海工知識普及

1、FPSO（Floating Production Storage and Offloading）浮式生產(chǎn)儲油卸油船，它兼有生產(chǎn)、儲油和卸油功能，油氣生產(chǎn)裝置系統(tǒng)復(fù)雜程度和價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出同噸位油船，F(xiàn)PSO裝置作為海洋油氣開發(fā)系統(tǒng)的組成部分，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)產(chǎn)品。韓國船企對FPSO建造具有較強(qiáng)規(guī)模效應(yīng)。如現(xiàn)代重工專門建有FPSO海洋項目生產(chǎn)廠，已交付了6艘大型FPSO；三星重工手中持有5艘大型FPSO訂單；大宇造船海洋工程公司則是全球造船企業(yè)中建造海上油氣勘探船最多的企業(yè)，2005年承接海洋項目設(shè)備訂單計劃指標(biāo)是17億美元。據(jù)海事研究

2、機(jī)構(gòu)（DW）預(yù)計，未來5年內(nèi)FPSO新增需求將會達(dá)到84座，投資額約為210億美元。FPSO主要技術(shù)結(jié)構(gòu)表： FPSO主要技術(shù)結(jié)構(gòu)FPSO主要結(jié)構(gòu)               功能系泊系統(tǒng) ：              主要將FPSO系泊于作業(yè)油田。FPSO在海域作業(yè)時系泊系統(tǒng)多采用一個或多個錨點、一          

3、60;                      根或多根立管、一個浮式或固定式浮筒、一座轉(zhuǎn)塔或骨架。FPSO系泊方式有永久系泊和                                  可解脫式系泊兩種；船體部分： 

4、             既可以按特定要求新建，也可以用油輪或駁船改裝；生產(chǎn)設(shè)備：              主要是采油和儲油設(shè)備，以及油、氣、水分離設(shè)備等；卸載系統(tǒng) ：             包括卷纜絞車、軟管卷車等，用于連接和固定穿梭油輪，并將FPSO儲存的原油卸入穿梭      &

5、#160;                          油輪。其作業(yè)原理是通過海底輸油管線把從海底開采出的原油傳輸?shù)紽PSO的船上進(jìn)行處                                 理

6、，然后將處理后的原油儲存在貨油艙內(nèi)，最后通過卸載系統(tǒng)輸往穿梭油輪。配套系統(tǒng)：               在FPSO系統(tǒng)配置上，外輸系統(tǒng)是其關(guān)鍵的配套系統(tǒng)。FPSO主要優(yōu)點隨著海洋油氣開發(fā)、生產(chǎn)向深海不斷進(jìn)入，F(xiàn)PSO與其它海洋鉆井平臺相比，優(yōu)勢明顯，主要表現(xiàn)在以下四個方面：（1）生產(chǎn)系統(tǒng)投產(chǎn)快，投資低，若采用油船改裝成FPSO，優(yōu)勢更為顯著。而且目前很容易找到船齡不高，工況適宜的大型油船。（2）甲板面積寬闊，承重能力與抗風(fēng)浪環(huán)境能力強(qiáng)，便于生產(chǎn)設(shè)備布置；（3）儲油能力大，船上原油可定期、安全、

7、快速地通過卸油裝置卸入穿梭油船中運輸?shù)桨渡?，穿梭油船不僅可與FPSO串聯(lián)，也可傍靠FPSO系泊。最新FPSO還具備了海上天然氣分離壓縮罐裝能力，提高了油田作業(yè)的經(jīng)濟(jì)性。（4）應(yīng)用靈活，移動方便，其海上自航能力是其它海洋平臺系統(tǒng)所不具備的，因此，F(xiàn)PSO可根據(jù)作業(yè)需要和實際情況迅速轉(zhuǎn)換工作海域和回廠檢修。FPSO技術(shù)發(fā)展趨勢隨著科技發(fā)展和海上作業(yè)難度加大，海洋油氣開采工程裝備正在向大型化、自動化、專用化方面發(fā)展，同時國際海事組織(IMO)對涉海船舶產(chǎn)品的安全、環(huán)保等方面的要求也越來越嚴(yán)格，當(dāng)前FPSO設(shè)備的技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下五個方面：（1）建造技術(shù)向模塊化發(fā)展，周期縮短早期建造FPSO基本上

8、都是在船體結(jié)構(gòu)建成后，在甲板上安裝各種生產(chǎn)設(shè)備、主電站和熱站等，建造一艘FPSO通常需要20個月或更長時間。目前，F(xiàn)PSO建造已開始采用了模塊化生產(chǎn)工藝，船體結(jié)構(gòu)和上部設(shè)施可以同時施工建造，使得FPSO建造周期可縮短至10-14個月。（2）定位系泊技術(shù)創(chuàng)新，動力配置加大新一代FPSO裝置的系泊多為轉(zhuǎn)塔式多點輻射狀系泊，有的還在艏艉配備多個側(cè)向推進(jìn)器，發(fā)展了第三代動力定位技術(shù)(DPS-3)。多點系泊采用錨鏈和鋼纜相組合，也有采用高防腐蝕的高強(qiáng)度聚脂纖維和錨鏈相組合的方式；根據(jù)當(dāng)前FPSO船體尺寸增大以及作業(yè)能力增強(qiáng)的特點，新建的FPSO也相應(yīng)配備了強(qiáng)大的動力系統(tǒng)，并設(shè)計采用側(cè)推螺旋槳技術(shù)以提高大

9、尺寸船體在強(qiáng)風(fēng)暴下的生存能力，確保正常航行時的快速性能。（3）降低油耗、循環(huán)利用過去FPSO生產(chǎn)的原油主要靠穿梭油船外輸，油田中生產(chǎn)的天然氣在不值得鋪設(shè)海底管線的情況下，只能將價值昂貴的天然氣經(jīng)分離處理后通過FPSO的火炬將其燒掉；現(xiàn)在，F(xiàn)PSO具有將天然氣處理并轉(zhuǎn)換成壓縮天然氣外輸能力，即將海上采集的天然氣壓縮后用罐裝，后用船舶外輸，或管道輸運。（4）石油生產(chǎn)能力不斷加強(qiáng)2003年據(jù)maritimereporter and engineering news雜志報道，新加坡遠(yuǎn)東利文斯頓船廠為挪威國家石油公司建造的”NORNE”號FPSO，原油日處理能力達(dá)到了3.5萬立方米(計22萬桶)；200

