海洋工程分類(lèi)課件

第二章

海洋工程類(lèi)型第二章

海洋工程類(lèi)型1主要內(nèi)容：1海洋石油鉆探與生產(chǎn)裝置2船舶分類(lèi)

第二章海洋工程類(lèi)型主要內(nèi)容：第二章海洋工程類(lèi)型22.1海洋石油鉆探與生產(chǎn)裝置

一、概述海洋平臺(tái)是在海洋上進(jìn)行鉆井與采油作業(yè)的海洋工程結(jié)構(gòu)。船舶工程與海洋工程的差別：海洋工程是以一定時(shí)期固定于某一水域進(jìn)行專(zhuān)業(yè)活動(dòng)（如鉆探、采油）的工程技術(shù)問(wèn)題。船舶工程是以船舶的航運(yùn)活動(dòng)為主要對(duì)象的工程技術(shù)問(wèn)題。海洋石油鉆探與生產(chǎn)所需平臺(tái)主要有鉆井平臺(tái)和生產(chǎn)平臺(tái)。在鉆井平臺(tái)上設(shè)置鉆井設(shè)備，在生產(chǎn)平臺(tái)上設(shè)置采油設(shè)備。平臺(tái)與海底井口有立管相通。平臺(tái)形式有三邊形、四邊形或多邊形。平臺(tái)上設(shè)有上下兩層甲板或單層甲板，以供安裝、儲(chǔ)存鉆井或采油設(shè)備用。2.1海洋石油鉆探與生產(chǎn)裝置

一、概述3TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)DrillingcapabilityTopsideLimitations(weight)Co4

平臺(tái)發(fā)展材料方面，從木質(zhì)平臺(tái)——鋼質(zhì)平臺(tái)類(lèi)型方面，從固定式平臺(tái)——移動(dòng)式平臺(tái)

固定式平臺(tái)：對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；不利于拆除搬遷，水深增加后不經(jīng)濟(jì)移動(dòng)式平臺(tái)：適合深水，利于拆除搬遷；部分平臺(tái)對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性弱平臺(tái)發(fā)展固定式平臺(tái)：對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；不利于拆除搬遷5二、海洋平臺(tái)的分類(lèi)二、海洋平臺(tái)的分類(lèi)61、按運(yùn)動(dòng)方式，可分為固定式與移動(dòng)式兩大類(lèi)海洋平臺(tái)固定式*移動(dòng)式樁基式（鋼質(zhì)樁基導(dǎo)管架平臺(tái)）重力式浮式接地式順應(yīng)式船式*d半潛式*d坐底式*d自升式*d獨(dú)立腿式沉墊式牽索塔式張力腿式二、海洋平臺(tái)的分類(lèi)*：我國(guó)主要類(lèi)型平臺(tái)d：通常為鉆井平臺(tái)2、按功能，海洋平臺(tái)的分類(lèi)有鉆井平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)、生活平臺(tái)、儲(chǔ)油平臺(tái)等。1、按運(yùn)動(dòng)方式，可分為固定式與移動(dòng)式兩大類(lèi)海洋平臺(tái)固定式7

TensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLPTopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)DrillingcapabilityTensionLegsSnorreTLPTo8

9

103.1鉆井平臺(tái)

海洋鉆井的目的是了解海底地質(zhì)構(gòu)造及礦物儲(chǔ)藏情況，這項(xiàng)工作通常是由鉆井平臺(tái)來(lái)完成的。三、平臺(tái)特點(diǎn)

海上鉆井的設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜，包括井架(又稱(chēng)鉆塔)、提升設(shè)備、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、井口系統(tǒng)、封井系統(tǒng)、水下鉆井設(shè)備的控制操作系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)等。因?yàn)楹Ｉ香@井要受到風(fēng)、浪、流的影響，所以比陸上鉆井要復(fù)雜得多。

3.1鉆井平臺(tái)海洋鉆井的目的11鉆井平臺(tái)的發(fā)展鉆井平臺(tái)的發(fā)展12注：

1.適應(yīng)各種海況的海洋鉆井平臺(tái)與陳舊落后的海洋鉆井技術(shù)之間的矛盾，是推動(dòng)海洋鉆井平臺(tái)發(fā)展的動(dòng)力之一；2.半潛式鉆井平臺(tái)的缺點(diǎn)：投資大、維持費(fèi)用高，需有一套復(fù)雜的水下器具，有效使用率低于自升式鉆井平臺(tái)。3.鉆井平臺(tái)又有新的型式出現(xiàn)：張力腿平臺(tái)和“Spar”。

4.科學(xué)在進(jìn)步、時(shí)代在發(fā)展，海上鉆井技術(shù)也在飛速發(fā)展。人們現(xiàn)在已向更深的海域進(jìn)軍，無(wú)論是鉆井井深、鉆井水深、鉆井效率都有新的世界紀(jì)錄出現(xiàn)。

