海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計課件第一章緒論

1、海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計課件第一章海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計課件第一章 緒緒論論書籍書籍教材：教材：海洋石油平臺設(shè)計海洋石油平臺設(shè)計，陳建民，陳建民 主編，石油工業(yè)出版出版社，主編，石油工業(yè)出版出版社，20122012年年5 5月第月第1 1版版參考資料：參考資料：近海工程結(jié)構(gòu)物近海工程結(jié)構(gòu)物導(dǎo)管架平臺導(dǎo)管架平臺，姜萌，姜萌 主編，大連理工大學(xué)出版主編，大連理工大學(xué)出版社，社，2002009 9年年8 8月第月第1 1版版船舶與海洋平臺結(jié)構(gòu)船舶與海洋平臺結(jié)構(gòu)，楊永祥，楊永祥 主編，國防工業(yè)出版社，主編，國防工業(yè)出版社，2002008 8年年1 12 2月第月第1 1版版 CCS 海上移動平臺入級與建造規(guī)范海上移

2、動平臺入級與建造規(guī)范 20052005，人民交通出版社，人民交通出版社 ABS-Rules For Building and Classing Mobile Offshore Drilling Units 2008.海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 緒論緒論定義：定義：海洋平臺海洋平臺（offshore platform）為在海上進行鉆井、采為在海上進行鉆井、采油、集運、觀測、導(dǎo)航、施工等活動提供生產(chǎn)和生活設(shè)施的油、集運、觀測、導(dǎo)航、施工等活動提供生產(chǎn)和生活設(shè)施的構(gòu)筑物構(gòu)筑物，也是，也是移動式移動式平臺平臺、固定式平臺等、固定式平臺等的的統(tǒng)稱統(tǒng)稱；它；它由上部由上部結(jié)構(gòu)、設(shè)施與設(shè)備、支承結(jié)構(gòu)等

3、組成結(jié)構(gòu)、設(shè)施與設(shè)備、支承結(jié)構(gòu)等組成。海洋平臺的定義及其作用海洋平臺的定義及其作用海洋平臺是海洋平臺是進行勘探開發(fā)海洋油氣所需的關(guān)鍵裝備之一。進行勘探開發(fā)海洋油氣所需的關(guān)鍵裝備之一。第一章第一章 緒緒 論論Chapter 1 introduction第一節(jié)第一節(jié) 海洋海洋石油平臺的類型石油平臺的類型海洋平臺海洋平臺固定式平臺固定式平臺混凝土重力式平臺混凝土重力式平臺鋼質(zhì)導(dǎo)管架式平臺鋼質(zhì)導(dǎo)管架式平臺坐底式平臺坐底式平臺移動式平臺移動式平臺自升式平臺自升式平臺鉆井船鉆井船半潛式平臺半潛式平臺張力腿式平臺張力腿式平臺牽索塔式平臺牽索塔式平臺一、樁基式導(dǎo)管架平臺一、樁基式導(dǎo)管架平臺導(dǎo)管架平臺的特點1.

4、 整體穩(wěn)定性好整體穩(wěn)定性好2. 剛度大剛度大3. 受季節(jié)和氣候的影響較小受季節(jié)和氣候的影響較小4. 抗風(fēng)暴能力強抗風(fēng)暴能力強5. 安全可靠安全可靠6. 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單7. 造價低造價低上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架平臺的應(yīng)用導(dǎo)管架平臺的應(yīng)用 導(dǎo)管架平臺是在導(dǎo)管架平臺是在軟土地基上應(yīng)用較多軟土地基上應(yīng)用較多的一種樁基平臺的一種樁基平臺 工作水深工作水深一般在十余米一般在十余米200m的范圍內(nèi)，也有超過的范圍內(nèi)，也有超過300m的的 目前是世界上目前是世界上使用最多使用最多的一種平臺的一種平臺 它是從它是從設(shè)計理論和建造技術(shù)設(shè)計理論和建造技術(shù)來看最成熟、通用的平臺形式來看最成熟、通用的平

