海洋平台总体性能
深海海洋平台发展综述
SeaStar的平台主体取消了传统类型TLP的4柱式结 构，仅在甲板和浮筒间使用一个圆柱体结构，称为中央 柱。中央柱垂直穿过水面，上端支撑平台甲板，下端与 的三根截面为矩形的浮筒相连接。三根浮筒成辐射状沿 中央柱法线向外延伸，彼此在水平面上的夹角为120°， 在末端与张力腿系统连接。1998年， 名为“ Morpeth”的
传统的张力腿平台的平台本体投影呈矩形，通过四 根圆柱形的立柱（Hotton平台为六根）来连接平台的上 体和下体，立柱的位置在矩形的四个角上。浮箱首尾与 各立柱相接, 形成环状结构。张力腿由4组相互平行的筋 腱组成，上端固定在浮箱与立柱之间的连接处，下端与 海底基础相连。有时候为了增加平台系统的侧向刚度， 还会安装斜线系泊索系统[11]，作为垂直张力腿系统的辅 助。海底基础将平台固定入位，主要有桩基础和重力式 基础两种形式[12]。
截至2000年，世界上11座TLP平台中的9座是传统型 TLP平台。2000年以后建造的张力腿平台则以第二代张力 腿平台为主，传统型的张力腿平台仅在2001年建造了一 座。可见2000年以后第二代TLP平台基本上取代了传统 的TLP成为TLP平台的主流。从张力腿平台的分布来看， 美国墨西哥湾是张力腿平台最集中的地方，共16座，其 余分布在欧洲（3座）、西非海域（4座）以及亚洲（1 座）。实践证明，TLP平台在深海作业具有运动性能好、 抗恶劣环境作用能力强以及造价低等优点，因而，TLP平 台得以蓬勃发展[16]。学者们不断地对张力腿平台进行着 理论研究和改进，提出了悬式TLP平台、混合平台 [17]以及 近海小型TLP平台[18]等有建设性的概念。目前国内对TLP 平台的研究集中在平台的波浪荷载及响应[19-22]、平台的 振动控制以及对轻型TLP平台的研究等方面。 2.3 Spar平台
海洋平台
海洋平台的现状和发展趋势作者：荆永良引言海洋平台对海洋资源的开发和空间利用的发展，以及工程设施的大量兴建，对人类文明的演化将产生不可估量的影响。
正文1、海洋平台技术概述海洋工程项目是一个庞大的科技系统工程，而主要针对海洋石油开采而言的海洋工程装备包括油气钻采平台、油气存储设施、海上工程船舶等。
这其中的海洋平台是集油田勘测、油气处理、发电、供热、原油产品储存和运输、人员居住于一体的综合性海洋工程装备，是实施海底油气勘探和开采的工作基地。
海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，特别是与陆地采油设备相比，它所处的海洋环境十分复杂和恶劣，台风、海浪、海流、海冰和潮汐还有海底地震对平台的安全构成严重威胁。
与此同时，由于环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、构件材料老化、缺陷损伤扩大以及疲劳损伤累积等因素都将导致平台结构构件和整体抗力逐渐衰减，影响平台结构的服役安全性和耐久性。
因此，海洋平台的设计与制造只有在一个国家的综合工业水平整体提高与进步的基础上才能完成。
2、海洋平台的类型分类（1）、按运动方式可分为固定式与移动式两大类(如图）(2)、按使用功能的不同可分为钻井平台、生产平台、生活平台、储油平台、近海平台等。
3、海洋平台的发展及现状3.1国内海洋平台的发展及现状我国海洋工业开始于60 年代末期，最早的海洋石油开发起步于渤海湾地区，该地区典型水深约为20 m。
到了80 年代末期，在南中国海的联合勘探和生产开始在100 m 左右水深的范围内进行，直到现在，我国的油气勘探和开发工作还没能突破400 m 水深。
近年来，石油、石油化工装备工业以我国石油和石油化工工业为依托，取得了长足的发展。
尤其是近年来世界各国对石油能源开发的重视和原油价格的飚升，更是极大拉动了国内海上平台设备制造业的需求和发展。
我国目前已具有设计和建造浅海固定式采油平台的能力，中国海洋石油总公司已设计建造水深5 m 以内的固定式采油平台40 多座，中国石油天然气总公司建成5 m 以内的固定式采油平台10 余座。
海洋平台概述
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 。
现代船海技术讲座-海洋平台总体性能分析
36
工程上描述波浪的常用方法
工程上描述波浪最为基本，最为简单的方法是假设波 高比水深和波长要小，这样得到的波浪称为线性波浪 （艾瑞波或者一阶斯托克斯波）。 线性波浪理论是描述波浪运动的一阶近似，势流理论 经常用来计算波浪运动。 势流理论方法描述波浪运动时，认为流体连续，不可 压缩，流动时无旋涡产生。这样波浪的运动的求解转 化为以势函数构造的偏微分方程的定解问题。