注：1.適應(yīng)各種海況的海洋鉆井平臺(tái)與陳舊落后的海洋鉆131、坐底式鉆井平臺(tái)坐底式鉆井平臺(tái)是早期在淺水區(qū)域作業(yè)的一種移動(dòng)式鉆井平臺(tái)。組成：平臺(tái)分本體與下體，由若干立柱連接平臺(tái)本體與下體，平臺(tái)上設(shè)置鉆井設(shè)備、工作場(chǎng)所、儲(chǔ)藏與生活艙室等。特點(diǎn)：鉆井前在下體中灌入壓載水使之沉底，下體在坐底時(shí)支承平臺(tái)的全部重量，而此時(shí)平臺(tái)本體仍需高出水面，不受波浪沖擊。在移動(dòng)時(shí)，將下體排水上浮，提供平臺(tái)所需的全部浮力。工作水深：60m以?xún)?nèi)。不足：工作水深不能調(diào)節(jié)，愈深則所需的立柱愈長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)愈重愈不經(jīng)濟(jì)，而且立柱在拖航時(shí)升起太高，容易產(chǎn)生事故。對(duì)海底地形和土壤基礎(chǔ)有一定要求，適應(yīng)性不強(qiáng)。已日漸趨于淘汰。1、坐底式鉆井平臺(tái)坐底式鉆井平臺(tái)是早期在淺水區(qū)域作業(yè)的一種移14我國(guó)“勝利二號(hào)”步行坐底式鉆井平臺(tái)我國(guó)“勝利二號(hào)”步行坐底式鉆井平臺(tái)152、自升式鉆井平臺(tái)組成：一個(gè)上層平臺(tái)和數(shù)個(gè)能夠升降的樁腿工作過(guò)程：移航時(shí)樁腿升起，至井位后，船體升高作業(yè)，樁腿下降插入海底。適用水深與海底條件：60m-100m，硬土區(qū)、珊瑚區(qū)、不平整海底優(yōu)點(diǎn)：適用于不同海底土壤條件和相對(duì)較大的水深范圍，移位靈活方便，便于建造，因而得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在海上移動(dòng)式鉆井平臺(tái)中它仍占絕大多數(shù)。不足：水深愈大，樁腿愈長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)性愈差。樁腿加長(zhǎng)時(shí)，下水受波浪力大；拖航時(shí)穩(wěn)性差，受風(fēng)力大。樁腿入泥太深，泥底滑動(dòng)會(huì)造成平臺(tái)傾斜。要求：自升式鉆井平臺(tái)既要滿(mǎn)足拖航移位時(shí)的浮性、穩(wěn)性方面的要求，又要滿(mǎn)足作業(yè)時(shí)穩(wěn)性和強(qiáng)度的要求，以及升降平臺(tái)和升降樁腿的要求。2、自升式鉆井平臺(tái)組成：一個(gè)上層平臺(tái)和數(shù)個(gè)能夠升降的樁腿16

井架在平臺(tái)尾部－懸臂型井架在平臺(tái)尾部－懸臂型17獨(dú)立腿式：平臺(tái)、樁腿、樁靴樁靴，壓應(yīng)力約2.4-2.9pa移位前必須知道新井位的容許壓應(yīng)力，以便加大支撐面積，減小插入深度。適用海底條件：硬土區(qū)、珊瑚區(qū)、不平整海底獨(dú)立腿式：18

沉墊式：平臺(tái)、樁腿、沉墊沉墊將各樁腿連在一起，增大支撐面積，減小支撐壓應(yīng)力，減小插入深度。拖航時(shí)沉墊提供浮性和穩(wěn)性。沉墊四周的裙板防止周?chē)嗤撂涂?。適用海底條件：適用于泥土剪切值低的地區(qū)（所受壓應(yīng)力0.24～0.3Pa）適用平整海底，不平整海底會(huì)破壞平臺(tái)沉墊式：19平臺(tái)本體高出水面一定高度，以免波浪的沖擊；平臺(tái)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(dāng)距離，以保證平臺(tái)的穩(wěn)性。下體間的連接支撐一般都設(shè)在下體上方，這樣，當(dāng)平臺(tái)移位時(shí)，可使連接支撐位于水線之上，以減小阻力；下體或浮箱提供主要浮力，沉沒(méi)于水下以減小波浪的擾動(dòng)力。3、半潛式鉆井平臺(tái)組成：由平臺(tái)本體、立柱和下體或浮箱組成。平臺(tái)上設(shè)有鉆井機(jī)械設(shè)備、器材和生活艙室等，供鉆井工作用。在下體與下體、立柱與立柱、立柱與平臺(tái)本體之間還有一些支撐與斜撐連接。特點(diǎn)：是大部分浮體沉沒(méi)于水中的小水線面的移動(dòng)式鉆井平臺(tái)，從坐底式鉆井平臺(tái)演變而來(lái)，有立柱穩(wěn)定式平臺(tái)適用水深：500m以?xún)?nèi)優(yōu)缺點(diǎn)：穩(wěn)性比較好。造價(jià)高平臺(tái)本體高出水面一定高度，以免波浪的沖擊；3、半潛式鉆井平臺(tái)20海洋工程分類(lèi)課件21HOOVERDIANA

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SemisubmersiblePlatform

Marine700semisubmersibledrillingrigRIG:Marine700semisubmersibledrillingrig.Itiscapableofoperatinginwaterdepthsrangingfrom70mto1520m.Itisdesignedforamaximumwaveheightof32mandawaveperiodof11to15sec.Thesemisubmersiblehasanoveralllengthof119mandanoverallwidthof71.4m.HOOVERDIANA

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Se22錨泊系泊系統(tǒng)：8-12只錨鏈連接平臺(tái)與海底，適用于200-300m水深動(dòng)力定位系統(tǒng)：利用聲納系統(tǒng)和自動(dòng)控制對(duì)船舶定位；適用1000m錨泊與動(dòng)力的組合定位系統(tǒng)：風(fēng)浪小時(shí)用錨泊，風(fēng)浪大時(shí)用動(dòng)力定位系統(tǒng)。適用600m以?xún)?nèi)定位系統(tǒng)：轉(zhuǎn)移方式：自航和非自航式。距離遠(yuǎn)時(shí)，即使非自航時(shí)也需拖船。移動(dòng)時(shí)為了減小受風(fēng)面，平放鉆井架井架布置：設(shè)在中部（常用方式，縱搖影響?。┗蚨瞬垮^泊系泊系統(tǒng)：8-12只錨鏈連接平臺(tái)與海底，適用于200-323