5、臺形式 二、固定重力式平臺二、固定重力式平臺鋼筋混凝土重力式平臺鋼筋混凝土重力式平臺鋼結(jié)構(gòu)重力式平臺鋼結(jié)構(gòu)重力式平臺鋼和鋼筋混凝土重力式平臺鋼和鋼筋混凝土重力式平臺重力式平臺的特點1. 2. 3. 4. 5. 6. 設(shè)計時應(yīng)防止基礎(chǔ)艙壁失穩(wěn)設(shè)計時應(yīng)防止基礎(chǔ)艙壁失穩(wěn)上部結(jié)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)立柱立柱基礎(chǔ)基礎(chǔ)6 6個插入泥面?zhèn)€插入泥面以下數(shù)百英尺的樁固定于海底。以下數(shù)百英尺的樁固定于海底。三、順應(yīng)式平臺三、順應(yīng)式平臺水上設(shè)水上設(shè)施施支撐結(jié)支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)樁樁順應(yīng)塔式平臺的應(yīng)用順應(yīng)塔式平臺的應(yīng)用 應(yīng)用水深可達應(yīng)用水深可達9009001000m,1000m,最佳工作水深在最佳工作水深在200200650m650m；

6、整體式基礎(chǔ)整體式基礎(chǔ)多建造在密實的砂土上；多建造在密實的砂土上；分離式基礎(chǔ)分離式基礎(chǔ)的面積取決于地質(zhì)條件；的面積取決于地質(zhì)條件； 立柱的間距立柱的間距隨水深而變，對地基和水深的適應(yīng)性強，可用于地質(zhì)條件較隨水深而變，對地基和水深的適應(yīng)性強，可用于地質(zhì)條件較差的場合差的場合 三、順應(yīng)式平臺三、順應(yīng)式平臺四、坐底式鉆井平臺四、坐底式鉆井平臺我國我國“勝利二號勝利二號”步行坐底式鉆井平臺步行坐底式鉆井平臺組成組成：一個上層平臺和數(shù)個能夠升降的樁腿：一個上層平臺和數(shù)個能夠升降的樁腿工作過程工作過程：移航時樁腿升起，至井位后，船體升：移航時樁腿升起，至井位后，船體升高作業(yè)，樁腿下降插入海底高作業(yè)，樁腿下降

7、插入海底適用水深與海底條件適用水深與海底條件：大陸架大陸架200m200m以內(nèi)水深以內(nèi)水深，硬，硬土區(qū)、珊瑚區(qū)、不平整海底土區(qū)、珊瑚區(qū)、不平整海底樁腿長度樁腿長度是自升式鉆井平臺的關(guān)鍵參數(shù)是自升式鉆井平臺的關(guān)鍵參數(shù)樁腿結(jié)構(gòu)形式樁腿結(jié)構(gòu)形式有柱體式和桁架式兩類有柱體式和桁架式兩類常用的常用的樁腿數(shù)量樁腿數(shù)量為為3 3根或根或4 4根根五、自升式鉆井平臺五、自升式鉆井平臺平臺結(jié)構(gòu)平臺結(jié)構(gòu)樁腿樁腿海洋平臺公司海洋平臺公司自升式鉆井平臺示意圖自升式鉆井平臺示意圖海洋平臺公司海洋平臺公司 該模塊主要包括以下三部分: 1. 升降機構(gòu)(Jacking System) 2. 固定框架(Fixed Frame)

8、 3. 樁腿及樁靴(Leg & Spudcan)升降模塊升降模塊海洋平臺公司海洋平臺公司升降機構(gòu) 升降模塊升降模塊齒輪傳動機構(gòu)1齒輪傳動機構(gòu)2海洋平臺公司海洋平臺公司樁腿及樁靴樁腿及樁靴樁腿樁靴樁靴的起吊樁腿的制作升降模塊海洋平臺公司海洋平臺公司該模塊主要包括三大部分：鉆井系統(tǒng) 懸臂結(jié)構(gòu) 滑移系統(tǒng)鉆井模塊鉆井模塊海洋平臺公司海洋平臺公司鉆井絞車井架天車游車大鉤固繩錨鉆井模塊鉆井模塊鐵鉆工海洋平臺公司海洋平臺公司鉆井模塊鉆井模塊頂驅(qū)轉(zhuǎn)盤司鉆控制室防噴器滑移系統(tǒng)液壓油缸海洋平臺公司海洋平臺公司鉆井模塊鉆井模塊泥漿循環(huán)系統(tǒng)泥漿凈化系統(tǒng)泥漿泵自升式平臺的特點1 1. . 適用于不同適用于不同海