53
二阶波浪力效应成因示意图
54
风的特性和风载荷
55
描述风的统计特性参数包括： 风向 平均风速
风谱函数：工程上，根据风场的统计观测，提出了一 些风谱来经验性的来描述风速的脉动性质。
56
风谱曲线示意图
27
数值分析方法
频域分析方法： 时域分析方法： 1）仅求解平台运动，锚泊恢复力采用解析法近似。 （解耦方法1） 2）仅求解平台运动，锚泊线上受到的惯性力和粘性 阻尼力对平台运动的影响近似考虑，锚泊系统的静回 复力可较好的考虑。（解耦方法2） 3）准确考虑锚泊线和海洋立管的动力响应，细长杆 件的运动和平台运动同时求解。称为耦合分析方法。 该种方法计算时间较长，但对于验证锚泊系统的极限 承载，辅助模型试验，模拟平台、锚线、立管间碰撞， 破损过程较为有效。
17
总体性能分析的目的
1）预报浮式平台结构的运动（耐波性）
2）得到作用在平台结构上的静力和动力载荷，用于平 台结构的设计（包括屈服强度，疲劳强度，稳定性校 核等） 3）得到作用到平台结构上的动力载荷和运动，用于平 台定位系统的设计（常规的锚泊系统，基于控制理论 的动力定位技术） 4）得到平台的偏移和运动，用来进行海洋立管的设计 分析
16
浮式平台运动性能分析的应用
世界海洋平台及其建造现状和发展前景综述
世界海洋平台及其建造现状和发展前景综述0 引言21世纪是真正的海洋世纪。
陆地上的资源日渐枯竭，资源开发逐渐转向海洋，尤其是深海勘探和开发已成为必然趋势。
近几十年来，海洋产业发展迅速，海洋油气资源的勘探和开发尤为迅速，人类全面认识和利用海洋的时代已经到来。
海洋资源勘探和开采业的发展，加大了各国能源部门对海洋油气钻采设备的需求，同时也使得海洋工程及装备制造业在船舶工业中的份额不断增加，海洋工程及装备和其制造业的发展将会成为衡量一个国家船舶工业的重要指标。
1 总体概述海洋平台结构是海洋油气资源开发的基础性设施，是海上生产作业和生活的基地。
随着海洋石油开发事业的发展，各类海洋平台也随之应运而生。
自第一座钢质海洋石油开采平台于1947年在墨西哥Couissana 海域建成以来，世界上已建造近6000座海洋石油开采平台。
海洋平台的大致分类如下：据统计，自升式平台由于自身独有的特点（平台主体可以沿桩腿垂直升降），在浅海资源勘探和开发装备中仍占据较大比例。
截止到2001年3月，全球已经投入使用419座自升式平台和232座浮动式平台。
据美国统计，2001年至2007年，全世界投入海洋油气开发的项目将达到434个，其中水深大于500米的深水项目占到了48％，水深大于1200米的超水深项目占到了22％。
随着海洋资源开发由浅海逐渐转向深海以及超深海，适应于深水勘探和开采的钻探船以及半潜式平台所占的比例在不断的增加（相关数据见表1）。
⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧半潜式平台钻井船自升式平台坐底式平台移动式平台）牵索塔式平台（顺应式张力腿式平台混凝土重力式平台钢质导管架式平台固定式平台海洋平台Submersibles（座底式平台）7 0 7Drilling Barges（钻探驳船）51 0 51Totals661 101 762 随着生产向深海的不断进入，海洋油气资源浮式生产系统市场需求量在不断的增大。
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。
海洋平台设计原理_第三章_海洋平台总体设计
舾装 设计
总体 设计
轮机 设计
电气 设计
专业分工与联系
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.1 平台设计概述
继承和创新
设计方法与思想
已存在很多案例，可供参考； 技术进步，材料、机电设备、 信息技术等； 新增功能要求，条件变化将 会有新的需求； “规范”发生变化，这是社 会进步的必然产物； “兼蓄并融”和“集思广 益” 。
建立在结构力学、弹性理论、水动力等基础理论和现 代计算技术的分析方法上，结合平台结构具体情况， 根据给定的环境条件和设计工况进行强度计算。
海洋开发带来新的需求，根据预定的功能需求，可复 合多种类型的平台或船舶来进行复合创新设计。
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平台型式的选择； 功能规划； 总布置设计； 主要要素； 重量重心； 舱容、可变载荷； 总体性能； 动力配置； 协调其它专业，等等。