4、鉆井船鉆井船是設(shè)有鉆井設(shè)備，能在水面上鉆井和移位的船，也屬于移動(dòng)式(船式)鉆井裝置。較早的鉆井船是用駁船、礦砂船、油船、供應(yīng)船等改裝的，現(xiàn)在已有專(zhuān)為鉆井設(shè)計(jì)的專(zhuān)用船。目前，已有半潛、坐底、自升、雙體、多體等類(lèi)型，且多數(shù)具有自航能力。優(yōu)缺點(diǎn)：鉆井船在鉆井裝置中機(jī)動(dòng)性最好，但鉆井性能卻比較差。鉆井船在波浪中的垂蕩要比半潛式平臺(tái)大，有時(shí)要被迫停鉆，需采用垂蕩補(bǔ)償器來(lái)緩和垂蕩運(yùn)動(dòng)。工作：鉆井船與半潛式鉆井平臺(tái)一樣，鉆井時(shí)浮在水面。井架一般都設(shè)在船的中部，以減小船體搖蕩對(duì)鉆井工作的影響。適用范圍：適于深水作業(yè)，但需要適當(dāng)?shù)膭?dòng)力定位設(shè)施。鉆井船適用于波高小、風(fēng)速低的海區(qū)。它可以在600m水深的海底上進(jìn)行探查，掌握海底油、氣層的位置、特性、規(guī)模、貯量，提供生產(chǎn)能力等

4、鉆井船鉆井船是設(shè)有鉆井設(shè)備，能在水面上鉆井和24海洋工程分類(lèi)課件25思考題船舶工程與海洋工程的差別？自升式鉆井平臺(tái)有哪些不足之處？為什么半潛式鉆井平臺(tái)通常穩(wěn)定性會(huì)比較好？思考題船舶工程與海洋工程的差別？263.2生產(chǎn)平臺(tái)生產(chǎn)平臺(tái)是專(zhuān)門(mén)從事海上油、氣等生產(chǎn)性的開(kāi)采、處理、貯藏、監(jiān)控、測(cè)量等作業(yè)的平臺(tái)。形式：有的是單個(gè)平臺(tái)，也可由幾個(gè)不同用途的平臺(tái)相連，組成石油生產(chǎn)基地。分類(lèi)：1.

按建筑材料可分為：鋼筋混凝土平臺(tái)和鋼質(zhì)平臺(tái)；

2.

按結(jié)構(gòu)型式可分為：固定式平臺(tái)和移動(dòng)式平臺(tái)。

固定式平臺(tái)又可分為樁基式與重力式兩種；

移動(dòng)式平臺(tái)又可分為自升式與張力腿式、牽索塔式等。3.2生產(chǎn)平臺(tái)生產(chǎn)平臺(tái)是專(zhuān)門(mén)從事海上油、氣等生產(chǎn)性的開(kāi)采27

1、重力式采油平臺(tái)一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由底部的大貯油罐、單根或多根立柱、平臺(tái)甲板等部分組成。采油、貯存和處理用的大型多用途平臺(tái)，規(guī)模較大的可開(kāi)采幾十口井，貯油十幾萬(wàn)噸，平臺(tái)的總重量可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。施工：在海岸圍堤排水形成的工地上建造平臺(tái)，建好后拆堤放水起浮平臺(tái)，拖運(yùn)到井位壓載下沉就位把底座在陸上造到一定程度后下水，底座內(nèi)注水下沉到仍有適當(dāng)高度露出水面，每造好一段下沉一段，為起重工作帶來(lái)方便。缺點(diǎn)：工地處有足夠低的洼地，或工地近岸有足夠深的水區(qū)優(yōu)點(diǎn)：較大的頂部裝載被拖至作業(yè)井口，海上裝配量減少；貯油能力增強(qiáng)；與海底連接程度好，抵抗外載能力提高；鋼筋混凝土節(jié)約鋼材和提高防腐能力，不需打樁；排去壓載可浮移。缺點(diǎn)：隨著水域增加造價(jià)增加。1、重力式采油平臺(tái)在海岸圍堤排水形成的工地上建造平臺(tái)，建好28海洋工程分類(lèi)課件29(a)perspectiveview;(b)sideview;(c)sectionAATypicalconcretegravitystructurea–沉箱b–立柱d–油罐f–鉆井井架(a)perspectiveview;(b)side30Concretetripodstructurea–surfaceplatformb–concretetripodstructurec–gravitybasesd–drillingandproductionrisersConcretetripodstructurea–s31

2、導(dǎo)管架式平臺(tái)導(dǎo)管架式平臺(tái)由若干根導(dǎo)管組合成導(dǎo)管架，并用鋼樁固定于海底。施工：導(dǎo)管架先在陸地預(yù)制好后，拖運(yùn)到海上安裝就位，然后順著導(dǎo)管打樁，鋼樁穿過(guò)導(dǎo)管打入海底，樁是打一節(jié)接一節(jié)的，最后在樁與導(dǎo)管之間的環(huán)形空隙里灌入水泥漿，使樁與導(dǎo)管連成一體固定于海底。這種施工方式，使海上工作量減少。優(yōu)點(diǎn)：平臺(tái)設(shè)于導(dǎo)管架的頂部，高于作業(yè)區(qū)的波高，具體高度須視當(dāng)?shù)氐暮r而定，一般大約高出4-5m，這樣可避免波浪的沖擊。樁基式平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)剛性大，適用于各種土質(zhì)，是目前最主要的固定式平臺(tái)。不足：其尺度、重量隨水深增加而急驟增加，所以在深水中的經(jīng)濟(jì)性較差。適用水深：300m2、導(dǎo)管架式平臺(tái)32海洋工程分類(lèi)課件33導(dǎo)管架正在下海自動(dòng)安裝扶正過(guò)程下水浮正導(dǎo)管架正在下海自動(dòng)安裝扶正過(guò)程下水浮正34