10、5年，大宇接獲了世界上規(guī)模最大的一艘FPSO船訂單，造價9.78億美元，該船可以儲存石油216萬桶，將在水深1400米的深海區(qū)作業(yè)。（5）FPSO新概念船正在加速研發(fā)為了解決環(huán)境污染問題，提高FPSO系統(tǒng)的環(huán)保性能，世界上出現(xiàn)了LPGFPSO(浮式液化石油氣生產(chǎn)儲卸船)新概念船；如日本石川島播磨重工正在建造世界上第一艘LPGFPSO，一家瑞士公司已和日本三井重工及石川島播磨重工簽訂了該船單點系泊技術(shù)、采購及建造服務(wù)合約。另外，近海油氣工業(yè)界也在不斷進(jìn)行探索，試圖把油氣鉆井設(shè)備并入FPSO，變?yōu)镕DPSO。業(yè)內(nèi)專家分析認(rèn)為，隨著世界各國石油需求量的快速增長，新一代FPSO技術(shù)將不斷涌現(xiàn)。我國自主

11、研發(fā)的FPSOFPSO即Float Production Storage and Offloading，中文是海上浮式生產(chǎn)儲油船。FPSO是對開采的石油進(jìn)行油氣分離、處理含油污水、動力發(fā)電、供熱、原油產(chǎn)品的儲存和運輸，集人員居住與生產(chǎn)指揮系統(tǒng)于一體的綜合性的大型海上石油生產(chǎn)基地。與其他形式石油生產(chǎn)平臺相比，F(xiàn)PSO具有抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、適應(yīng)水深范圍廣、儲/卸油能力大，以及可轉(zhuǎn)移、重復(fù)使用的優(yōu)點，廣泛適合于遠(yuǎn)離海岸的深海、淺海海域及邊際油田的開發(fā)，目前，已成為海上油氣田開發(fā)的主流生產(chǎn)方式。FPSO始于20世紀(jì)70年代中期。它具有兩個特點：一是體型龐大，船體一般從530萬噸，一艘30萬噸的FPSO甲板

12、面積相當(dāng)于3個足球場。二是功能較多，F(xiàn)PSO集合了各種油田設(shè)施，對油氣水實施分離處理和原油儲存，故被稱為"海上工廠"、"油田心臟"。FPSO主要由船體、負(fù)責(zé)油氣生產(chǎn)處理的上部模塊和水下單點系泊系統(tǒng)三部分組成，一般適用于202000米不同水深和各種環(huán)境的海況，通過固定式單點或懸鏈?zhǔn)絾吸c系泊系統(tǒng)固定在海上，可隨風(fēng)、浪和水流的作用進(jìn)行360度全方位的自由旋轉(zhuǎn)，規(guī)避風(fēng)浪帶來的破壞力。中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第708研究所（以下簡稱708所）是我國進(jìn)行FPSO設(shè)計的主要單位，建造FPSO的主要造船廠有上海外高橋造船有限公司，上海滬東船廠，上海江南造船廠，大連新船重工船

13、廠等。目前，F(xiàn)PSO的自主化程度已經(jīng)很高，壓力容器、泵類、吊機(jī)、空壓機(jī)、鍋爐、應(yīng)急/備用發(fā)電機(jī)、污水處理設(shè)備、消防救生設(shè)備、高低壓盤、電纜、普通儀表、單點主體部分，已經(jīng)全部實現(xiàn)自主化，主發(fā)電機(jī)、大型流量計、中央控制系統(tǒng)設(shè)備、惰氣發(fā)生器、單點關(guān)鍵部件等仍依靠進(jìn)口。我國第一艘FPSO-52000噸"渤海友誼"號由708所設(shè)計、上海外高橋造船有限公司建造，于*7月完工并投入海上油田生產(chǎn)。上海外高橋造船有限公司建造的30萬噸級FPSO"海洋石油117號"，是我國承接噸位最大，造價最高，技術(shù)最新的FPSO，造價2.4億美元，日加工原油19萬桶、儲油量200萬桶。目

14、前，我國已經(jīng)成為全球最大的FPSO制造與應(yīng)用國，所擁有的FPSO數(shù)量與總噸位均居世界首位。Spar平臺（深水浮筒平臺）Spar平臺（深水浮筒平臺）屬于順應(yīng)式平臺的范疇，被廣泛應(yīng)用于人類開發(fā)深海的事業(yè)中，擔(dān)負(fù)著鉆探、生產(chǎn)、海上原油處理、石油儲藏和裝卸等各種工作，成為當(dāng)今世界深海石油開采的有力工具。1961年，在北海海域建造的一座浮動式工具平臺，主要用于海洋研究工作。20 世紀(jì)70年代，Royal Dutch Shell公司又在北海的中等水深中建造了一座Brent Spar平臺，用作石油的儲藏和裝卸中心。不過，早期建造的Spar平臺結(jié)構(gòu)與當(dāng)前深海油氣開發(fā)使用的Spar平臺相比還是有區(qū)別的。一般來講

15、，現(xiàn)代 Spar平臺都具有以下幾個特征（如下圖所示）：Spar平臺示意圖1. 現(xiàn)代Spar平臺的主體是單圓柱結(jié)構(gòu)，垂直懸浮于水中，特別適宜于深水作業(yè)，在深水環(huán)境中運動穩(wěn)定、安全性良好。Spar平臺主體可分為幾個部分，有的部分為全封閉式結(jié)構(gòu)，有的部分為開放式結(jié)構(gòu)，但各部分的橫截面都具有相同的直徑。由于主體吃水很深，平臺的垂蕩和縱蕩運動幅度很小，使得Spar平臺能夠安裝剛性的垂直立管系統(tǒng)，承擔(dān)鉆探、生產(chǎn)和油氣輸出工作。2. Spar平臺的中心處開有中央井，中央井內(nèi)裝有獨立的立管浮筒，具有良好的靈活性。生產(chǎn)立管上與平臺上體的控井和生產(chǎn)處理設(shè)施相連，向下則一直延伸到海底油井。Spar平臺的油氣產(chǎn)品有兩

