。独立式桩腿的形式可分 为壳体式和桁架式两类。
带有齿块的圆形壳体式桩腿
带有销孔的圆形壳体式桩腿
带有销孔的圆形壳体式桩腿
方形齿条壳体桩腿
圆形齿条壳体桩腿
桩脚端部结构
桩腿实际上是指桩脚的上部，也称桩身， 这一部分要考虑强度和与升降机构的配合。
缺点：桩腿长度有限，最 大工作水深在120m左右， 否则桩腿升高对稳性和平 台强度有很大的不利影响。
自升式海洋平台设计方案评价体系研究本科毕业论文
毕业论文自升式海洋平台设计方案评价体系研究Research on the Software of Jack Up Estimation独创性说明作者郑重声明：本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得南通航运职业技术学院或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：南通航运职业技术学院毕业论文摘要二十一世纪是海洋的世纪，目前，由于海洋存在大量的石油和天然气，为了适应能源的需求，全世界很多国家都致力于海洋平台的研究。
欧美的一些国家对海洋平台的研究已经有一段历史，而我国对海洋平台的设计研究却还处于一个起步阶段。
因此，本文就海洋平台的一些性能校核结合相关的规范作出了一定的研究，并将其中的一些部分进行了软件实现。
由于世界各大船级社提出的对于海洋平台设计建造的相关规范不尽相同，所以能否提出一种通用性的设计标准，一直是长期以来大家所关心的话题。
根据可查阅的文献资料，目前国内还没有提出一种适合于自升式海洋平台的评价软件。
在实际的设计过程中，由于需要对一些参数进行修改，每一次的改动，都需要对其重新进行性能等方面的校核，如果进行手工的运算，那就需要付出很大的工作量，基于以上因素的考虑，如果有一种通用的标准并且将其程序化，那就可以大大减少平台设计人员的工作量，本文的第一部分就是对SNAME组织提出的一套海洋平台的评价体系做出了研究，并且对其中的桩腿强度、抗倾稳性、抗滑稳性的校核部分进行了软件实现。
常规船舶由于其长宽比比较大，所以在校核稳性的时候通常只考虑到横稳性，而将纵稳性忽略。
而海洋平台的长宽比则相对比较小，因此在考虑稳性的时候，如果只考虑到一个方向的稳性，那计算的结果将将会不准确，而目前国内平台的稳性校核，基本都是按照单一的倾斜方向进行校核的。
自升式平台介绍
自升式钻井平台(Jackup)
自升式钻井平台(Jackup)
自升式钻井平台的型式与设计
1. 支撑型式 • 桩靴式/沉垫式 2. 升降装置 • 液压缸升降(插桩式)/齿条/齿轮箱 3. 桩腿结构型式 • 筒型/绗架 4. 桩腿数量 • 3腿/4腿 5. 槽口 • 有槽口/无槽口
6. 生活楼的布置
1965~2005年自升式钻井平台设计作业水深统计
550m
1(0-49) 120 100
1(50-99)
80
11(500) 60 40 20 10(450) 0 4(150-199) 平台数量 9(400) 5(200-249) 3(100-149)
8(350-399) 7(300-349)
6(250-299)
1990~2005年各型平台建造数量统计
KeppelConsultants FELS (MSC) bv Marine Structure
MSC CJ**
8 21 4
FELS Mod V B
Tarzan LeTourneau LeTourneau Super Gorilla
4
10 7 6 2 13
0 5 10 15 20 25
4. 桩腿数量: 3腿/4腿
自升式钻井平台的型式与设计
5. 槽口: 有槽口/无槽口
自升式钻井平台的型式与设计
6. 生活楼的布置: 横向布置/周边布置
自升式钻井平台(JACKUP)综述
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海上钻井的起源
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海上平台的基本型式
自升式钻井平台的型式和设计 自升式钻井平台建造数量和船型分布统计 全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述 平台的选型
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自升式海洋平台压缩空气系统设计【文献综述】
文献综述船舶与海洋工程自升式海洋平台压缩空气系统设计前言：2008年金融危机爆发，全球石油需求下降，油价大幅下跌。
在资金短缺和利润空间下降的压力下，石油公司逐步缩减了海洋油气上游投资，海洋钻井作业量大幅减少，从而导致许多浅水及中深水钻井平台闲置，日费率相应下降。
同时，新一轮建造平台的高峰加剧了这种市场低迷的情况，并加快了平台的更新换代。
随着油价的回升，各大石油公司加大了海洋油气上游投资的力度，浅海和中深海平台市场出现回暖的迹象。
深水钻井平台受金融危机影响较小，市场需求一直保持旺盛。