3、牽索塔式平臺(tái)組成：甲板、塔體、牽索系統(tǒng)牽索塔式平臺(tái)是一瘦長(zhǎng)的桁架結(jié)構(gòu)，其下端依靠重力基座坐落于海底或放在樁腿筒上，其上端支承作業(yè)甲板。桁架的四周用鋼索、重塊、錨鏈、錨組成的錨泊系統(tǒng)加以牽緊，使它能保持直立狀態(tài)。特點(diǎn)：由于這種平臺(tái)是由錨泊系統(tǒng)牽緊的，它在小風(fēng)浪時(shí)僅發(fā)生微幅擺動(dòng)；風(fēng)浪大時(shí)，由于桁架結(jié)構(gòu)擺動(dòng)幅度大，會(huì)把重塊拉得離開(kāi)海底，從而要吸收掉風(fēng)浪的一部分能量，因此平臺(tái)仍可維持在許可范圍內(nèi)（允許塔的傾斜度在2°以?xún)?nèi)）擺動(dòng)。水平力主要由系纜系統(tǒng)承受。適用水深：

300～600m

優(yōu)點(diǎn)：這種平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)件尺寸小，故所受到的風(fēng)、浪、流的作用力也小。不足：若水深超過(guò)600米，則由于要提高桁架的抗彎能力，建造時(shí)所耗用的材料會(huì)大大增加，經(jīng)濟(jì)上不一定合算。3、牽索塔式平臺(tái)35海洋工程分類(lèi)課件36Guyedtowerproductionplatforma–塔體b–樁腿筒c–鋼索d–重塊e–錨Guyedtowerproductionplatfor37

4、張力腿式平臺(tái)張力腿式平臺(tái)是利用繃緊狀態(tài)下的錨索鏈產(chǎn)生的拉力與平臺(tái)的剩余浮力相平衡的鉆井平臺(tái)或生產(chǎn)平臺(tái)。張力腿式平臺(tái)的重力小于浮力，所相差的力（剩余浮力）可依靠錨索向下的拉力來(lái)補(bǔ)償，起著繃緊平臺(tái)的作用，使平臺(tái)平面外運(yùn)動(dòng)（橫搖，縱搖，垂蕩）較小，近似于剛性。有平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)（縱蕩、橫蕩）。張力腿式平臺(tái)與半潛式平臺(tái)的聯(lián)系與區(qū)別：聯(lián)系：均有平臺(tái)、立柱、浮箱，均采用錨泊定位區(qū)別：錨泊定位系統(tǒng)的錨鏈為懸垂曲線，下端必須與水底相切，以保證錨柄不會(huì)從水底抬起，這樣就可保證錨的抓力。張力腿式平臺(tái)所用錨索是繃緊成直線的，鋼索的下端與水底不是相切的，而是幾乎垂直的。用的錨是樁錨（即打入水底的樁作為錨用），或重力式錨（重塊）等，不是一般容易起放的轉(zhuǎn)爪錨。不足：投資高適用水深：460m～幾千米4、張力腿式平臺(tái)38TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)Drillingcapability

TensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLP錨索是繃緊成直線樁錨或重力式錨TopsideLimitations(weight)Co39小型張力腿－MiniTLP

MINI

TENSIONLEGPLATFORM

由垂直懸浮的圓柱體結(jié)構(gòu)－中央柱、三根矩形截面水平浮筒組成水平浮筒末端截面逐漸縮小浮力由中央柱和浮筒共同提供小型張力腿－MiniTLP

MINITENSIONLE40MORPETH

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圓柱直徑6.1-9.14m,水深1310m，1432mMORPETH

GULFOFMEXICO,USA圓柱直41MORPETH

GULFOFMEXICO,USA

MORPETH

GULFOFMEXICO,USA42MATTERHORN,GULFOFMEXICO,USAMATTERHORN,GULFOFMEXICO,US435、單立柱－SPAR

由轉(zhuǎn)盤(pán)、浮筒、懸鏈?zhǔn)藉^鏈組成；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；浮筒上面一段設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)，居住艙及工作設(shè)備5、單立柱－SPAR

由轉(zhuǎn)盤(pán)、浮筒、懸鏈?zhǔn)藉^鏈組成；44海洋工程分類(lèi)課件45HOOVERDIANA

GULFOFMEXICOHOOVERDIANA

GULFOFMEXICO46NEPTUNE

GULFOFMEXICO,USATopsidesinstallation

Hullinstallation

Thehullwhilstintransit

HULLThesparhulloftheNeptunewasfabricatedin17sections.Itisessentiallya22m-diametercylinder,whichis215mlong.NEPTUNE

GULFOFMEXICO,USATop47GENESIS

GULFOFMEXICO,USAGENESIS

GULFOFMEXICO,USA48NANSENBOOMVANGGASFIELD,

GULFOFMEXICO,USATrussSpar，waterdepth2000ftNANSENBOOMVANGGASFIELD,

GUL49HORNMOUNTAIN,GULFOFMEXICO,USA

ThetrusssparplatformHORNMOUNTAIN,GULFOFMEXICO,50我國(guó)平臺(tái)我國(guó)平臺(tái)51LIUHUA11-1

SOUTHCHINASEA,CHINA

Computer-generatedschematicofLiuhua11-1FPSandFPSO

TheFPSisamodifiedsemi-submersibledrillingrig.Shownarethe25flexiblecatenarylinesontheFPSrisersystem.

LIUHUA11-1

SOUTHCHINASEA,C52

FPSNanhaiTiaoZhanwasconvertedfromasemi-submersibledrillingrig,purchasedinSeptember1993.