16、種輸出方式，它既可以通過柔性輸油管、SCR立管或頂緊張式立管將油氣產(chǎn)品直接輸送到海底管道系統(tǒng)，也可以將石油儲藏在 Spar平臺的主體中，然后用油輪將石油向岸上運輸。由于采用了纜索系泊系統(tǒng)固定，使得Spar平臺十分便于拖航和安裝，在原油田開發(fā)完后，可以拆除系泊系統(tǒng)，直接轉(zhuǎn)移到下一個工作地點繼續(xù)使用，特別適宜于在分布面廣、出油點較為分散的海洋區(qū)域進(jìn)行石油探采工作。Spar PlatformsSpar Platforms, moored停泊 to the seabed like the TLP, but whereas the TLP has vertical tension tethers范圍 t

17、he Spar has more conventional mooring lines. Spars have been designed in three configurations: the "conventional" one-piece cylindrical hull, the "truss spar" where the midsection is composed of truss elements connecting the upper buoyant hull (called a hard tank) with the bottom

18、 soft tank containing permanent ballast, and the "cell spar" which is built from multiple vertical cylinders. The Spar may be more economical to build for small and medium sized rigs than the TLP, and has more inherent stability than a TLP since it has a large counterweight at the bottom a

19、nd does not depend on the mooring to hold it upright. It also has the ability, by use of chain-jacks attached to the mooring lines, to move horizontally over the oil field.The first Spar was Kerr-McGee's Neptune, which is a floating production facility anchored in 1,930 feet (588 m) in the Gulf

20、of Mexico. Dominion Oil's Devil's Tower is located in 5,610 feet (1,710 m) of water, in the Gulf of Mexico, and is the world's deepest spar. The first (and only) cell spar is Kerr-McGee's Red Hawk.SPAROil and gas exploration in deep water has accelerated the need of ocean structures

21、suitable for these depths. A spar platform is such a compliant floating structure used for deep water for the drilling, production, processing and storage of ocean deposits. The follows gives a review on the technical development of spar platform, including the research on dynamic response, mooring

22、system, fatigue and coupled analysis and the design of heave plate and strake configuration.深海油氣資源的大量開發(fā)加速了對適應(yīng)深水環(huán)境的平臺結(jié)構(gòu)物的需求。Spar平臺是一種用于深海環(huán)油氣開采、生產(chǎn)、處理加工和儲存的海洋結(jié)構(gòu)物。下文介紹Spar平臺的發(fā)展趨勢及其關(guān)鍵技術(shù)的研究,包括平臺動力響應(yīng)、系泊系統(tǒng)、疲勞分析、耦合分析以及垂蕩板和側(cè)板的設(shè)計研究。This paper presents a type of mini spar platform in deep water, which can be us

23、ed in the area of South China Sea. A detailed study of the motion response is carried out in frequency domain. And effect of water depth and tendon pretension on the motion response has been analyzed. The conclusion obtained from the paper is worthy of reference to conception design of spar platform

24、 in deep water.以南海S7海域為背景 ,提出一種深水輕型單柱平臺 (mini-sparplatform) ,并對其在頻域內(nèi)的運動響應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究 ,還分析總結(jié)了水深及系索預(yù)張力的變化對平臺運動性能的影響。所得結(jié)論對深水單柱平臺的概念設(shè)計具有一定的參考價值。production in recent 2 decades. Special attention is paid to the FPSO (Floating Production Storage Offloading), TLP(Tension Leg Platform),Spar 

25、Platform and Floating Tower Platform.21世紀(jì)將更加重視深海石油的開發(fā)。本文回顧了近二十年來有關(guān)深海石油開發(fā)裝置的 發(fā)展,簡要介紹單體浮式生產(chǎn)系統(tǒng)(FPSO),張力腿平臺(TLP),單柱平臺(Spar及Floating Tower)的情況。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及深海石油開發(fā)經(jīng)驗的積累,浮式生產(chǎn)系統(tǒng)將更趨完善。這是第一個由非ABS Class的spar, 在馬來西亞，technip設(shè)計，MSE 制造，DnV Classed. 好像叫Keikh?海洋采油SPRA平臺組件SPAR是KMG（科麥奇）的，世界上第一個Truss Spar. Truss中間的

26、橫隔板可以起到Damper的作用，能顯著降低Spar的垂直方向的運動。取消了大直徑的圓筒也改善了整個Spar渦激震動（VIV，vortex induced vibration)的特性。隨后還出現(xiàn)了cell spar,由多個小圓桶連接在一起， hydrodynamic性能也有提高。VIV現(xiàn)在是Spar最頭痛的問題。上圖中的strake就是用來降低VIV的。                            

27、;                                                                     

28、          Truss SPAR至今為止，共出現(xiàn)了3種形式的SPAR，分別為：Classic Spar( 傳統(tǒng)Spar)、Truss Spar（桁架式Spar）、Cell Spar（多柱式 Spar）。Spar平臺（深水浮筒平臺）現(xiàn)場組裝的圖片海洋鉆井平臺系統(tǒng)的組成半潛式的系統(tǒng)，總的來說，平臺的系統(tǒng)有點和普通的船舶相似，它們是：1，壓載系統(tǒng) ballast system2，消防系統(tǒng)，fifi system ,包含fire water system , water mist system , delugesystem,