9、底土壤條件海底土壤條件2.2. 適用于適用于相對較大的相對較大的水深范圍水深范圍3.3. 移位移位靈活方便靈活方便，便于建造，便于建造4.4. 水深愈大，水深愈大，樁腿愈長樁腿愈長，結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)，結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)性愈差性愈差5.5. 要求要求自升式鉆井平臺既要滿足拖航移自升式鉆井平臺既要滿足拖航移位時的浮性、穩(wěn)性方面的要求，又要滿位時的浮性、穩(wěn)性方面的要求，又要滿足作業(yè)時穩(wěn)性和強度的要求，以及升降足作業(yè)時穩(wěn)性和強度的要求，以及升降平臺和升降樁腿的要求。平臺和升降樁腿的要求。半潛式半潛式由平臺本體、立柱和下體或浮箱組成。平臺本體與下體之間連接的立柱，具有小水線面的剖面，主柱與主柱之間相隔適當距離，以

10、保證平臺的穩(wěn)性；n下體間的連接支撐一般都設(shè)在下體上方，當平臺移位時，可使連接支撐位于水線之上，以減小阻力；n平臺本體高出水面一定高度，以避免波浪的沖擊；n下體或浮箱提供主要浮力，沉沒于水下以減小波浪的擾動力。六、半潛式鉆井平臺六、半潛式鉆井平臺半潛式平臺的特點1. 500500米米幾千米幾千米2.2. 穩(wěn)性穩(wěn)性比較好比較好3.3. 造價造價高高半潛式鉆井平臺的半潛式鉆井平臺的類型類型有許多種，主要差有許多種，主要差別在于水下浮體的形狀與數(shù)目別在于水下浮體的形狀與數(shù)目 FPSO FPSO概念概念： FPSO是英文是英文Floating Production Shortage Shortage a

11、nd Offloading的縮寫，中的縮寫，中文譯為浮式生產(chǎn)、儲油、卸油船。這種船并不是一種真正意義上用于文譯為浮式生產(chǎn)、儲油、卸油船。這種船并不是一種真正意義上用于運輸?shù)拇?，它兼有生產(chǎn)、儲油、卸油的功能，一般與水下采油裝置和運輸?shù)拇?，它兼有生產(chǎn)、儲油、卸油的功能，一般與水下采油裝置和穿梭油船組成一套完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，是目前海洋工程船舶中的高技術(shù)穿梭油船組成一套完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，是目前海洋工程船舶中的高技術(shù)產(chǎn)品。產(chǎn)品。七、鉆井船（七、鉆井船（FPSO)FPSO外形類似油船，但其復(fù)雜程外形類似油船，但其復(fù)雜程度要遠遠高于油船，涉及的復(fù)雜度要遠遠高于油船，涉及的復(fù)雜系統(tǒng)包括二十幾個大類，如：單系統(tǒng)包括

12、二十幾個大類，如：單點錨泊系統(tǒng)、動力定位系統(tǒng)、油點錨泊系統(tǒng)、動力定位系統(tǒng)、油處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、注水處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、注水處理系統(tǒng)和直升機起降系統(tǒng)等，處理系統(tǒng)和直升機起降系統(tǒng)等，這類系統(tǒng)在運動型船中很少遇到。這類系統(tǒng)在運動型船中很少遇到。其他的惰性氣體發(fā)生系統(tǒng)、消防其他的惰性氣體發(fā)生系統(tǒng)、消防救生系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)救生系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等都高于運輸型船舶的建造要求。等都高于運輸型船舶的建造要求。鉆井船的特點1 1. . 在鉆井裝置中機動性最好在鉆井裝置中機動性最好2.2. 鉆井性能卻比較差鉆井性能卻比較差3.3. 工作工作：鉆井船與半潛式鉆井平臺一樣，鉆井時浮在水面。井架