FPSONanhaiShengLi.TheFPSOsupportstheprocessingequipmentnecessarytohandleupto5,000bblofoiland300,000bbloftotalfluidsperdayFPSNanhaiTiaoZhanwasconve53LUFENG22-1

SOUTHCHINASEA,CHINA

SchematicoftheFPSOovertheLufengfield.

LUFENG22-1

SOUTHCHINASEA,C54

TheshuttletankerNavionMunin,totalcapacityof101,400m3

StatoilselectedanFPSObasedonamulti-purposeshuttletanker(MST)fordevelopingthefield.TheshuttletankerNavionMunin,builtbySamsungHeavyIndustries,inKorea,wasselectedforupgradingtoanFPSO.TheshuttletankerNavionMuni55思考題張力腿式平臺(tái)與半潛式平臺(tái)的聯(lián)系與區(qū)別？牽索塔式平臺(tái)的擺動(dòng)能夠保持在許可傾斜度范圍內(nèi)的原理？簡(jiǎn)述張力腿式平臺(tái)保持正浮狀態(tài)的原理？思考題張力腿式平臺(tái)與半潛式平臺(tái)的聯(lián)系與區(qū)別？56學(xué)習(xí)快樂(lè)！身心健康！學(xué)習(xí)快樂(lè)！身心健康！57演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！58第二章

海洋工程類(lèi)型第二章

海洋工程類(lèi)型59主要內(nèi)容：1海洋石油鉆探與生產(chǎn)裝置2船舶分類(lèi)

第二章海洋工程類(lèi)型主要內(nèi)容：第二章海洋工程類(lèi)型602.1海洋石油鉆探與生產(chǎn)裝置

一、概述海洋平臺(tái)是在海洋上進(jìn)行鉆井與采油作業(yè)的海洋工程結(jié)構(gòu)。船舶工程與海洋工程的差別：海洋工程是以一定時(shí)期固定于某一水域進(jìn)行專(zhuān)業(yè)活動(dòng)（如鉆探、采油）的工程技術(shù)問(wèn)題。船舶工程是以船舶的航運(yùn)活動(dòng)為主要對(duì)象的工程技術(shù)問(wèn)題。海洋石油鉆探與生產(chǎn)所需平臺(tái)主要有鉆井平臺(tái)和生產(chǎn)平臺(tái)。在鉆井平臺(tái)上設(shè)置鉆井設(shè)備，在生產(chǎn)平臺(tái)上設(shè)置采油設(shè)備。平臺(tái)與海底井口有立管相通。平臺(tái)形式有三邊形、四邊形或多邊形。平臺(tái)上設(shè)有上下兩層甲板或單層甲板，以供安裝、儲(chǔ)存鉆井或采油設(shè)備用。2.1海洋石油鉆探與生產(chǎn)裝置

一、概述61TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)DrillingcapabilityTopsideLimitations(weight)Co62

平臺(tái)發(fā)展材料方面，從木質(zhì)平臺(tái)——鋼質(zhì)平臺(tái)類(lèi)型方面，從固定式平臺(tái)——移動(dòng)式平臺(tái)

固定式平臺(tái)：對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；不利于拆除搬遷，水深增加后不經(jīng)濟(jì)移動(dòng)式平臺(tái)：適合深水，利于拆除搬遷；部分平臺(tái)對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性弱平臺(tái)發(fā)展固定式平臺(tái)：對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；不利于拆除搬遷63二、海洋平臺(tái)的分類(lèi)二、海洋平臺(tái)的分類(lèi)641、按運(yùn)動(dòng)方式，可分為固定式與移動(dòng)式兩大類(lèi)海洋平臺(tái)固定式*移動(dòng)式樁基式（鋼質(zhì)樁基導(dǎo)管架平臺(tái)）重力式浮式接地式順應(yīng)式船式*d半潛式*d坐底式*d自升式*d獨(dú)立腿式沉墊式牽索塔式張力腿式二、海洋平臺(tái)的分類(lèi)*：我國(guó)主要類(lèi)型平臺(tái)d：通常為鉆井平臺(tái)2、按功能，海洋平臺(tái)的分類(lèi)有鉆井平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)、生活平臺(tái)、儲(chǔ)油平臺(tái)等。1、按運(yùn)動(dòng)方式，可分為固定式與移動(dòng)式兩大類(lèi)海洋平臺(tái)固定式65

TensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLPTopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)DrillingcapabilityTensionLegsSnorreTLPTo66

67

683.1鉆井平臺(tái)

海洋鉆井的目的是了解海底地質(zhì)構(gòu)造及礦物儲(chǔ)藏情況，這項(xiàng)工作通常是由鉆井平臺(tái)來(lái)完成的。三、平臺(tái)特點(diǎn)

海上鉆井的設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜，包括井架(又稱(chēng)鉆塔)、提升設(shè)備、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、井口系統(tǒng)、封井系統(tǒng)、水下鉆井設(shè)備的控制操作系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)等。因?yàn)楹Ｉ香@井要受到風(fēng)、浪、流的影響，所以比陸上鉆井要復(fù)雜得多。

3.1鉆井平臺(tái)海洋鉆井的目的69鉆井平臺(tái)的發(fā)展鉆井平臺(tái)的發(fā)展70注：

1.適應(yīng)各種海況的海洋鉆井平臺(tái)與陳舊落后的海洋鉆井技術(shù)之間的矛盾，是推動(dòng)海洋鉆井平臺(tái)發(fā)展的動(dòng)力之一；2.半潛式鉆井平臺(tái)的缺點(diǎn)：投資大、維持費(fèi)用高，需有一套復(fù)雜的水下器具，有效使用率低于自升式鉆井平臺(tái)。3.鉆井平臺(tái)又有新的型式出現(xiàn)：張力腿平臺(tái)和“Spar”。