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
“渤海5号”自升式平台
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
自
上部平台的形状；
升
式
桩腿的数量；
平 台
是否设桩靴；
结 构
桩腿型式；
型
升降方式；
式
选
等等。
择
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平 台 结 构 型 式 选 择
海洋平台简介
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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。
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/t
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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
DSS 21Maersk ContractorsK-
SeaDrill
FELS 2008 Daewoo 2009
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THANK YOU ！
江苏熔盛重工有限公司
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半潜平台的发展
自1961 年世界上首座半潜式钻井平台诞生到目前，半潜式钻井平台经 历了6 个发展阶段，各阶段的代表平台参数如表1 。
第几代 泊位方式 作业水深（m） 钻井深度（m） 大钩载荷（t）
1
锚泊
<180
___
___
2
锚泊
300~1200
约7500
___
设计: Trosvik Bingo 3000 建造: 20世纪80年代初期到中期 水深 / 钻井深度:450~1050/7500m ~9000 可变载荷: < 4,000 s/t
海洋平台结构的抗震性能分析
海洋平台结构的抗震性能分析海洋平台作为在海洋中进行资源开发和科学研究的重要基础设施，其安全性至关重要。
而地震作为一种常见的自然灾害，对海洋平台的结构稳定性构成了巨大威胁。
因此，深入分析海洋平台结构的抗震性能具有极其重要的意义。
海洋平台所处的海洋环境复杂多变，不仅要承受海浪、海流、海风等海洋动力的作用，还要面对海底地质条件的影响。
在这种复杂环境下，地震的发生会给海洋平台带来巨大的冲击和破坏。
海洋平台的结构类型多种多样，常见的有导管架式平台、重力式平台、自升式平台和半潜式平台等。
不同类型的平台结构在抗震性能方面存在差异。
导管架式平台是通过钢管桩固定在海底，其结构相对简单，但在地震作用下，桩与土之间的相互作用以及节点的连接部位容易出现破坏。
重力式平台依靠自身的巨大重量保持稳定，其整体刚度较大，但在强震作用下，基础部位可能会发生滑移和沉降。
自升式平台通过桩腿升降来适应不同的水深，其结构的灵活性在一定程度上影响了抗震性能，桩腿与平台主体的连接部位在地震中容易受损。
半潜式平台由浮体和立柱组成，在水中具有较好的漂浮性能，但在地震引起的大幅晃动下，立柱和浮体的连接处以及内部的设备容易受到破坏。
地震对海洋平台结构的影响主要体现在以下几个方面。
首先是水平地震力，它会导致平台结构产生水平位移和变形，从而影响结构的整体稳定性。
其次是竖向地震力，虽然其作用通常小于水平地震力，但在某些情况下也可能引起结构的竖向振动和破坏。
此外，地震还可能引发地基的液化和失稳，进一步加剧平台结构的破坏。
为了评估海洋平台结构的抗震性能，工程师们通常采用多种分析方法。
其中，数值模拟是一种常用的手段。
通过建立海洋平台的有限元模型，输入地震波等相关参数，可以模拟平台在地震作用下的响应。
此外，实验研究也是必不可少的。
可以在实验室中对缩尺模型进行地震模拟实验，获取结构的受力和变形情况。
在提高海洋平台结构的抗震性能方面，有多种措施可供选择。
优化结构设计是关键，例如合理布置桩的位置和数量，增强节点的连接强度，提高结构的整体刚度和稳定性。
海洋平台的结构强度与稳定性分析
海洋平台的结构强度与稳定性分析海洋平台是一种在海洋中建造的人工平台，用于开展海上石油钻探、海洋科学研究、风电场建设等活动。
在海洋环境中，海洋平台的结构强度和稳定性是非常重要的，对于保证平台运行的安全性和可靠性至关重要。