适合深水、超深水和极地等恶劣环境的钻井平台是未来海洋钻井平台市场发展的一个主要趋势。
我国在这方面的钻井装备水平仍比较落后，适合深海和极地钻井平台的工艺技术仍处于起步阶段，应充分发挥后发优势，适时进入深海、超深海和极地油气勘探开发领域。
而自升式钻井平台就是目前世界上广泛采用的海洋钻井装备之一，主要是在滩涂和浅海区域作业，近年来，自升式钻井平台的建造量逐年增加，我国在海洋钻井平台的设计、建造、检验和科研方面都迫切需要发展，特别是在海洋钻井平台的基本(技术)设计上，我国在独立设计方面尚有一定的差距，大多依靠外国设计技术。
因此，开展上述相关方面的研究工作，是提高我国海洋结构物设计制造能力的需要，也是提高海洋平台设计国际竞争力的需要，这对于我国海洋资源的开发和我国海洋工程事业的发展都具有重要意义。
其中压缩空气系统是一个相对独立而又非常重要的系统，它是海洋平台的重要动力气源，在海洋平台的各个相关联的系统部位中起着至关重要的作用。
本平台的压缩空气系统主要包括空压机橇块、柴油机驱动空压机、空气瓶、起动空气瓶、应急空气瓶。
通过本系统，可有效保障平台的动力气源，消防安全，生活、生产、清洁需要。
正文:压缩空气系统是平台系统中的关键设备，要让它既能发挥应有作用又合理，必须通过周密的设计来满足应用上的特殊需求。
为了选择高效率的优化设计，须将5个基本因素考虑到设计中。
《海洋平台设计》课件
2023《海洋平台设计》课件contents •海洋平台设计概述•海洋平台的设计与建造•海洋平台的类型与结构•海洋平台的上部结构与设备•海洋平台的性能与安全•海洋平台的未来发展与挑战目录01海洋平台设计概述海洋平台是固定在海洋中的结构物，用于支撑和承载海上设施和海上作业，如海上石油钻井平台、海洋观测平台等。
海洋平台定义海洋平台具有结构复杂、设计难度大、建造技术要求高、使用环境恶劣等特点，需要具备较高的安全性、可靠性、耐久性和经济性。
海洋平台特点海洋平台定义与特点海洋平台的应用范围用于支撑和固定海上石油钻井平台、采油平台等设施。
海上石油工业海洋工程海洋资源开发科研与观测用于海上风电、潮汐能、海洋能等新能源设施的开发和建设。
用于海底矿产资源开发、海洋渔业等。
用于海洋科学研究、海洋观测和监测等。
早期的海洋平台多为木结构，由于材料强度和可靠性不足，使用寿命较短。
海洋平台的历史与发展早期海洋平台随着技术的发展，现代海洋平台多采用钢结构或混凝土结构，提高了平台的强度和耐久性。
现代海洋平台未来海洋平台将更加注重环保、节能和智能化，采用新能源和新技术，提高平台的自适应能力和自动化水平。
未来海洋平台02海洋平台的设计与建造详细设计对概念设计进行深化和完善，考虑结构分析、设备选型、材料选用、制造工艺等方面的细节问题，形成详细的平台设计方案。
概念设计根据项目需求和工程条件，进行概念设计方案制定，包括平台类型选择、结构形式和尺寸确定等。
辅助设计利用计算机辅助设计软件进行建模、分析和优化，提高设计质量和效率。
海洋平台的设计根据平台设计方案，制作各种预制构件，包括钢构、桩基、导管架等。
预制构件制作海上安装调试与验收将预制好的构件运到海上，按照设计方案进行安装和连接，形成完整的海洋平台。
对已建好的海洋平台进行调试和验收，确保平台性能和质量达到预期要求。
03海洋平台的建造0201改造升级对现有平台进行改造升级，提高平台性能和安全性，满足新的工程需求。
7 海洋平台设计
2.平台结构的强度分析方法
⑴分析方法
①设计波法：
又称确定性法，是以100年一遇的规则波作为
设计波，然后计算作用在平台上的使用载荷 和环境载荷以及在这些载荷作用下的构件应 力，并根据规范的强度衡准，校核平台的结 构安全性。
②设计谱法：
又称随机性法，考虑了实际海面的随机性和
不规则性。
实际的海面可以看作是由各个不同周期不同 波高的成分波组成，这些波浪可以用能量谱 来描述。然后按照概率论的谱分析方法，可 以求得平台在不规则波中的结构响应。即在 线性叠加原理的假设下，把平台在不规则波 中的响应看作是由各个规则成分波所引起的 相应的总和。
由于海洋平台在恶劣的海洋环境中作业，其 可能受到的外载荷及结构强度标准都很难精 确的确定，再加上人们对海洋平台设计和使 用还缺乏经验，所以平台的重大事故不断发 生。
⑴1979年中国的“渤海二号”自升式平台翻 沉，死亡72人，直接经济损失达3700多万元；
⑵1980年挪威的“亚历山大.基尔兰”半潜式 平台倾覆，死亡123人；
⑵两种方法的优缺点：
①设计波法的优点是计算简单，可以采用高阶 波浪理论，能够记入海流的影响，波浪的非线 性成分较容易处理；缺点是没有反映平台在实 际海面上受到载荷的随机性。
②设计谱法的优点是能够较好的描述平台在不 规则波中的响应特性；其缺点是波浪力及锚泊 力的非线性问题很难直接考虑，尤其是对恶劣 海况时的波浪的非线性问题更为突出，通常都 要近似地做线性化处理，此方法更复杂，计算 工作量也大得多。
§4.2设计中应考虑的几个问题
1.空气隙
在上层模块的最低甲板至海浪高度之间的空隙， 又称为波浪余度。设计时一般取为设计波高的 10％，最小值1.5m 。