4.科學(xué)在進(jìn)步、時(shí)代在發(fā)展，海上鉆井技術(shù)也在飛速發(fā)展。人們現(xiàn)在已向更深的海域進(jìn)軍，無(wú)論是鉆井井深、鉆井水深、鉆井效率都有新的世界紀(jì)錄出現(xiàn)。

注：1.適應(yīng)各種海況的海洋鉆井平臺(tái)與陳舊落后的海洋鉆711、坐底式鉆井平臺(tái)坐底式鉆井平臺(tái)是早期在淺水區(qū)域作業(yè)的一種移動(dòng)式鉆井平臺(tái)。組成：平臺(tái)分本體與下體，由若干立柱連接平臺(tái)本體與下體，平臺(tái)上設(shè)置鉆井設(shè)備、工作場(chǎng)所、儲(chǔ)藏與生活艙室等。特點(diǎn)：鉆井前在下體中灌入壓載水使之沉底，下體在坐底時(shí)支承平臺(tái)的全部重量，而此時(shí)平臺(tái)本體仍需高出水面，不受波浪沖擊。在移動(dòng)時(shí)，將下體排水上浮，提供平臺(tái)所需的全部浮力。工作水深：60m以?xún)?nèi)。不足：工作水深不能調(diào)節(jié)，愈深則所需的立柱愈長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)愈重愈不經(jīng)濟(jì)，而且立柱在拖航時(shí)升起太高，容易產(chǎn)生事故。對(duì)海底地形和土壤基礎(chǔ)有一定要求，適應(yīng)性不強(qiáng)。已日漸趨于淘汰。1、坐底式鉆井平臺(tái)坐底式鉆井平臺(tái)是早期在淺水區(qū)域作業(yè)的一種移72我國(guó)“勝利二號(hào)”步行坐底式鉆井平臺(tái)我國(guó)“勝利二號(hào)”步行坐底式鉆井平臺(tái)732、自升式鉆井平臺(tái)組成：一個(gè)上層平臺(tái)和數(shù)個(gè)能夠升降的樁腿工作過(guò)程：移航時(shí)樁腿升起，至井位后，船體升高作業(yè)，樁腿下降插入海底。適用水深與海底條件：60m-100m，硬土區(qū)、珊瑚區(qū)、不平整海底優(yōu)點(diǎn)：適用于不同海底土壤條件和相對(duì)較大的水深范圍，移位靈活方便，便于建造，因而得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在海上移動(dòng)式鉆井平臺(tái)中它仍占絕大多數(shù)。不足：水深愈大，樁腿愈長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)性愈差。樁腿加長(zhǎng)時(shí)，下水受波浪力大；拖航時(shí)穩(wěn)性差，受風(fēng)力大。樁腿入泥太深，泥底滑動(dòng)會(huì)造成平臺(tái)傾斜。要求：自升式鉆井平臺(tái)既要滿(mǎn)足拖航移位時(shí)的浮性、穩(wěn)性方面的要求，又要滿(mǎn)足作業(yè)時(shí)穩(wěn)性和強(qiáng)度的要求，以及升降平臺(tái)和升降樁腿的要求。2、自升式鉆井平臺(tái)組成：一個(gè)上層平臺(tái)和數(shù)個(gè)能夠升降的樁腿74

井架在平臺(tái)尾部－懸臂型井架在平臺(tái)尾部－懸臂型75獨(dú)立腿式：平臺(tái)、樁腿、樁靴樁靴，壓應(yīng)力約2.4-2.9pa移位前必須知道新井位的容許壓應(yīng)力，以便加大支撐面積，減小插入深度。適用海底條件：硬土區(qū)、珊瑚區(qū)、不平整海底獨(dú)立腿式：76

沉墊式：平臺(tái)、樁腿、沉墊沉墊將各樁腿連在一起，增大支撐面積，減小支撐壓應(yīng)力，減小插入深度。拖航時(shí)沉墊提供浮性和穩(wěn)性。沉墊四周的裙板防止周?chē)嗤撂涂?。適用海底條件：適用于泥土剪切值低的地區(qū)（所受壓應(yīng)力0.24～0.3Pa）適用平整海底，不平整海底會(huì)破壞平臺(tái)沉墊式：77平臺(tái)本體高出水面一定高度，以免波浪的沖擊；平臺(tái)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(dāng)距離，以保證平臺(tái)的穩(wěn)性。下體間的連接支撐一般都設(shè)在下體上方，這樣，當(dāng)平臺(tái)移位時(shí)，可使連接支撐位于水線之上，以減小阻力；下體或浮箱提供主要浮力，沉沒(méi)于水下以減小波浪的擾動(dòng)力。3、半潛式鉆井平臺(tái)組成：由平臺(tái)本體、立柱和下體或浮箱組成。平臺(tái)上設(shè)有鉆井機(jī)械設(shè)備、器材和生活艙室等，供鉆井工作用。在下體與下體、立柱與立柱、立柱與平臺(tái)本體之間還有一些支撐與斜撐連接。特點(diǎn)：是大部分浮體沉沒(méi)于水中的小水線面的移動(dòng)式鉆井平臺(tái)，從坐底式鉆井平臺(tái)演變而來(lái)，有立柱穩(wěn)定式平臺(tái)適用水深：500m以?xún)?nèi)優(yōu)缺點(diǎn)：穩(wěn)性比較好。造價(jià)高平臺(tái)本體高出水面一定高度，以免波浪的沖擊；3、半潛式鉆井平臺(tái)78海洋工程分類(lèi)課件79HOOVERDIANA