29、 foam system,      co2 extinguishsystem, water spray system按照每個平臺基本設(shè)計的不同，會有其中的幾個。3，艙底水系統(tǒng)， bilge system4，海水冷卻系統(tǒng)，sea water cooling system5，淡水冷卻系統(tǒng) fresh water cooling system6，燃油系統(tǒng) fuel oil system7，潤滑油系統(tǒng) lub oil system8，主機(jī)排煙系統(tǒng) exhaust system9，廢油系統(tǒng),waste oil and sludge system10，透氣溢流系統(tǒng)

30、 vent and overflow system11，測深系統(tǒng) souding system 包含 manual soundong system 或者remote sounding system12，啟動空氣系統(tǒng) starting air system13，平臺空氣系統(tǒng)，rig air system14，儀表與控制空氣系統(tǒng) instrument air system15，飲用水系統(tǒng)，potable system16，生活水排放系統(tǒng) sanitary discharege system17，生活水供給系統(tǒng) sanitary supply system18，鹽水系統(tǒng) brine system19

31、，鉆井水液系統(tǒng)，drill water system20，鉆井基油系統(tǒng)，base oil system21，泥漿供給系統(tǒng) mud supply system22，高壓泥漿排出系統(tǒng) mud discharge system23，泥漿處理系統(tǒng) mud process system24，泥漿真空系統(tǒng) mud vacuum system25，井口控制系統(tǒng) subsea control system26，分流器，高壓管系系統(tǒng) hp manifold and diverter system27，灌井系統(tǒng) trip tank system28，除氣系統(tǒng) mud gas separator system29，

32、測井系統(tǒng) well test system30，隔水套管張緊系統(tǒng) riser tensioner system31，液壓系統(tǒng) hydaulicoil system32，泥漿混合系統(tǒng) mud mixing system33，散貨系統(tǒng)，包含bulk cement system 以及bulk mud system34，高壓沖洗系統(tǒng) high pressure washing down system35，甲板泄水系統(tǒng) deck drain system36，快關(guān)閥系統(tǒng) quick closing vavle system37，切屑處理系統(tǒng) cutting handling system38，直升機(jī)加油

33、系統(tǒng) helicopter refueling system39，排舷外系統(tǒng) overboard discharge system40，剎車?yán)鋮s系統(tǒng) brake cooling system41，呼吸空氣系統(tǒng) breath air system42，推進(jìn)器系統(tǒng) ，包含 thruster hydraulic oil and lub oil system43，泥坑沖洗系統(tǒng)， mud pit washing system海洋鉆井平臺的承壓系統(tǒng)按照順序，我們一個接一個地來解釋和闡述上篇列出來的系統(tǒng)。首先，對于壓載系統(tǒng)。它的作用就是使平臺能夠相對自由的吃水，保持在深海中的穩(wěn)性。簡單地來說，就是用泵把船舷

34、外的海水抽到平臺里面專門存海水的艙（壓載艙）里面去，而且反向也能夠把海水從艙里抽出來排到海里去。這個系統(tǒng)的大致的原理就是這樣的。壓載系統(tǒng)包含，1，海底門， seachest ，一個專用的從舷外抽水的地方（鋼結(jié)構(gòu)），在平臺的最底層。2，壓載泵，ballast pump , 離心泵，至少要兩臺。3，管路和附件，piping and fittings4，壓載艙 ballast tank裝海水的艙室，現(xiàn)在的船舶設(shè)計中都會把壓載艙放在平臺的最外面，并且分成一個一個獨立的小艙。即使一旦有意外發(fā)生的話，就算一個艙破了的話，海水涌進(jìn)來淹掉了，也不至于所有的艙都進(jìn)水。泰坦尼克號我記得似乎是6個艙同時進(jìn)水，整條船

35、也不會沉沒。一樣的道理。怎么來選擇壓載泵的排量和壓頭呢？首先我們得確定我們的壓載艙總的容積有多大。然后根據(jù)要求，我們得確定在多少時間內(nèi)能夠把這些壓載艙充滿海水。很顯然 排量X時間=容積，所以排量=容積/時間通常來說，我們生活在大氣壓中，初中我們就知道一個大氣壓可以支持760mm得汞柱，當(dāng)然換算成水的話，大概有10米的水柱。我們的壓載艙的高度，就能夠決定我們壓載泵的壓頭，如果壓頭是5bar，也就是說可以支持50m的水柱，泵可以把水送到50米高的地方。注：一個大氣壓就是1bar 。這樣我們很容易地確定了泵的參數(shù)了，管路呢？ 管路的尺寸，可以由它里面的海水的流速來確定。泵排量=管的橫截面級X流速海水

36、在管路中的流水不能太高，海水本身具有腐蝕性，流速高的話很容易造成管路的腐蝕。為了避免海水管的腐蝕，玻璃鋼管廣泛應(yīng)用在壓載系統(tǒng)中。海洋鉆井平臺之消防系統(tǒng)消防系統(tǒng)，和陸地上一樣，平臺上也會著火，一旦失火，不管是對于船舶，還是鉆井平臺都是一件很嚴(yán)重的事故。它可以直接導(dǎo)致平臺的沉沒。所以消防系統(tǒng)是平臺上面一個關(guān)于安全方面的系統(tǒng)。Fire fighting system.各大船級社對消防系統(tǒng)都有比較明確的規(guī)定。首先來談?wù)勊慕M成，包含：1，消防泵，其實也是大排量的離心泵，至少兩臺2，管路和附件，這個就不說了。3，保壓泵，jockey pump， 為什么要有這樣一個泵？大家都知道的，就算是在陸地上，你可以

37、看看你辦公大樓上的一些消防栓，它們平常是不用的。除非是在失火的情況下才用。那么現(xiàn)在產(chǎn)生了一個問題，一旦失火的時候，我們的消防栓的水龍頭里面必須立刻有水出來。這就意味著在消防栓里面要保持一定的壓力。但是我們知道液體的可壓縮性微乎其微，同時系統(tǒng)又是一個封閉的系統(tǒng)。所以這里就用到了一個小排量的保壓泵。它的作用就是在平時的狀態(tài)下保持系統(tǒng)中有一定的壓力?？赡苡腥藭?，為什么不直接用大排量的消防泵。呵呵， 那就有點大馬拉小車了，泵可能啟動不到一秒，就會在管路壓力監(jiān)測控制系統(tǒng)的作用下停下來。4，消防壓力柜，Hydrophore tank ，有些系統(tǒng)設(shè)計里面可能沒有，它就是一個小瓶子，里面裝一半液體，當(dāng)然是海