本文将对海洋平台的结构强度和稳定性进行分析，并提出相应的解决方案。
一、结构强度分析1. 荷载计算海洋平台的结构强度受到多种荷载的影响，包括自重、风载、浪载、冲击载荷等。
在设计海洋平台时，需要根据平台的用途和运行环境合理计算各个荷载的大小，并采取适当的安全系数进行荷载设计。
2. 结构材料选择海洋平台的结构强度与所采用的材料有密切关系。
传统上，海洋平台的结构多采用钢结构，但随着高性能材料的发展，复合材料也逐渐应用于海洋平台的建造中。
选择合适的结构材料可以提高海洋平台的强度和耐久性。
3. 结构设计在海洋平台的结构设计中，需要考虑平台的稳定性和结构的强度。
采用合理的结构形式和连接方式，合理布置支撑结构和刚性连接，可以提高平台的整体结构强度。
二、稳定性分析1. 海底基础设计海洋平台的稳定性受到其海底基础的影响。
根据海洋平台的类型和运行环境，可以选择适合的基础形式，如桩基、板基等。
通过合理设计基础的形状和尺寸，保证海洋平台的稳定性。
2. 平台动力响应分析海洋平台在海洋环境中受到风力、波浪等外部荷载的作用，产生动态响应。
通过对平台的动力响应进行分析，可以评估平台的稳定性，并设计相应的减振措施，如增设阻尼器、减小平台的共振频率等。
3. 风、浪和冲击力分析在海洋平台的稳定性分析中，需要对海洋环境中的风、浪和冲击力进行综合分析。
通过采用海洋气象数据和水动力学模型，可以计算风、浪和冲击力的大小和作用方向，从而评估平台的稳定性。
总结：海洋平台的结构强度与稳定性分析对于确保平台的安全性和可靠性至关重要。
在设计过程中，需要合理计算各个荷载的大小，选择适当的结构材料，设计合理的结构形式和连接方式。
同时，进行稳定性分析包括海底基础设计、平台动力响应分析以及风、浪和冲击力分析等，保证平台在海洋环境中稳定运行。
坐底式海洋平台整体结构强度有限元分析
坐底式海洋平台整体结构强度有限元分析底座式海洋平台是一种常见的海洋工程结构，通常用于海上石油钻探
和生产。
该平台通过底座直接支撑在海底上，具有较好的稳定性和承载能力。
为了保证底座式海洋平台的结构强度和安全性，需要进行有限元分析，对其整体结构进行评估和优化。
1.底座结构：底座是底座式海洋平台的主要支撑结构，承担整个平台
的重量和外部荷载。
在有限元分析中，需要对底座的强度、刚度和稳定性
进行评估，确保其能够承受海洋环境中的风浪和海浪等外部荷载。
2.支撑结构：底座式海洋平台通常包括支撑结构，用于连接底座与平
台上部结构。
支撑结构的稳定性和强度对整个平台的安全性至关重要，因
此在有限元分析中需要对支撑结构进行详细的评估和分析。
3.海洋环境荷载：底座式海洋平台在海洋环境中受到多种外部荷载的
作用，如风载、浪载、海流载等。
这些荷载会对平台结构产生影响，因此
需要在有限元分析中考虑这些荷载的影响，对平台结构进行相应的优化和
设计。
4.材料和连接件：在底座式海洋平台的设计中，选择合适的材料和连
接件对结构的强度和稳定性有重要影响。
在有限元分析中，需要考虑材料
的力学性能和连接件的可靠性，确保整个平台结构的安全性。
总之，底座式海洋平台的整体结构强度有限元分析是设计和评估该结
构的重要步骤。
通过对平台结构的有限元分析，可以有效地评估结构的强
度和稳定性，优化设计方案，提高平台的安全性和可靠性。
同时，有限元
分析也可以指导平台的改进和维护工作，确保底座式海洋平台在海洋环境
中的长期稳定运行。
海洋平台稳性
海洋平台稳性，是海洋平台在拖航、下沉或使用过程中抗倾覆和抗滑移的能力。
主要包括漂浮稳性和坐底稳性。
一、漂浮稳性平台受到外力和风、浪的作用而倾斜，当外力消除以后平台复位的能力。
根据平台在拖航和使用过程中是否有破仓，漂浮稳性又分为整体稳性和破仓稳性。
根据平台产生的倾角大小不同，其整体稳性的计算分为小倾角稳性计算（即初稳性计算）和大倾角稳性计算。
这种计算与浮心、稳心、初稳心、稳心半径、复原力矩有关。
浮心浮体排水体的形心，是浮性的主要参数。
浮性是在规定的荷载下平台漂浮在水面的能力。
浮体在水中所受到的静水压力的竖向分量称为浮力(P),浮力的大小与浮体排水的重量相等。
当浮体的重力与浮力大小相等、方向相反且作用于同一竖向线上时，浮体能平衡地漂浮在静水面上。
此时浮体相对于静水面的位置称为浮态。
浮态分为四种：①正浮状态（图1a）。
浮体的纵轴x 和横轴r 都平行于水面；这种浮态只用一个参数T（吃水）表示。
②横倾状态（图1b）。
纵轴x平行于水平面,横轴r 与水平面成角度θ（称横倾角）浮心C 位置因水下体积变化而移动；这种浮态要用T 和θ两个参数表示。