空气隙对平台整体的安全性是至关重要的。对 重力式平台而言，过低的甲板高度会引起局部 损伤，对导管架平台，如果波浪打在甲板上， 这时作用于水下结构的水动力及甲板上的曳力 会联合作用产生倾覆力矩。
自升式平台
王弈作于2013、10、14转用请注明出处。
目录1 2 3 4海洋平台定义及其分类自升式平台定义、起源及简介国内、国外自升式平台发展情况主要设计公司海洋平台:为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。
各类平台的适用范围•固定式平台整体稳定性好，抗风暴的能力强。
缺点是机动性能差,一经下沉定位固定。
•桩基平台属钻井、采油平台,工作水深一般在十余米到200米的范围内（个别平台超过300米）,是目前世界上使用最多的一种平台。
•张力腿式平台及拉索塔式平台是两种适合于大深度海域（200米以上）的平台结构。
是近年来发展起来的新结构型式，但仍处于研究试制的阶段。
各类平台的适用范围•坐底式平台特别适合于浅海(10米左右及岸边的潮间区)油田的钻井和采油工作。
•自升式平台和半潜式平台主要是供钻井之用，当油田的规模很小而又不宜设置固定式平台时，也可做采油用。
活动式平台整体稳定性较差，对地基及环境条件有一定的要求。
自升式平台由平台机构、桩腿和升降机构以及生活楼等组成。
一般无自航能力。
工作时桩腿下放插入海底，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，由拖轮拖到新的井位。
自升式海洋平台，英语为Jack-Up。
为什么不叫Jack-Pan？！19世纪50年代初，美国人R.G.Letourneau对于海洋石油开采平台，提出了全新的设计理念：Jack up。
其目的是为了满足到比坐底式钻井平台更深更远的海洋里去。
老布什带小布什一起参加了交付仪式人类为什么会想到大量做自升式海洋平台这个东东呢？1973 年～1974年和1979 年～1980 年的两次石油危机,促使大量资金投入岸外海事业,掀起一股发掘新油田和钻油的热潮。
其后20 年间,国际油价维持在每桶18 美元左右,接近当时海洋石油开发的成本价。
至1990 年代末,全世界82 家建造钻井平台的船厂有74 家关闭,只剩8 家营运。
自升式海洋平台海淡水系统设计【文献综述】
文献综述船舶与海洋工程自升式海洋平台海淡水系统设计前言我国是一个陆海兼具的国家，海洋资源丰富，海岸线长达1.8万公里，居世界第四。
根据国际法和国际条约的有关规定，我国临海和内海面积分别为38万平方千米和7.7万平方千米。
近些年来，随着经济的高速发展，各地区更加关注海洋资源的开发和利用。
但是由于石油进口数量的不断增长，对外依存度的持续提升，使能源安全成为了中国经济持续稳定发展的首要考虑因素。
要实现能源安全的最可靠保证，就是拥有自己的能源产地。
然而我国的现实情况却是这样的：陆上含油气盆地中的主力油田大部分已经被开采了超过30年，绝大多数油田原油采出程度高达70%，进一步扩大产量的空间十分有限。
因此，我们开发油气的目标就应该由内陆转向广阔的海洋了。
开发海上石油，必然会使开发海上石油的装置即各种海洋石油钻井平台得到迅速发展。
我国正处于第十二个五年计划，海洋发展正是我国在“十二五”期间的重中之重。
我国必将迎来一个海洋石油开发的高峰期，对海上钻采设备的需求量也必将日益增大，海洋石油装备国产化是必由之路。
随着国外众多石油公司加入国内近海水域油气资源的开发，对海洋钻采平台及多种类型的海洋工程船、补给船的需求量日益加大。
世界著名的海洋油气工程研究咨询机构道格拉斯-威斯伍德公司（DW公司）指出，未来5年全球海洋油气工业将投资1890亿美元在遍及全球的海洋上建立15000个油气勘探和开采井，其中有45000个勘探井，投资750亿美元；10500个开采井，投资1140亿美元。
预计在“十二五”期间，建造作业水深在120米以内的移动式、自升式钻井平台完全符合国内外海洋油气勘探开发的需要，具有良好的市场前景。
在海洋钻井平台进行钻井作业时，由于远离内陆，淡水资源稀缺，必然要求携带一定量的淡水，然而平台或者船舶所装载的淡水过少，会严重威胁船员的生命和平台部分机械的运行，装载淡水过多，则又会影响到航行或者作业过程中的船只性能。
所以所有的海洋平台或者远洋船只都配备有海水淡化装置，以解决生活所必需。
自升式海洋平台设计技术
一、自升式钻井平台简介
（二）自升式钻井平台
➢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。
桁架腿自升式平台
一、自升式钻井平台简介
自升式钻井平台
二、自升式钻井平台总体、舾装设计介绍
（三）舾装设计
➢按《海上移动平台安全规则（1992）》配备系泊设备。配丙纶系 船索，设置带缆桩10个，每个带缆桩配有导缆孔。
二、自升式钻井平台总体、舾装设计介绍
（三）舾装设计
➢主甲板中部左舷配备有一台柴油机驱动桁架式起重机，吊重35吨； 右舷配备电动液压桁架式起重机，吊重35吨。满足平台重物的起吊 与人员上下要求。
（一）钻井平台