38、水咯，一半是壓縮空氣。這樣的一個瓶子就象喝了一半的雪碧瓶子一樣，加入在瓶子的下面開一個洞的話，水自然會自動排出來。瓶子里的壓力其實就是由里面的壓縮空氣決定的。很顯然，保壓泵就是往消防壓力柜補(bǔ)水的，5,應(yīng)急消防泵 ，很多情況下不是電動泵，而是柴油動力的。6，消防栓以及水龍帶。 hydrant and hose . 又叫firestation。顯然這些消防栓象大樹的樹枝連著樹干一樣連著消防總管，閥門一打開，水就可以留出來了。水龍帶，一般人很清楚，白色的卷在一起的軟管，它的一段是噴槍，一段是和消防栓相連的接頭。在平臺上它們至少是有10米長的哦。7，國際通岸接頭 international shore

39、 connection 平臺可以在靠港時候接岸上的消防水。對于消防系統(tǒng)各船級社有明確的規(guī)定，在任何一個消防栓中至少要有3.5bar的壓力。在直升機(jī)平臺上要保證7bar的壓力。所以消防泵的壓頭H=3.5 + 最高的消防栓距離壓載水線的距離delta H + 7 （bar）至于排量，該如何計算？ABS規(guī)范中，是這樣描述的，消防泵的總排量不小于艙底水泵總排量的4/3，也就是Q=4*Q1/3When Q = total fire water pump capacityQ1 = total Bilge pump calculated capacity 艙底水泵的排量計算在各規(guī)范中有規(guī)定。海洋鉆井平臺之

40、艙底水系統(tǒng)艙底水系統(tǒng)，為什么需要這個系統(tǒng)？如果問這個問題的話，我們看看自己的家里，看看自己家里的廚房和衛(wèi)生間的地板。你會發(fā)現(xiàn)在它們上面會開有幾個泄水口。它們的作用就是為了排出地面上的積水。平臺和普通的家庭住房有點不同，在機(jī)械處所的泄水可能會含有油的污水。在生活處所的泄水和普通家庭倒有些相似的地方。這個以后會談到。通過上面的闡述，我們對艙底水有了一個大致的印象?，F(xiàn)在定義這個系統(tǒng)的作用，艙底水系統(tǒng) bilge system就是為了排出各個艙室的含油污水，把這些污水收集在一個獨立艙室中，然后通過處理后，使得污水里面的含油量極少后，然后排到大海里面去，或者排放到平臺的服務(wù)船上去。以此來避免海洋環(huán)境的污

41、染。或者說是減少對海洋的污染。這個系統(tǒng)包含：1，泄水口， scupper ，和我們家里面地板上的差不多。2，污水井， bilge well，是一個在甲板下面小盒子，別忘了它也是鋼做的哦，容積很小，0.5m3左右。不是每個艙室都有污水井，通常在機(jī)艙 engine room ，泵艙pump room ，推進(jìn)器艙 thruster room 這些重要的，最容易產(chǎn)生污水的地方才有。污水井里面會有泥箱 mud box相當(dāng)一個過濾器啦，因為污水里面可能含油泥。還有一個自閉閥self-closing valve。為了是使各個艙能夠分隔開來。3，艙底水泵，bilge pump ，它的作用是通過管路把污水井里面

42、的污水抽到一個專門存放污水的艙室 bilge holding tank，或者在緊急的情況下直接排放到海里去（比如艙破了，進(jìn)海水了）。4，艙底水存儲艙， bilge holding tank。5，油水分離器， bilge water separator 也叫oily water separator。它就是處理含有污水的設(shè)備，通過重力，或者吸附，或者過濾或者離心力等物理或者化學(xué)的方式凈化污水，使得它里面的含油量小于15ppm，才能直接排到海里去。否則不能排放，或者重新回到艙底水存儲艙等待再一次處理。這是國際海事組織，marpol公約里的要求哦。（防止海洋污染的公約）6，艙底水駁運泵 bilge t

43、ransfer pump，如果艙底水存儲艙里面的含油污水的含油量很高的話，或者說幾乎全部是油的話，通過這個泵直接抽到廢油艙waster oil and sludge tank 里面去。7，管路和附件，這個有點講究。管路的直徑在各個船級社有要求的，至少2"，也就是DN50 。為的是盡快的排出積水。然后這個系統(tǒng)的管子還不是水平的，是有一定斜度的，為的是能夠通過重力就能使污水排出。斜度 slope 一般是1：50。艙底水系統(tǒng)是平臺上的一個關(guān)系安全的關(guān)鍵系統(tǒng)。因為一旦發(fā)生碰撞，加入一個艙進(jìn)水的話，我們希望能夠很快把水排出去，爭取時間可以堵漏。所以這個系統(tǒng)的管路的管子厚度要厚一個等級，sch8

44、0或者xs。呵呵，估計有點專業(yè)了，這個是美國材料協(xié)會和美國石油協(xié)會把管子能夠承受的壓力通過換算得出來值（顯然和管子厚度有關(guān)了）分出來的等級。自然是等級越高，管子越厚。艙底水泵：至少要2臺它們是離心泵，它的排量在船級社中有明確的規(guī)定,bilge pump 需要有一定的自吸能力, 不一定是離心泵，還可以是螺桿泵，氣動隔膜泵，往復(fù)泵海洋鉆井平臺之 海水冷卻系統(tǒng)海水冷卻系統(tǒng)，在我們的平臺上，很多機(jī)械在運行的時候都會產(chǎn)生大量的熱量。比如柴油機(jī)，它燃燒柴油推動活塞做功，通過曲軸把能量傳遞出去。在這個過程中，摩擦，燃燒產(chǎn)生的熱量都會使金屬產(chǎn)生疲勞，或者會使機(jī)械的過熱保護(hù)裝置啟動，使機(jī)械停止下來。，上面僅僅是