③纵倾状态（图1c）。
横轴r 平行于水面，纵轴x与水平面成角度嗘（称纵倾角），这种浮态要用T 和嗘两个参数表示。
④一般状态（图1d）。
横轴和纵轴都不平行于水平面,这种浮态要用T、θ和嗘三个参数表示。
海洋平台稳性稳心作用于浮心C嗞和作用于与C嗞无穷接近的浮心C 嗞+d嗞的两浮力作用线交点,称为与浮心C嗞相对应浮态下的稳心M嗞(图2)。
C0为相应于浮体正浮于水线W0L0时的浮心。
C嗞为相应于浮体倾斜而浮于水线W嗞L嗞时的浮心。
C嗞+d嗞为相应于浮体再作微量倾斜而浮于线W嗞+d嗞L 嗞+d嗞时的浮心；M嗞为稳心。
海洋平台稳性初稳心正浮态稳心。
初横稳心是浮体自正浮态位置横倾一无穷小角度dθ时的稳心。
其竖坐标zM＝z庩+Ix/V0，式中z庩为正浮态的浮心竖坐标；Ix为正浮态水线面面积对纵轴的惯性矩。
海洋平台简介
设计: Trosvik Bingo 3000 建造: 20世纪80年代初期到中期 水深 / 钻井深度:450~1050/7500m ~9000 可变载荷: < 4,000 s/t
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第四代半潜平台
设计: Noble EVA-4000 建造: 20世纪80年代初期 水深 / 钻井深度:1800~2400/9750m 可变载荷: 4,000 ~5,500s/t
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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。
___
3
锚泊
450~1500 7500~9000
约450
4
DP1或DP2 1350~2400 7500~9700
约585
5
DP2或DP3 1500~3000 9000~11250
约720
6
DP2或DP3 2400~3000 9000~12000
约900
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第一代半潜平台
1961 年诞生的Ocean Driller 为3 立柱结构，甲板呈V 字形。
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/t
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中国海洋平台的现状与发展浅析
中国海洋平台的现状与发展浅析摘要：未来的油气能源将继续在世界能源需求中占据主导地位，海洋石油已成为未来世界石油开采的主要来源。
在面临世界各国对人类共同拥有的深海资源激烈竞争的形势下，须高度重视对深海平台技术的研究。
目前主要投入使用的海洋平台主要有四种：张力腿平台，半潜式平台，浮式平台，单柱式平台（spar）。
近年来我国虽然在海洋平台建造及技术研究方面做了大量工作，并取得了可喜的成绩，但就海洋装备技术实力和技术水平而言，我国与发达国家之间还存在着很大的差距。
因此，我国必须加快科研步伐，早日步入世界海洋石油装备强国行列。
1世界海洋石油资源的背景目前，世界石油工业正面临着极大的挑战。
全球油气储量增长乏力，远远无法弥补每年的产量。
然而全球的油气消耗量仍将以较快的速度增长。
根据国际能源署发布的世界能源展望预测，世界石油需求在2030年之前将保持年均1.6％的增长，到2030年达到57.69亿吨。
天然气需求在2030年之前将保持年均2.4％的增长，到2030年达到42.03亿吨油当量。
未来的油气能源将继续在世界能源需求中占据主导地位，到2030年油气需求将占世界能源总需求的65％。
天然气资源估计将在2015年超过煤炭资源成为第二大能源种类．随着陆上石油资源的日渐枯竭，海洋石油已成为未来世界石油开采的主要来源。
随着中国经济的发展，特别是作为支柱产业的石油化工和汽车工业的快速发展，石油和天然气供应不足的矛盾日益突出。
我国从1993年开始，原油供应皿满足不了市场需求，因而从石油出口国变为石油进口国。
2海洋平台技术的价值己探明的世界海洋石油储量的80％以上在水深500m以内，而全部海洋面积的90％以上水深在200一6000m之间，因而大量的海域而积有待探明。
此外，世界上除了少数海域以外，大部分地区的近海油气资源己口趋减少，向深海发展己成必然趋势，深海平台技术己成为国际海洋工程界的一个热点，进行了大量的研究，新的深海平台结构不断涌现。
海洋平台介绍