➢主要用于钻探井的海上结构物。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。海上油气勘探 开发不可缺少的手段。主要有自升式和半潜式钻井平台。
自升式钻井平台
半潜式钻井平台
一、自升式钻井平台简介
（二）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。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。
二、自升式钻井平台总体、舾装设计介绍
（二）结构设计
➢平台主体甲板、船底、舷侧、纵舱壁为纵骨架式结构；横舱壁以 及两端板为横骨架式结构，并设有水平桁以减少肋骨在横舱壁扶强 材的跨距。肋骨间距为0.5m，纵骨间距为0.5m～0.54m，强横梁和 底肋板间距为1m～1.5m。为了减少甲板纵桁、甲板强横梁的跨距， 在一些主要构件交叉点上设有支柱和斜撑，吊机基座及燃烧臂基座 插入船体焊接，周围甲板用14mm垫板加强。平台在主要机械舱室设 有二层底结构，二层底板距基线为1m，设置纵隔板、横隔板及纵骨 加强，为便于施工及保持透水性在横隔板上设置人孔。
海洋平台设计原理复习
海洋平台设计原理复习一、思考题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。
各类型的优缺点有哪些？1）固定式平台（导管架平台、重力式平台）：优点一一整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强。
缺点一一机动性能差，较难移位重复使用。
2）活动式平台（坐底式平台、自升式平台、半潜式平台、钻井船、FPSO：优点一一机动性能好缺点——整体稳定性较差，对地基及环境有要求。
3）半固定式平台（张力腿式平台、Spar平台）：优点——适应水深大，优势明显。
缺点——较多的技术问题有待解决。
2. 海洋平台设计所涉及的关键技术问题有哪些？各关键技术的必要性及其可采用的研究方法？1）总体布置与优化设计研究2）环境载荷研究3）平台极限承载能力研究：必要性一一评价平台的安全性、强度储备、优化研究方法——试验方法、数值方法4）平台稳性研究：必要性一一研究海洋平台支撑在海底的抗倾覆能力研究方法一一规范校核（CCS ABS）软件分析（NAPA ANSYS）5）关键结构或节点的疲劳性研究：必要性一一结构疲劳影响结构使用寿命，要考虑海洋环境和波浪载荷作用，能判断易疲劳部位，优化结构并预测结构寿命。
研究方法——疲劳试验、疲劳仿真6）平台模块化技术研究：必要性一一便于安装、拆装改造、达到多功能要求，主要设计模块化结构的联接方式并分析联接结构的动、静态响应。
研究方法一一疲劳性能试验、计算分析7）焊接工艺与结头韧性评定技术研究：必要性——焊接接头韧性不足会导致焊接结构破坏，因此需优化焊接工艺。
研究方法——CTOD试验、数值仿真（CTOD指的是裂纹体受到张开型载荷后原始裂纹尖端处两表面所张开的相对距离，CTOD值得大小反映了裂纹尖端材料抵抗开裂的能力）8）振动、噪声预报与控制研究必要性一一振动噪声会使结构疲劳、影响健康研究方法——振动分析、噪声预报9）平台碰撞分析和防撞技术研究必要性一一平台碰撞会威胁平台安全，该技术主要研究防护装置的设计研究方法——模拟碰撞场景，分析结构响应以上关键技术问题的研究方法主要都是规范校核、 软件分析、数值分析、试验分 析这几种3. 平台设计荷载的种类？并列举各个种类所包括的荷载。
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第七章 自升式平台
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7.2 工作原理和结构组成
平台主体的平面形状
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第七章 自升式平台
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7.2 工作原理和结构组成
三、升降装置
升降装置的功能是完成升降船和升降桩腿的工作，并在着底作业时保 证平台固定位置，在拖航时保持桩腿固定位置。整个升降装置系统包括：
7.3 设计要求及环境条件
一、自升式平台操作程序与工况
操作程序； 工况一：移航； 工况二：放桩及提桩； 工况三：插桩及拔桩； 工况四：预压； 工况五：站立工况。
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第七章 自升式平台
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7.3 设计要求及环境条件
操作程序
非自航的自升式平台就位一 般采用锚或拖轮； 移位频繁的非自航自升式平 台也有配舵桨，用于工地移 位和助航； 自航自升式平台利用自身配 置的螺旋桨就位。
第七章 自升式平台