45、一個例子，平臺上有很多機(jī)械設(shè)備需要冷卻。比如液壓單元，發(fā)電機(jī)組，變頻器，空氣壓縮機(jī)，高壓泥漿泵，絞車，推進(jìn)器剎車片，推進(jìn)器液壓單元等。在海上最容易得到的冷卻介質(zhì)就是海水，成本幾乎是零。海水冷卻系統(tǒng)的作用就是，利用海水作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換，保證我們的系統(tǒng)和設(shè)備在一個正常的，穩(wěn)定的工況下工作。說明一點，海水是有腐蝕性的，讓它直接接觸去冷卻設(shè)備的話，就很容易造成機(jī)械的腐蝕。在現(xiàn)代的平臺，包括船舶設(shè)計中，中央集中冷卻系統(tǒng)，應(yīng)用的最廣。這個系統(tǒng)包括：1，海水冷卻泵，大排量的離心泵。2，管路和附件，HDG 熱浸鍍鋅的鋼管。3，熱交換器，cooler，有板式和管式的兩種，冷卻效果板式的比較好一點，所以用的

46、要多。說明一下，冷卻器是個什么東東，打個比方，把一杯裝滿開水的杯子放到冷水里面，一段時間以后，杯子里的水溫會下降，外面的水溫度會升高。只不過熱交換器里面一邊通過的是低溫的海水，另一邊通過的是相對高溫的淡水，大家把溫度平均一下。呵呵，就這么簡單。我們得知道整個平臺需要利用淡水冷卻的設(shè)備的總的功率和流量。如果分幾個冷卻系統(tǒng)的話，那么要確定這個系統(tǒng)需要淡水冷卻的設(shè)備的總的功率和流量。Q*T=q1*t1+q2*t2+q3*t3+q4*t4+q5*t5+ ;P = m*c*dt ;而P=Q*1000*4.2*dt/3600 (KW)where:t =Temperature, c0dt = Tempera

47、ture differenceP = Power ,kwQ = Flow capacity ,m3/hc = Spesific Heat Capacity ,J/kg Km = Mass ,kg相加出來的總的流量就是淡水冷卻泵的流量，相加出來的總的功率淡水冷卻泵的總的功率，最后通過功率平衡這個橋梁，利用P=Q*1000*4.2*dt/3600這個公式 ，就可以計算出海水冷卻泵的流量。壓頭由淡水系統(tǒng)的設(shè)計壓力決定，海水冷卻系統(tǒng)的壓力要比淡水冷卻系統(tǒng)低。為什么會這樣呢，可以想象的到，一旦冷卻器破損了，可以允許淡水漏到海水系統(tǒng)里面去，但是不允許海水漏到淡水里面去，以免造成整個淡水系統(tǒng)的損壞和污染.新

48、型半潛鉆井平臺 D90            韓明良，尹仕傲，李敬高，王媛媛    （煙臺來福士海洋工程有限公司，煙臺 264000）摘 要：首先回顧了石油鉆井平臺的進(jìn)化過程，然后分船舶和鉆井兩部分，介紹了新型第六代半潛鉆井平臺D90 的各系統(tǒng)的組成、作用、主要設(shè)計參數(shù)，也提及新的合攏工藝.0 引言隨著世界油價的不但攀升和陸地原油不斷枯竭，石油開采也從陸地一步一步向深水海洋發(fā)展，分別經(jīng)過了從陸地鉆井、潛入式鉆井平臺、自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺到鉆井船等幾個階段1.海上鉆井是在追蹤陸

49、地油田在海底延伸的過程中開始的.1920 年，美國在委內(nèi)瑞拉的馬拉開波湖進(jìn)行石油普查鉆井.到了上世紀(jì)60 年代末期，歐洲許多國家在北海海域陸續(xù)開始油氣勘探，并使北海成為世界上油氣勘探開發(fā)最活躍的地區(qū)；上世紀(jì)70 年代初，全世界有75 個國家在近海尋找石油，其中有45 個國家進(jìn)行海上鉆探，30 個國家在海上采油；上世紀(jì)80 年代，全世界從事海上石油勘探開發(fā)的國家或地區(qū)超過100 個.目前，世界各國在海上尋找石油、天然氣的活動正在向深水、超深水發(fā)展.半潛平臺的分級為6代，分級的最主要標(biāo)準(zhǔn)是作業(yè)水深.第5 代的作業(yè)水深在1 524 m（5000英尺）左右，第6 代則達(dá)到3 048 m（一萬英尺）甚至

50、更多.半潛石油鉆井平臺是高技術(shù)、高附加值、高投入和高產(chǎn)出的海上油田重要裝置，是船舶工業(yè)和海洋工程工業(yè)的結(jié)合物.由于它包括船舶和鉆井兩部分，而造船的工程師往往不懂鉆井，鉆井的工程師往往不懂造船，所以海洋平臺顯得比較神秘.本文以新型第六代半潛鉆井平臺D90為例，予以系統(tǒng)的介紹，希望能對我國致力于海洋石油鉆井平臺工程方面的人士以參考.1 D90 半潛式鉆井平臺本體D90是半潛式鉆井平臺中的第六代，它的工作水深3048 m（截止到2008年7月1日，能達(dá)到這一水深的在建半潛式石油鉆井平臺世界只有3艘），入DNV船級社，船東是意大利的Saipem，平臺服務(wù)于墨西哥灣，掛利比里亞國旗，計劃交船日期是200