国际浮式生产储油卸油船（FPSO）发展态势:FPSO（Floating Production Storage and Offloading）浮式生产储油卸油船，它兼有生产、储油和卸油功能，油气生产装置系统复杂程度和价格远远高出同吨位油船，FPSO装置作为海洋油气开发系统的组成部分，一般与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。
韩国船企对FPSO建造具有较强规模效应。
如现代重工专门建有FPSO海洋项目生产厂，已交付了6艘大型FPSO；三星重工手中持有5艘大型FPSO订单；大宇造船海洋工程公司则是全球造船企业中建造海上油气勘探船最多的企业，2005年承接海洋项目设备订单计划指标是17亿美元。
据海事研究机构（DW）预计，未来5年内FPSO新增需求将会达到84座，投资额约为210亿美元。
FPSO主要技术结构表： FPSO主要技术结构FPSO主要结构功能系泊系统：主要将FPSO系泊于作业油田。
FPSO在海域作业时系泊系统多采用一个或多个锚点、一根或多根立管、一个浮式或固定式浮筒、一座转塔或骨架。
FPSO系泊方式有永久系泊和可解脱式系泊两种；船体部分：既可以按特定要求新建，也可以用油轮或驳船改装；生产设备：主要是采油和储油设备，以及油、气、水分离设备等；卸载系统：包括卷缆绞车、软管卷车等，用于连接和固定穿梭油轮，并将FPSO储存的原油卸入穿梭油轮。
其作业原理是通过海底输油管线把从海底开采出的原油传输到FPSO的船上进行处理，然后将处理后的原油储存在货油舱内，最后通过卸载系统输往穿梭油轮。
配套系统：在FPSO系统配置上，外输系统是其关键的配套系统。
FPSO主要优点随着海洋油气开发、生产向深海不断进入，FPSO与其它海洋钻井平台相比，优势明显，主要表现在以下四个方面：（1）生产系统投产快，投资低，若采用油船改装成FPSO，优势更为显著。
而且目前很容易找到船龄不高，工况适宜的大型油船。
海洋平台总体性能
三、完整稳性计算
3、稳性校核计算
三、完整稳性计算
3、稳性校核计算
三、完整稳性计算
3、稳性校核计算
h = BM + Z B − Z G
初稳性高 h = BM + Z B − Z G 经自由液面修正后的初稳性高 h′ = h − δh
三、完整稳性计算
3、稳性校核计算
（6）风倾力矩曲线的计算 风力 风倾力矩 平台的总风力 平台的风倾力矩
二、规范对稳性的要求
2、规范对平台大倾角稳性的要求
三、完整稳性计算
1、移动式钻井平台的稳定性校核计算的特点
（1）钻井平台的稳性计算比较简便； （2）需校核计算沿各个方向倾斜时的稳性状况，找出最 危险的倾斜方向； （3）钻井平台的稳性要求比较高。
三、完整稳性计算
2、坐标系
X ω = X cos ω + Y sin ω Yω = − X sin ω + Y cos ω
一、稳性概念
2、稳性的分类
（3）按倾斜角度 初稳性（或称小倾角稳性——指倾斜角度小于10度～ 初稳性 15度或上甲板边缘开始入水前的稳性； 大倾角稳性——一般指倾角大于10度～15度或上甲 大倾角稳性 极边缘开始入水后的稳性。 划分原因：小倾角稳性可引入某些假定，既使浮态合 计被简化，又能较明确地获得影响初稳性的各种因素 之间的规律。 所有纵稳性问题都属于小倾角范畴，因为纵稳性力 矩大于横稳性力矩，所以不可能因纵稳性不足而导致 倾覆 。
Байду номын сангаас
重心G在稳心M之下 重心G在稳心M之上 重心G与稳心M重合
GM > 0
GM < 0
一、稳性概念
六、初稳性公式及规范对平台初稳性的要求
中国海洋平台的现状与发展浅析
中国海洋平台的现状与发展浅析摘要：未来的油气能源将继续在世界能源需求中占据主导地位，海洋石油已成为未来世界石油开采的主要来源。
在面临世界各国对人类共同拥有的深海资源激烈竞争的形势下，须高度重视对深海平台技术的研究。
目前主要投入使用的海洋平台主要有四种：张力腿平台，半潜式平台，浮式平台，单柱式平台（spar ）。
近年来我国虽然在海洋平台建造及技术研究方面做了大量工作，并取得了可喜的成绩，但就海洋装备技术实力和技术水平而言，我国与发达国家之间还存在着很大的差距。
因此，我国必须加快科研步伐，早日步入世界海洋石油装备强国行列。
1 世界海洋石油资源的背景目前，世界石油工业正面临着极大的挑战。
全球油气储量增长乏力，远远无法弥补每年的产量。
然而全球的油气消耗量仍将以较快的速度增长。
根据国际能源署发布的世界能源展望预测，世界石油需求在2030 年之前将保持年均 1.6％的增长，到2030 年达到57.69 亿吨。
天然气需求在2030年之前将保持年均 2.4％的增长，到2030 年达到42.03 亿吨油当量。