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SemisubmersiblePlatform

Marine700semisubmersibledrillingrigRIG:Marine700semisubmersibledrillingrig.Itiscapableofoperatinginwaterdepthsrangingfrom70mto1520m.Itisdesignedforamaximumwaveheightof32mandawaveperiodof11to15sec.Thesemisubmersiblehasanoveralllengthof119mandanoverallwidthof71.4m.HOOVERDIANA

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Se80錨泊系泊系統(tǒng)：8-12只錨鏈連接平臺(tái)與海底，適用于200-300m水深動(dòng)力定位系統(tǒng)：利用聲納系統(tǒng)和自動(dòng)控制對(duì)船舶定位；適用1000m錨泊與動(dòng)力的組合定位系統(tǒng)：風(fēng)浪小時(shí)用錨泊，風(fēng)浪大時(shí)用動(dòng)力定位系統(tǒng)。適用600m以?xún)?nèi)定位系統(tǒng)：轉(zhuǎn)移方式：自航和非自航式。距離遠(yuǎn)時(shí)，即使非自航時(shí)也需拖船。移動(dòng)時(shí)為了減小受風(fēng)面，平放鉆井架井架布置：設(shè)在中部（常用方式，縱搖影響?。┗蚨瞬垮^泊系泊系統(tǒng)：8-12只錨鏈連接平臺(tái)與海底，適用于200-381

4、鉆井船鉆井船是設(shè)有鉆井設(shè)備，能在水面上鉆井和移位的船，也屬于移動(dòng)式(船式)鉆井裝置。較早的鉆井船是用駁船、礦砂船、油船、供應(yīng)船等改裝的，現(xiàn)在已有專(zhuān)為鉆井設(shè)計(jì)的專(zhuān)用船。目前，已有半潛、坐底、自升、雙體、多體等類(lèi)型，且多數(shù)具有自航能力。優(yōu)缺點(diǎn)：鉆井船在鉆井裝置中機(jī)動(dòng)性最好，但鉆井性能卻比較差。鉆井船在波浪中的垂蕩要比半潛式平臺(tái)大，有時(shí)要被迫停鉆，需采用垂蕩補(bǔ)償器來(lái)緩和垂蕩運(yùn)動(dòng)。工作：鉆井船與半潛式鉆井平臺(tái)一樣，鉆井時(shí)浮在水面。井架一般都設(shè)在船的中部，以減小船體搖蕩對(duì)鉆井工作的影響。適用范圍：適于深水作業(yè)，但需要適當(dāng)?shù)膭?dòng)力定位設(shè)施。鉆井船適用于波高小、風(fēng)速低的海區(qū)。它可以在600m水深的海底上進(jìn)行探查，掌握海底油、氣層的位置、特性、規(guī)模、貯量，提供生產(chǎn)能力等

4、鉆井船鉆井船是設(shè)有鉆井設(shè)備，能在水面上鉆井和82海洋工程分類(lèi)課件83思考題船舶工程與海洋工程的差別？自升式鉆井平臺(tái)有哪些不足之處？為什么半潛式鉆井平臺(tái)通常穩(wěn)定性會(huì)比較好？思考題船舶工程與海洋工程的差別？843.2生產(chǎn)平臺(tái)生產(chǎn)平臺(tái)是專(zhuān)門(mén)從事海上油、氣等生產(chǎn)性的開(kāi)采、處理、貯藏、監(jiān)控、測(cè)量等作業(yè)的平臺(tái)。形式：有的是單個(gè)平臺(tái)，也可由幾個(gè)不同用途的平臺(tái)相連，組成石油生產(chǎn)基地。分類(lèi)：1.

按建筑材料可分為：鋼筋混凝土平臺(tái)和鋼質(zhì)平臺(tái)；

2.

按結(jié)構(gòu)型式可分為：固定式平臺(tái)和移動(dòng)式平臺(tái)。

固定式平臺(tái)又可分為樁基式與重力式兩種；

移動(dòng)式平臺(tái)又可分為自升式與張力腿式、牽索塔式等。3.2生產(chǎn)平臺(tái)生產(chǎn)平臺(tái)是專(zhuān)門(mén)從事海上油、氣等生產(chǎn)性的開(kāi)采85

1、重力式采油平臺(tái)一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由底部的大貯油罐、單根或多根立柱、平臺(tái)甲板等部分組成。采油、貯存和處理用的大型多用途平臺(tái)，規(guī)模較大的可開(kāi)采幾十口井，貯油十幾萬(wàn)噸，平臺(tái)的總重量可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。施工：在海岸圍堤排水形成的工地上建造平臺(tái)，建好后拆堤放水起浮平臺(tái)，拖運(yùn)到井位壓載下沉就位把底座在陸上造到一定程度后下水，底座內(nèi)注水下沉到仍有適當(dāng)高度露出水面，每造好一段下沉一段，為起重工作帶來(lái)方便。缺點(diǎn)：工地處有足夠低的洼地，或工地近岸有足夠深的水區(qū)優(yōu)點(diǎn)：較大的頂部裝載被拖至作業(yè)井口，海上裝配量減少；貯油能力增強(qiáng)；與海底連接程度好，抵抗外載能力提高；鋼筋混凝土節(jié)約鋼材和提高防腐能力，不需打樁；排去壓載可浮移。缺點(diǎn)：隨著水域增加造價(jià)增加。1、重力式采油平臺(tái)在海岸圍堤排水形成的工地上建造平臺(tái)，建好86海洋工程分類(lèi)課件87(a)perspectiveview;(b)sideview;(c)sectionAATypicalconcretegravitystructurea–沉箱b–立柱d–油罐f–鉆井井架(a)perspectiveview;(b)side88Concretetripodstructurea–surfaceplatformb–concretetripodstructurec–gravitybasesd–drillingandproductionrisersConcretetripodstructurea–s89