51、9年11月5日.D90基本參數(shù)：平臺總長115.0 m、型寬78.0 m、管架甲板高度42.4 m，浮筒長110.0 m、寬16.0 m、高11.6m，立柱長16.0 m、寬16.0 m、高22.0 m，上層平臺長74.0 m、寬74.0 m、管架甲板長77.0 m、寬78.0 m，工作吃水23.6m，排水量52 932 t.工作環(huán)境溫度-2040，海水溫度035.圖1是D90平臺的模型圖.相比于鉆井船，半潛式鉆井平臺的抗風(fēng)浪能力、深水時穩(wěn)性和人員的生活舒適性都是最佳的，D90的設(shè)計建造按照在風(fēng)速70 kn和浪高14.5 m的環(huán)境下能正常工作.1.1 船體方面船體方面包括浮體、立柱和上層平臺甲

52、板.1）浮體提供浮力，保證整個平臺要能半潛在海洋中.D90 浮體設(shè)計兩個平行的浮筒，浮筒為簡潔的長方形結(jié)構(gòu)，只有首尾設(shè)計成圓弧型.浮筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由若干個縱橫隔艙組成，以保證其結(jié)構(gòu)的水密性和強(qiáng)度，每個浮筒的縱中都設(shè)有管隧，管隧高度設(shè)計為2.44 m、寬度2.54 m.浮體內(nèi)部分別布置有壓載水艙、鉆井水艙、飲用水艙、燃油艙、基油艙、泥漿艙、泵艙、錨鏈艙和推進(jìn)器艙等.推進(jìn)器艙每個浮筒設(shè)4個，且每端的推力器都錯位布置，以達(dá)到減少互相干擾提高效率的目的.2）立柱一方面是將上層平臺支撐在浮體上，另一方面在平臺處于半潛狀態(tài)時，提供一定的水線面，使平臺獲得穩(wěn)性.D90 設(shè)計為四根立柱，除常規(guī)的設(shè)有管路和電纜外

53、，每個立柱內(nèi)都設(shè)有電梯和樓梯.左右立柱間分別安裝兩個圓桶撐桿，撐桿內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng).3）上層平臺甲板在水面以上，布置著幾乎全部鉆井機(jī)械，平臺操作設(shè)備，物資儲備和生活設(shè)施.包括主甲板、中間甲板、管架甲板、第四甲板、第五甲板和直升飛機(jī)平臺甲板.（1）主甲板和中間甲板主要布置發(fā)電機(jī)組及相關(guān)配套系統(tǒng)設(shè)備，液壓動力單元、水泥、泥漿、鹽水和重晶石等艙室.（2）管架甲板的中心設(shè)計為鉆井月池，長42 m，寬8 m，月池上安裝鉆塔，圍繞鉆塔的工作區(qū)，統(tǒng)稱鉆井區(qū)，包括鉆桿套管（RISER）存放區(qū)，采油樹存放區(qū)、采油樹行吊，防井噴裝置（BOP）存放區(qū)、防井噴裝置行吊和相關(guān)艙室；鉆桿的存放區(qū)、相關(guān)吊車，以及鉆井工具存

54、放區(qū).（3）管架甲板、第四甲板和第五甲板布置有上層建筑，主要為三層生活區(qū)，定員160 人.上層建筑在艏部左右對稱布置，遠(yuǎn)離鉆井區(qū)和機(jī)艙，設(shè)計為一人或兩人間，力求安全、舒適和人性化.另外為平臺工作用的會議室、海圖室、無線電室和控制室等也布置在上層建筑內(nèi).上層建筑上部還設(shè)計有直升飛機(jī)平臺，飛機(jī)平臺按滿足M18 直升飛機(jī)和EH101 直升飛機(jī)的起降設(shè)計.（4）救生設(shè)備：設(shè)計有四個全封閉柴油驅(qū)動的救生艇，能夠達(dá)到320 人的救生需要，分別布置在平臺的艏艉，14 個容量為25 人的救生筏，還有足夠的救生圈和救生衣等，另外配備了滿足SOLARS 要求的一艘6 人快速搜救艇，安放在船尾.還有其他滿足平臺要求

55、的煙火探測和滅火設(shè)施.1.2 輪機(jī)方面輪機(jī)方面包括柴油發(fā)電機(jī)組及輔助系統(tǒng)、其他系統(tǒng)和推進(jìn)器.1）柴油發(fā)電機(jī)組選用八臺瓦錫蘭柴油機(jī)，機(jī)艙數(shù)目設(shè)為4個，這樣的設(shè)計可以有利于降低總裝機(jī)容量和單個發(fā)電機(jī)的容量，提高安全性，保證滿足DP-3的要求.2）輔助系統(tǒng)包括啟動和控制用壓縮空氣、進(jìn)排氣、燃油、滑油、冷卻水和自動控制系統(tǒng)等.燃油系統(tǒng)采用4臺螺桿泵，每臺容量40 m3/h.3）船舶其他系統(tǒng)包括壓載水、艙底水、鍋爐、消防和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng).4）推進(jìn)器選用8 臺全回轉(zhuǎn)電驅(qū)動不可伸縮的定距槳，每臺槳包含4個葉片，功率4.3MW，每臺有獨立的液壓動力單元控制，能夠滿足平臺的工作需要.1.3 電氣方面動力裝置采用8

56、 臺發(fā)電機(jī)組并車運行的模式，每臺容量5 400 kW，11 000 V，60 Hz，720 r/min，0.8 pF.配電板分為11 000 V屏、690 V屏、440 V屏、230 V屏和鉆井設(shè)備專用屏.本平臺采用ALSTOM提供的DP-3 模式，即動力定位系統(tǒng)，它由計算機(jī)控制，可以使鉆井平臺在水中不管風(fēng)、浪和水流有多大，都始終保持在一個位置上，相對于DP-2，DP-3 提高了動力定位的冗余，保障單個故障情況下的平臺定位要求，對鉆井作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率非常有利.1.4 舾裝方面采用2 臺主鉤100 t、輔鉤15 t的50 m長吊臂的360°旋轉(zhuǎn)式吊車，安裝在平臺的左右舷側(cè)