未来的油气能源将继续在世界能源需求中占据主导地位，到2030 年油气需求将占世界能源总需求的65％。
天然气资源估计将在2015 年超过煤炭资源成为第二大能源种类．随着陆上石油资源的日渐枯竭，海洋石油已成为未来世界石油开采的主要来源。
随着中国经济的发展，特别是作为支柱产业的石油化工和汽车工业的快速发展，石油和天然气供应不足的矛盾日益突出。
我国从1993 年开始，原油供应皿满足不了市场需求，因而从石油出口国变为石油进口国。
2 海洋平台技术的价值己探明的世界海洋石油储量的80%以上在水深500m以内，而全部海洋面积的90%以上水深在200 一6000m之间，因而大量的海域而积有待探明。
此外，世界上除了少数海域以外，大部分地区的近海油气资源己口趋减少，向深海发展己成必然趋势，深海平台技术己成为国际海洋工程界的一个热点，进行了大量的研究，新的深海平台结构不断涌现。
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。
深海海洋平台发展现状及特性研究
深海海洋平台发展现状及特性研究作者：管文浩来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2015年第9期管文浩国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心河南郑州450002摘要面积广阔的海洋蕴藏了非常丰富的油气资源，世界各国对于油气资源的巨大需求推动了石油开采从浅海到深海的发展，深海海洋平台成为了研究的前沿课题。
当前世界上主流的深海海洋平台主要有以下四种：张力腿平台、单柱式平台、半潜式平台和浮式生产储油系统。
本文对于深海海洋平台的发展现状及各类型平台的特性进行了研究。
关键词海洋；平台；深海随着我国经济社会的发展，油气资源的消耗也越来越大，陆地上的资源已经无法满足这个缺口。
海洋尤其是深海，拥有着比陆地更加丰富的油气资源，为了开采这些资源，深海海洋平台成为了研究的前沿课题。
1 深海海洋平台的发展现状根据国际上通用的浅海、深海和超深海的划分方法，通常将水深小于500m 的海称为浅海，水深大于500m 小于1500m 的海称为深海，水深大于1500m 的海为超深海。
当前世界上主流的深海海洋平台主要有以下四种：张力腿平台（TLP）、单柱式平台（SPAR）、半潜式平台（Semisubmersible）和浮式生产储油系统（FPSO）。
2 张力腿平台特性研究张力腿平台，又称TLP 平台，它是一种顺应式的深水采油平台，它的概念最早是由美国学者R.D.Marsh 于1954 年提出的。
张力腿平台由平台主体结构、张力腿结构和海底锚固结构三大部分组成。
平台主体结构上层模块、立柱模块和下层模块。
上层模块为生产和生活模块，进行生产和生活作业，立柱模块和下层模块为张力腿平台提供巨大的浮力，该浮力远远超过平台自身的重量，使得张力腿产生张紧力。
在张紧力的作用下，平台容易维持一个较稳定的状态，几乎不会发生竖向位移和转动。
张力腿平台适合采用干式采油树结构，可以大大降低生产成本。
张力腿平台又可以细分为传统式张力腿平台（Conventional TLP）、海之星张力腿平台（Seastar TLP）、伸张式张力腿平台（ETLP）和MOSES 张力腿平台（MOSES TLP）。
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三、完整稳性计算
3、稳性校核计算
三、完整稳性计算
3、稳性校核计算
三、完整稳性计算
3、稳性校核计算
h = BM + Z B − Z G
初稳性高 h = BM + Z B − Z G 经自由液面修正后的初稳性高 h′ = h − δh
三、完整稳性计算
3、稳性校核计算
（6）风倾力矩曲线的计算 风力 风倾力矩 平台的总风力 平台的风倾力矩
BM = IT ∇
复 力 MR = ∆⋅ GM ⋅ Sinφ， 为 原 臂 原 矩 GZ 复 力 ， G 为 稳 高 也 初 性 。 M 横 性 ， 称 稳 高 初 性 式 R = ∆GMφ 稳 公 M
一、稳性概念
5、稳心及稳心半径
IL BML = ∇
一、稳性概念
6、船舶的平衡状态
1、 稳定平衡(a图) 2、不稳定平衡 (b图) 3、 随遇平衡 (c图)
一、稳性概念
2、稳性的分类