2、導(dǎo)管架式平臺(tái)導(dǎo)管架式平臺(tái)由若干根導(dǎo)管組合成導(dǎo)管架，并用鋼樁固定于海底。施工：導(dǎo)管架先在陸地預(yù)制好后，拖運(yùn)到海上安裝就位，然后順著導(dǎo)管打樁，鋼樁穿過(guò)導(dǎo)管打入海底，樁是打一節(jié)接一節(jié)的，最后在樁與導(dǎo)管之間的環(huán)形空隙里灌入水泥漿，使樁與導(dǎo)管連成一體固定于海底。這種施工方式，使海上工作量減少。優(yōu)點(diǎn)：平臺(tái)設(shè)于導(dǎo)管架的頂部，高于作業(yè)區(qū)的波高，具體高度須視當(dāng)?shù)氐暮r而定，一般大約高出4-5m，這樣可避免波浪的沖擊。樁基式平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)剛性大，適用于各種土質(zhì)，是目前最主要的固定式平臺(tái)。不足：其尺度、重量隨水深增加而急驟增加，所以在深水中的經(jīng)濟(jì)性較差。適用水深：300m2、導(dǎo)管架式平臺(tái)90海洋工程分類(lèi)課件91導(dǎo)管架正在下海自動(dòng)安裝扶正過(guò)程下水浮正導(dǎo)管架正在下海自動(dòng)安裝扶正過(guò)程下水浮正92

3、牽索塔式平臺(tái)組成：甲板、塔體、牽索系統(tǒng)牽索塔式平臺(tái)是一瘦長(zhǎng)的桁架結(jié)構(gòu)，其下端依靠重力基座坐落于海底或放在樁腿筒上，其上端支承作業(yè)甲板。桁架的四周用鋼索、重塊、錨鏈、錨組成的錨泊系統(tǒng)加以牽緊，使它能保持直立狀態(tài)。特點(diǎn)：由于這種平臺(tái)是由錨泊系統(tǒng)牽緊的，它在小風(fēng)浪時(shí)僅發(fā)生微幅擺動(dòng)；風(fēng)浪大時(shí)，由于桁架結(jié)構(gòu)擺動(dòng)幅度大，會(huì)把重塊拉得離開(kāi)海底，從而要吸收掉風(fēng)浪的一部分能量，因此平臺(tái)仍可維持在許可范圍內(nèi)（允許塔的傾斜度在2°以?xún)?nèi)）擺動(dòng)。水平力主要由系纜系統(tǒng)承受。適用水深：

300～600m

優(yōu)點(diǎn)：這種平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)件尺寸小，故所受到的風(fēng)、浪、流的作用力也小。不足：若水深超過(guò)600米，則由于要提高桁架的抗彎能力，建造時(shí)所耗用的材料會(huì)大大增加，經(jīng)濟(jì)上不一定合算。3、牽索塔式平臺(tái)93海洋工程分類(lèi)課件94Guyedtowerproductionplatforma–塔體b–樁腿筒c–鋼索d–重塊e–錨Guyedtowerproductionplatfor95

4、張力腿式平臺(tái)張力腿式平臺(tái)是利用繃緊狀態(tài)下的錨索鏈產(chǎn)生的拉力與平臺(tái)的剩余浮力相平衡的鉆井平臺(tái)或生產(chǎn)平臺(tái)。張力腿式平臺(tái)的重力小于浮力，所相差的力（剩余浮力）可依靠錨索向下的拉力來(lái)補(bǔ)償，起著繃緊平臺(tái)的作用，使平臺(tái)平面外運(yùn)動(dòng)（橫搖，縱搖，垂蕩）較小，近似于剛性。有平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)（縱蕩、橫蕩）。張力腿式平臺(tái)與半潛式平臺(tái)的聯(lián)系與區(qū)別：聯(lián)系：均有平臺(tái)、立柱、浮箱，均采用錨泊定位區(qū)別：錨泊定位系統(tǒng)的錨鏈為懸垂曲線，下端必須與水底相切，以保證錨柄不會(huì)從水底抬起，這樣就可保證錨的抓力。張力腿式平臺(tái)所用錨索是繃緊成直線的，鋼索的下端與水底不是相切的，而是幾乎垂直的。用的錨是樁錨（即打入水底的樁作為錨用），或重力式錨（重塊）等，不是一般容易起放的轉(zhuǎn)爪錨。不足：投資高適用水深：460m～幾千米4、張力腿式平臺(tái)96TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)Drillingcapability

TensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLP錨索是繃緊成直線樁錨或重力式錨TopsideLimitations(weight)Co97小型張力腿－MiniTLP

MINI

TENSIONLEGPLATFORM

由垂直懸浮的圓柱體結(jié)構(gòu)－中央柱、三根矩形截面水平浮筒組成水平浮筒末端截面逐漸縮小浮力由中央柱和浮筒共同提供小型張力腿－MiniTLP

MINITENSIONLE98MORPETH

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圓柱直徑6.1-9.14m,水深1310m，1432mMORPETH

GULFOFMEXICO,USA圓柱直99MORPETH

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MORPETH

GULFOFMEXICO,USA100MATTERHORN,GULFOFMEXICO,USAMATTERHORN,GULFOFMEXICO,US1015、單立柱－SPAR

由轉(zhuǎn)盤(pán)、浮筒、懸鏈?zhǔn)藉^鏈組成；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；浮筒上面一段設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)，居住艙及工作設(shè)備5、單立柱－SPAR

由轉(zhuǎn)盤(pán)、浮筒、懸鏈?zhǔn)藉^鏈組成；102海洋工程分類(lèi)課件10