13、一般都設(shè)在船的中部，：鉆井船與半潛式鉆井平臺一樣，鉆井時浮在水面。井架一般都設(shè)在船的中部，以減小船體搖蕩對鉆井工作的影響以減小船體搖蕩對鉆井工作的影響4.4. 適用范圍適用范圍：適于深水作業(yè)，但需要適當?shù)膭恿Χㄎ辉O(shè)施。鉆井船適用于波高小、風(fēng)：適于深水作業(yè)，但需要適當?shù)膭恿Χㄎ辉O(shè)施。鉆井船適用于波高小、風(fēng)速低的海區(qū)速低的海區(qū)鉆井船示意圖鉆井船示意圖張力腿結(jié)構(gòu)示意圖TLP是一種垂直系泊的順應(yīng)式平臺。它一般由平臺上體、立柱（含橫撐和斜撐）、下體（沉箱）、張力腿系泊系統(tǒng)和錨固基礎(chǔ)五大部分組成。從結(jié)構(gòu)特點看，TLP就像一個倒置的鐘擺，是一個剛性系統(tǒng)和彈性系統(tǒng)兩者綜合的復(fù)雜非線性動力系統(tǒng)。八、張力腿式平臺

14、八、張力腿式平臺(TLP)張力腿式平臺張力腿式平臺是利用繃緊狀態(tài)下的錨索鏈產(chǎn)生的拉力與平臺的剩余浮力相是利用繃緊狀態(tài)下的錨索鏈產(chǎn)生的拉力與平臺的剩余浮力相平衡的鉆井平臺或生產(chǎn)平臺。平衡的鉆井平臺或生產(chǎn)平臺。張力腿式平臺的重力小于浮力，所相差的力張力腿式平臺的重力小于浮力，所相差的力可依靠錨索向下的拉力來補償，且此拉力應(yīng)大于波浪產(chǎn)生的力，使錨索上可依靠錨索向下的拉力來補償，且此拉力應(yīng)大于波浪產(chǎn)生的力，使錨索上經(jīng)常有向下的拉力，起著繃緊平臺的作用。經(jīng)常有向下的拉力，起著繃緊平臺的作用。張力腿式平臺工作原理張力腿式平臺工作原理TLP平臺的特點1. 運動性能好運動性能好2. 抗惡劣環(huán)境能力強抗惡劣環(huán)境

15、能力強3. 抗震能力較強抗震能力較強4. 便于移位，可重復(fù)使用便于移位，可重復(fù)使用5. 造價低造價低Spar平臺平臺由轉(zhuǎn)盤、浮筒、懸鏈式錨鏈組成由轉(zhuǎn)盤、浮筒、懸鏈式錨鏈組成 浮筒具有貯油能力與生產(chǎn)設(shè)備；浮筒具有貯油能力與生產(chǎn)設(shè)備； 浮筒下一段備有貯油容器；浮筒下一段備有貯油容器； 浮筒上面一段設(shè)有轉(zhuǎn)盤，居住艙及工作浮筒上面一段設(shè)有轉(zhuǎn)盤，居住艙及工作設(shè)備設(shè)備適用水深：適用水深：6003000m垂蕩運動比半潛式平臺小垂蕩運動比半潛式平臺小具有良好的動力穩(wěn)定性具有良好的動力穩(wěn)定性有較大的儲油能力有較大的儲油能力經(jīng)濟性好經(jīng)濟性好九、九、Spar平臺平臺海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 緒論緒論 深水浮

16、式平臺概況深水浮式平臺概況第一章第一章 緒緒 論論Chapter 1 introduction第二節(jié)第二節(jié) 世界世界海洋海洋石油平臺發(fā)展概況石油平臺發(fā)展概況 目前全世界已有目前全世界已有23002300多套水下生產(chǎn)設(shè)施、多套水下生產(chǎn)設(shè)施、204204座深座深水平臺活躍在全世界各大海域水平臺活躍在全世界各大海域 平臺的工作水深和鉆采深度不斷創(chuàng)造新的記錄平臺的工作水深和鉆采深度不斷創(chuàng)造新的記錄 深水鉆井裝備和鋪管作業(yè)技術(shù)也得到迅速發(fā)展深水鉆井裝備和鋪管作業(yè)技術(shù)也得到迅速發(fā)展 半半潛潛式式平平臺臺半潛式平臺的半潛式平臺的設(shè)計商設(shè)計商半潛式平臺的半潛式平臺的建造商建造商半潛式平臺的半潛式平臺的建造周期