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7.2 工作原理和结构组成
二、自升式平台的构成
升降装置
平台主体 桩腿
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第七章 自升式平台
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7.2 工作原理和结构组成
二、自升式平台的构成
平台主体（上船体）结构：平台主体主要提供生产和生活的场地， 并在拖航或航行时提供浮力； 桩腿结构：桩腿的主要作用是支撑平台在海上作业，并将平台所受 的载荷传递给海底地基，桩腿的最下端还配置桩脚箱（或沉垫）； 升降装置：是提升或下降桩腿或船体的装置，并在拖航时支撑桩腿 和在升起时支撑平台； 完成预定功能的作业设备，如：起重机、钻机； 动力设备、供电设备、生活设备等。
海洋平台设计原理
主讲人：何炎平 倪崇本
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 二〇一六年·十一月
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第七章 自升式平台
1. 概述； 2. 工作原理和结构组成； 3. 设计要求及环境条件； 4. 主尺度与总体布置； 5. 重量分类与计算； 6. 桩腿型式和构造； 7. 桩腿强度校核； 8. 结构强度直接计算； 9. 学习与工作思路； 10. 思考与作业。
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第七章 自升式平台
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7.3 设计要求及环境条件
4.工况四：预压
自升式平台除沉垫型外都需要预压；
为了使自升式平台不会由于钻井机械等引起的振动、风浪流等环境外
力、起重作业等引起的倾覆力矩等原因而使桩腿继续下陷或突然下陷，
从而避免平台严重倾斜甚至倾倒等危险现象，在平台主体举升到规定
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7.3 设计要求及环境条件
作业水深； 环境温度； 风、浪、流、冰； 地质条件； 极限海况； 作业海况； 迁移海况。
三、环境条件
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第七章 自升式平台
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7.3 设计要求及环境条件
1.作业水深
自升式钻井平台一般来讲有标准的系列，如：； 其它平台往往根据实际工程需求确定，也有系列，如： GustoMSC的SEA、 NG系列； 峰隙的概念和天文潮、风暴潮的概念。
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第七章 自升式平台
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7.3 设计要求及环境条件
1.作业水深
峰隙系指平台在站立状态下，主体结构最低构件下缘与最大设计波高 的波峰之间的净空距离（见图4.3.1.1）。峰隙������不小于������1和1.2m之小者：
������1 = 0.1 ������1 + ������2 + ������3 ������ 式中： ������1——天文潮高， ������；
升降装置的动力系统； 船体上的升降装置； 桩腿上的升降结构和固桩结构。
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第七章 自升式平台
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7.2 工作原理和结构组成
三类升降装置
间断升降装置：液压升降装置； 准连续升降装置：双作用液压升降装置； 连续升降装置：齿轮齿条升降装置、钢丝绳滑轮 升降装置。
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1.作业水深
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7.3 设计要求及环境条件
2.迁移工况的环境条件
油田迁移：风速不小于36m/s（70kn），波浪载荷按照油田 内迁移环境条件确定波浪要素，且与海流按最不利情况进行 组合； 远洋迁移：风速不小于51.5m/s（100kn），波浪载荷按最大 迁移环境条件确定波浪要素，且与海流载荷按最不利情况进 行组合。
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7.3 设计要求及环境条件
3.工况三：插桩及拔桩