57、正中它不僅滿足供應(yīng)要求，也能夠有能力執(zhí)行起吊所有螺旋槳的功能.錨泊系統(tǒng)為4 臺雙鼓絞車.平臺另外還裝有一套拖曳設(shè)備.2 D90 的鉆井設(shè)備、工作流程及各系統(tǒng)的作用D90 石油鉆井平臺配備了目前最先進(jìn)的鉆井設(shè)備和液壓雙塔系統(tǒng)，既能深水鉆井又有較高的作業(yè)效率.包括鉆井、管路操作、泥漿泵、鉆井水和水泥系統(tǒng)，儀表與司鉆房、井控設(shè)備、測井設(shè)備和采油樹等1）鉆井系統(tǒng)的核心是鉆井塔，塔高55.3 m，擁有所有的鉆井功能，主要包括鋼結(jié)構(gòu)井架、絞車、天車、游車、頂驅(qū)裝置、泥漿直管、水泥直管、液壓管路、正常照明和航空警告燈等.鉆井動力上部來自兩臺液壓頂驅(qū)裝置，下部動力來自主甲板安裝的旋轉(zhuǎn)平臺，平臺既可以順時針也可

58、以逆時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)平臺由兩臺液壓泵驅(qū)動，每臺扭矩46 kN·m，轉(zhuǎn)速020 r/min.雙塔鉆井系統(tǒng)的工作流程：主系統(tǒng)首先采用36in鉆頭，當(dāng)鉆井深度在150 ft400 ft左右，主系統(tǒng)鉆頭退出，輔系統(tǒng)下放30 in套管，套管到位后，啟動水泥系統(tǒng)將套管固定；主系統(tǒng)改用26 in鉆頭，當(dāng)鉆井深度在500 ft1 500 ft左右，主系統(tǒng)鉆頭退出，輔系統(tǒng)移動BOP防井噴裝置并與RISER管相連，主系統(tǒng)下放20 in套管，套管到位后，啟動水泥系統(tǒng)將套管固定，輔系統(tǒng)下放并安裝BOP，隨后安裝RISER管縮緊定位裝置；主系統(tǒng)改用17½英寸鉆頭，當(dāng)鉆井深度在2 000 ft4500

59、ft左右，主系統(tǒng)鉆頭退出，輔系統(tǒng)下放13in套管，套管到位后，啟動水泥系統(tǒng)將套管固定；主系統(tǒng)改用12¼in鉆頭，當(dāng)鉆井深度在5 000 ft12 000 ft左右，鉆頭退出，輔系統(tǒng)下放9 in套管，套管到位后，啟動水泥系統(tǒng)將套管固定；鉆井達(dá)到預(yù)定深度，停止鉆井，下放安裝采油樹并安裝相應(yīng)管路開始采油作業(yè).2）管路操作系統(tǒng)主要是垂直管路、水平管路和RISER管路操作系統(tǒng).管路主要有三種：鉆井管（下接鉆頭上連頂驅(qū)裝置）、套管（由水泥固定在地下，鉆桿在套管內(nèi)工作）、RISER管（上連接平臺、下通過BOP等與套管連接）、套管和RISER管共同組成密閉區(qū)域，使鉆桿隔離了海水.D90管路系統(tǒng)的操作

60、完全采用自動作業(yè)系統(tǒng)，鉆井工程師只需在司鉆房內(nèi)通過手柄、觸摸屏和顯示屏進(jìn)行鉆井作業(yè)的監(jiān)視和控制，用機(jī)械替代人的雙手，用程序控制機(jī)械的動作，實現(xiàn)作業(yè)區(qū)域無人化.為了實現(xiàn)這一自動化，特增加了下列主要設(shè)備和系統(tǒng)：關(guān)節(jié)吊（吊裝甲板上的鉆桿）、貓道機(jī)（水平運輸鉆桿）、鷹吊（將鉆桿從水平位置變?yōu)榇怪蔽恢茫⒋怪迸殴芟到y(tǒng)、鐵鉆工（鉆桿拆/接）、鼠洞、液壓動力卡瓦、防碰撞系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)和鉆井視圖等.3）泥漿泵系統(tǒng)的主要作用是為鉆桿冷卻和為鉆頭潤滑，并防止其他液體進(jìn)入鉆孔.主要過程是由泥漿泵將泥漿池中的泥漿通過標(biāo)準(zhǔn)管路、軟管和鉆桿通道輸送到鉆頭頂部，回流的泥漿經(jīng)過振動篩過濾，進(jìn)入沉淀艙、除沙脫氣后，而后進(jìn)入

61、泥漿艙.D90 選用了四臺AKMH產(chǎn)的泥漿泵，每臺2 200HP.見圖2.  4）鉆井水系統(tǒng)選用兩臺防爆離心泵，每臺容量100 m3/h.5）水泥系統(tǒng)由兩臺驅(qū)動用柴油機(jī)，攪拌柜、管路、閥件和儀表組成.6）儀表與司鉆房：司鉆房設(shè)置在平臺中心部位，內(nèi)部布置舒適的工作環(huán)境，配備空調(diào)、太空座椅、監(jiān)控和操作臺，幾乎是所有的鉆井、泥漿、RISER管和油氣探測信息等都能通過相關(guān)儀表和液晶屏幕監(jiān)控，所有的操作都可以自動和手動兩種操作模式.見圖3.7）井控設(shè)備.包括BOP 的一整套防井噴設(shè)備.8）測井設(shè)備設(shè)有兩套燃燒塔，塔的長度為84 ft，帶燃燒頭，內(nèi)管和相關(guān)的控制器.燃燒塔通過鉸鏈和平臺甲板聯(lián)系在一起，分別布置在艉部的左右.9）另外設(shè)計有6 個RISER管的拉緊和調(diào)節(jié)裝置，它是可以抵抗波浪運動的升沉補(bǔ)償裝置，是D90 平臺的關(guān)鍵設(shè)備，每套拉緊裝置16.8 m，242 t.3 建造中的新工藝因為主甲板就高達(dá)35.40 m，