17、建造周期半潛式平臺的半潛式平臺的造價造價半潛式平臺的半潛式平臺的作業(yè)水深作業(yè)水深半潛式平臺的半潛式平臺的技術(shù)水平劃分技術(shù)水平劃分半潛式平臺設(shè)計的半潛式平臺設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)n半潛式平臺概況半潛式平臺概況Spar平臺平臺設(shè)計設(shè)計關(guān)鍵關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)波浪荷載級平臺運動響應(yīng)波浪荷載級平臺運動響應(yīng)垂蕩、縱搖運動不穩(wěn)定性及控制技術(shù)垂蕩、縱搖運動不穩(wěn)定性及控制技術(shù)渦激振蕩及控制技術(shù)渦激振蕩及控制技術(shù)系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)的作用與影響系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)的作用與影響Spar平臺發(fā)展歷程平臺發(fā)展歷程n深水深水SparSpar平臺發(fā)展概況平臺發(fā)展概況Spar平臺在中國南海的應(yīng)用前景平臺在中國南海的應(yīng)用前景海洋平臺結(jié)構(gòu)

18、設(shè)計海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 緒論緒論 初級發(fā)展階段（初級發(fā)展階段（20002000年以前）年以前）第一章第一章 緒緒 論論Chapter 1 introduction第三節(jié)第三節(jié) 我國我國海洋海洋石油平臺發(fā)展概況石油平臺發(fā)展概況 具有代表性的裝備是研制成功我國第一艘半潛式鉆井具有代表性的裝備是研制成功我國第一艘半潛式鉆井平臺（勘探平臺（勘探3 3號）號） 我國依靠自行設(shè)計，先后建成渤海我國依靠自行設(shè)計，先后建成渤海1 1號、渤海號、渤海3 3號、渤號、渤海海5 5號、渤海號、渤海7 7號、渤海號、渤海9 9號共號共5 5艘自升式鉆井平臺，建艘自升式鉆井平臺，建成勝利成勝利1 1號、勝利號、勝利2 2

19、號、勝利號、勝利3 3號共號共3 3艘坐底式鉆井平臺，艘坐底式鉆井平臺，以及勘探以及勘探1 1號雙體式自由式浮船、渤海友誼號號雙體式自由式浮船、渤海友誼號FPSOFPSO海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 緒論緒論 持續(xù)發(fā)展階段（持續(xù)發(fā)展階段（2000200620002006年）年）第一章第一章 緒緒 論論Chapter 1 introduction第三節(jié)第三節(jié) 我國我國海洋海洋石油平臺發(fā)展概況石油平臺發(fā)展概況 我國成功設(shè)計與建造的渤海友誼號我國成功設(shè)計與建造的渤海友誼號FPSOFPSO的貢獻在于的貢獻在于首次將首次將FPSOFPSO用于有冰的海域用于有冰的海域 我國先后完成了渤海長青號、渤海世

20、紀號、渤海我國先后完成了渤海長青號、渤海世紀號、渤海奮進號、海洋石油奮進號、海洋石油3 3號等號等FPSOFPSO的自行設(shè)計；完成了的自行設(shè)計；完成了賓果賓果90009000系列共系列共4 4艘超深水半潛式平臺的船體建造艘超深水半潛式平臺的船體建造以及以及1515萬噸、萬噸、1717萬噸、萬噸、2121萬噸級別萬噸級別FPSOFPSO的建造；的建造；初步具備初步具備3030萬噸級別萬噸級別FPSOFPSO的船體設(shè)計和建造能力的船體設(shè)計和建造能力海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 緒論緒論 有所突破階段（有所突破階段（2006201020062010年）年）第一章第一章 緒緒 論論Chapter 1 introduction第三節(jié)第三節(jié) 我國我國海洋海洋石油平臺發(fā)展概況石油平臺發(fā)展概況 導(dǎo)管架平臺的發(fā)展導(dǎo)管架平臺的發(fā)展 自升式平臺的發(fā)展自升式平臺的發(fā)展 半潛式平臺的發(fā)展半潛式平臺的發(fā)展 鉆井儲油平臺的發(fā)展鉆井儲油平臺的發(fā)展 深水鋪管船深水鋪管船-“-“海洋石油海洋石油201”201”海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 緒論緒論 向深水、超深水發(fā)展向深水、超深水發(fā)展第一章第一章 緒緒 論論Chapter 1 introduction第四節(jié)第四節(jié) 海洋海洋石油平臺的發(fā)展趨勢石油平臺的發(fā)展趨勢 在在2003200320072007年年的的5 5年中，全球約有年中，全球約有580580億美元的