（3）按倾斜角度 初稳性（或称小倾角稳性——指倾斜角度小于10度～ 初稳性 15度或上甲板边缘开始入水前的稳性； 大倾角稳性——一般指倾角大于10度～15度或上甲 大倾角稳性 极边缘开始入水后的稳性。 划分原因：小倾角稳性可引入某些假定，既使浮态合 计被简化，又能较明确地获得影响初稳性的各种因素 之间的规律。 所有纵稳性问题都属于小倾角范畴，因为纵稳性力 矩大于横稳性力矩，所以不可能因纵稳性不足而导致 倾覆 。
Fi = Cs ⋅ Ch ⋅ Si ⋅ P
M i = Fi ⋅ hi
M = ∑ M i + F ⋅ hw
i =1 n
F = ∑ Fi
i =1
n
三、完整稳性计算
3、稳性校核计算 （1）初稳性校核 （2）大倾角稳性校核
§6-3 破舱稳性
破舱稳性又称抗沉性，是指船舶或浮式平台在一舱或 数舱破损进水后仍能保持一定浮性和稳性的能力。 破舱稳性的计算包括个方面的内容： （1）一舱或数舱进水后浮态及稳性的计算； （2）从保证船舶抗沉性的要求出发，计算
§6-2 完整稳性
一、稳性概念
1、定义：船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，
当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置的能力。
（a)图中复原力矩，倾斜力矩方向相反，起到抵抗倾斜力矩的作用， MR定为正值 （b)图中复原力距，倾斜力矩方向相同，倾斜力矩增加，MR定为负值
一、稳性概念
2、稳性的分类
（1） 按作用力矩性质分静稳性和动稳性。 静稳性：船舶在倾斜过程中不计及角加速度和惯性 静稳性 矩的稳性，它研究倾斜力矩和稳性力矩所作功之间 的动平衡问题。 动稳性：船舶在倾斜过程中计及角速度和惯性矩的 动稳性 稳性，它研究倾斜力矩所做的功和稳性力矩所做功 之间的动平衡问题。 （2） 按倾斜方向 纵稳性：指船舶绕横向轴（Y轴）纵倾时的稳性 纵稳性 横稳性：指船舶绕纵向轴（X轴）横倾时的稳性 横稳性
二、规范对稳性的要求
2、规范对平台大倾角稳性的要求
三、完整稳性计算
1、移动式钻井平台的稳定性校核计算的特点
（1）钻井平台的稳性计算比较简便； （2）需校核计算沿各个方向倾斜时的稳性状况，找出最 危险的倾斜方向； （3）钻井平台的稳性要求比较高。
三、完整稳性计算
2、坐标系
X ω = X cos ω + Y sin ω Yω = − X sin ω + Y cos ω
一、稳性概念
3、倾斜力矩、复原力矩
1、倾斜力矩的来源 （1）风浪的作用； （2）船上货物的移动； （3）旅客集中于某一船舷。 （4）拖船的急牵，火箭的发射 2、复原力矩 复原力矩大小取决于排水量、重心高度、浮心 移动的距离等因1 = BMφ
IT BB1 = φ ∇
重心G在稳心M之下 重心G在稳心M之上 重心G与稳心M重合
GM > 0
GM < 0
一、稳性概念
六、初稳性公式及规范对平台初稳性的要求
MR = ∆ ⋅ GM ⋅ Sinφ
（1）初稳性公式的用途 ① 判别水面船舶能否稳定平衡，其衡准条件 GM > 0 ； ②船舶在营运过程中，应用初稳性方程式处理船内重 物移动以及装卸重物后，调整船舶的浮态，确定新 的初稳性高。
第六章 平台总体性能
§6-1 概 述
移动式平台的总体性能包括完整稳性、站立稳 性、最小干舷、阻力及平台在波浪中的运动等。 移动式平台设计应把握以下几点： ①根据平台的具体使用要求，抓住主要矛盾，弄清哪 些性能是必须保证的，哪些是力求提高的。 ②为了达到设计的目标，应弄清采取哪些技术措施加 以保证。 ③弄清平台总体性能与主尺度、总布置等关系，在构 思总体方案时对技术性能进行分析和估算。
二、规范对稳性的要求
1、规范对平台初稳性的要求
中国船级社（CCS）2005年颁布的《海上移动式平台入 级与建造规范》对初稳性的要求：平台在其吃水范围 内的各种作业状态下，初稳性高度应不小于0.15m。 美国验船局（ABS）规范和国际海事组织（IMO）都规 定初稳性高度大于0。 挪威船级社（DNV）和法国验船局（BV）规范都要求 初稳性高度大于0.3m。
一、稳性概念
六、初稳性公式及规范对平台初稳性的要求
（2）初稳性公式的局限性 ①对于水面船舶，当它满足稳定平衡时，仅能说明 船舶在倾斜力矩消失后，具有能自行从微倾状态 恢复到初始平衡位置的能力，并不标志着船舶同 时满足不至倾覆的条件； ②只能应用于小倾角稳性的研究，对于大倾角稳性 不适用。 中国船级社（ 年颁布的《 中国船级社（CCS）2005年颁布的《海上移动式平台 ） 年颁布的 入级与建造规范》对初稳性的要求： 入级与建造规范》对初稳性的要求：平台在其吃水范 围内的各种作业状态下，初稳性高度应不小于0.15m。 围内的各种作业状态下，初稳性高度应不小于 。