下桩后平台定位，并迅速将全部桩腿同步下放到触地，以避免移位； 操作对包括风、浪、流等的环境条件有限制； 插桩的过程为平台的重量由浮力支持过渡到由桩腿支持的过程，平台 由漂浮状态过渡到海底支撑状态的过程； 当平台完成作业需要离开时，首先下降船体到预定的浮态吃水，开始 试拔桩腿，如拔不起来，则可继续下降主体超过预定吃水一定量，再 行试拔，并可动用冲桩喷射系统，直至可以提起。
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7.3 设计要求及环境条件
5.工况五：站立工况
包括：作业工况和自存工况；
作业工况：正常环境条件下平台进行预定作业功能的工况，平台的可
变载荷一般取为满载，其值有时较升降工况和自存工况大；
自存工况：平台遭遇一百年一遇的特大环境载荷时停止作业但仍能够
自存的工况，一般可变载荷较小，但环境载荷大得多；
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7.2 工作原理和结构组成
间断升降装置：液压升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
准连续升降装置：双作用液压升降装置
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第七章 自升式平台
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7.2 工作原理和结构组成
站立工况，平台主体受到重力、风力和作业载荷，桩腿则受到浮力、
重力、风浪流诸外力的联合作用，平台的安全性取决于坐底稳性和结
构强度。坐底稳性包括抗倾稳性、抗滑稳性，以及地基承载力和不均
匀沉陷等。结构强度包括主体的总强度，桩腿的整体稳定性、弯压强
度和局部强度。
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������2——风暴潮高， ������ ； ������3——最大设计波浪在基准水面上的高度， ������ 。
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7.3 设计要求及环境条件
1.作业水深
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7.3 设计要求及环境条件
第七章 自升式平台
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7.1 概述
自升式平台主要类型：
自升式钻井平台；
自升式生产平台；
自升式修井平台；
自升式生活平台；
自升自航船（LiftBoat）；
自升自航风电安装船；
自升式起重船； 自升式工程船（打桩、整平、 钻孔爆破）；
等等。
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36.01m/s（70kn） 51.44m/s（100kn）
36.01m/s（70kn） 51.44m/s（100kn） 25.8m/s（50kn）
7.2 工作原理和结构组成
连续升降装置：齿轮齿条升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
三种锁定方式
气囊式 插销式 齿块式
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7.2 工作原理和结构组成
固桩装置
作业和拖航均需要固桩； 一般采用楔块结构，填充 船体和桩腿之间的间隙； 每根桩腿设间距较大的上、 下两处固桩。
连续升降装置：齿轮齿条升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
连续升降装置：齿轮齿条升降装置
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7.2 工作原理和结构组成
连续升降装置：齿轮齿条升降装置
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7.3 设计要求及环境条件
3.某平台设计环境条件实例
设计最大作业水深： 设计环境温度： 海水温度： 钢结构设计温度： 设计风速 正常作业工况： 风暴自存工况： 拖航工况： 完整稳性，油田拖航： 完整稳性，远洋拖航： 破舱稳性：
122m（400ft） -20℃～+45℃ -2℃～+35℃ -20℃
各种工况： 航行或拖航（桩腿高）
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7.2 工作原理和结构组成
各种工况：
站立的作业工况（不同功 能）； 站立的风暴自存工况； 升降桩腿和升降船体（过渡 工况、环境条件限制）； 预压工况（抵御载荷变化）； 拔桩工况（对储备浮力的要 求）。
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第七章 自升式平台