項目2平臺類型及主流平臺介紹

平臺類型及主流平臺介紹課題

二

一、分類方式

海洋平臺是用于海底石油勘探、開采及采油工作，加上海洋水深及海況相差懸殊，因此海洋平臺類型眾多。

海洋平臺可分為移動式平臺和固定式平臺兩大類。按平臺所用材料可分為木質(zhì)平臺、鋼質(zhì)平臺和水泥平臺。海洋平臺分類海洋石油開采平臺移動式平臺固定式平臺座底式浮動式按功能分類按打樁方式分類沉墊式平臺自升式平臺船式平臺半潛式平臺多功能的自容式平臺單一功能平臺導管架式平臺塔式平臺采油平臺鉆井平臺貯油平臺生活平臺供應平臺海上碼頭輔助平臺二、各種海洋平臺1．沉底式鉆井平臺由上體、立柱和下體組成，上體為鉆井平臺或稱為平臺本體，下體為提供浮力的沉墊，在上體和下體之間由若干立柱相連接。在下體中注入壓載水后使之下沉坐于海底，上體的平臺則露出水面一定高度，鉆井平臺處于工作狀態(tài)；排水后，使鉆井平臺上浮可進行拖航和移位。坐底式鉆井平臺多用于水淺、浪小、海底較平坦的海區(qū)。坐底式鉆井平臺是早期在淺水區(qū)域作業(yè)的一種移動式鉆井平臺。平臺分本體與下體（即浮箱），由若干立柱連接平臺本體與下體，平臺上設置鉆井設備、工作場所、儲藏與生活艙室等。鉆井前在下體中灌入壓載水使之沉底，下體在坐底時支承平臺的全部重量，而此時平臺本體仍需高出水面，不受波浪沖擊。在移動時，將下體排水上浮，提供平臺所需的全部浮力。坐底式的工作水深比較小，愈深則所需的立柱愈長，結(jié)構(gòu)愈重，而且立柱在拖航時升起太高，容易產(chǎn)生事故。由于坐底式平臺的工作水深不能調(diào)節(jié)，已日漸趨于淘汰。勝利1號與勝利4號都是坐底式平臺。坐底式平臺雖然能移動，但還是到不了更深的地方去。2．自升式鉆井平臺由平臺、樁腿和升降機構(gòu)組成，平臺能沿樁腿升降，一般無自航能力。工作時樁腿下放插入海底，平臺被抬起到離開海面的安全工作高度，并對樁腿進行預壓，以保證平臺遇到風暴時樁腿不致下陷。完井后平臺降到海面，拔出樁腿并全部提起，整個平臺浮于海面，由拖輪拖到新的井位。美國人RGLeTourneau在19世紀50年代初提出了自升式平臺的理念，受到了廣泛的關(guān)注，但熱鬧歸熱鬧，關(guān)注之后卻沒有一家石油公司愿意建造自升式平臺。LeTourneau找來找去，終于找到了一家愿意簽合同的公司ZapataOff-ShoreCompany，這家公司的掌柜叫GeorgeHWBush，就是后來當過大統(tǒng)領的老布什。在某次平臺建造中的儀式上，老布什還特意帶著小布什一起去見了見世面。

LeTourneau設計的自升式平臺，于1955年建成。自升式鉆井平臺(Jack-up)是由一個上層平臺和數(shù)個能夠升降的樁腿所組成的海上平臺。這些可升降的柱腿能將平臺升到海面以上一定高度，支撐整個平臺在海上進行鉆井作業(yè)。這種平臺既要滿足拖航移位時的浮性、穩(wěn)性方面的要求，又要滿足作業(yè)時著底穩(wěn)性和強度的要求，以及升降平臺和升降樁腿的要求。由于自升式平臺可適用于不同海底土壤條件和較大的水深范圍，移位靈活方便，便于建造，因而得到了廣泛的應用。目前，在海上移動式鉆井平臺中它仍占絕大多數(shù)。導管架平臺和自升式平臺比起來就是鈴木摩托和福特汽車的關(guān)系。自升式鉆井平臺總示意圖自升式鉆井平臺(Jackup)?帶有能夠自由升降的樁腿，作業(yè)時樁腿下伸到海底，站立在海床上，利用樁腿托起船殼，并使船殼底部離開海面一定的距離（氣隙）。拖航時樁腿收回，船殼處于漂浮狀態(tài)。?作業(yè)水深范圍從12/14

英尺直至550

英尺。大多數(shù)自升式鉆井平臺的作業(yè)水深在250至300

英尺范圍內(nèi)。?自升式鉆井平臺有兩種型式，獨立樁腿式和沉墊式。?平臺穩(wěn)定站立后，大多數(shù)懸臂梁可以將鉆臺外伸到固定平臺。?在風大浪急的海面不能進行拖航。自升式鉆井平臺(Jackup)自升式鉆井平臺(Jackup)

自升式鉆井平臺的型式與設計1.

支撐型式?樁靴式/沉墊式2.

升降裝置?液壓缸升降(插樁式)/齒條/齒輪箱3.

樁腿結(jié)構(gòu)型式?筒型/絎架4.

樁腿數(shù)量?3腿/4腿5.

槽口?有槽口/無槽口6.

生活樓的布置?橫向布置/周邊布置1.支撐型式:樁靴式/沉墊式自升式鉆井平臺的型式與設計自升式鉆井平臺的型式與設計2.升降裝置:液壓缸升降(插樁式)/齒條/齒輪箱自升式鉆井平臺的型式與設計3.樁腿結(jié)構(gòu)型式:筒型/絎架自升式鉆井平臺的型式與設計3.樁腿結(jié)構(gòu)型式:三角形/方形自升式鉆井平臺的型式與設計4.樁腿數(shù)量:

3腿/4腿自升式鉆井平臺的型式與設計5.槽口:有槽口/無槽口自升式鉆井平臺的型式與設計6.生活樓的布置:橫向布置/周邊布置項目總體

鉆井模塊

抬升模塊

鉆井設備

結(jié)構(gòu)部分

輪機部分

船體模塊

計劃安排

管系部分

電器部分

生產(chǎn)設計

機構(gòu)部分

生產(chǎn)設計(兼結(jié)構(gòu))

伸縮機構(gòu)

液壓部分

生活模塊

生產(chǎn)設計

船體、舾裝部分

生產(chǎn)設計

管系部分

生產(chǎn)設計

電控采購

生產(chǎn)設計

結(jié)構(gòu)部分

生產(chǎn)設計

總體助理

某自升式平臺項目任務分配表

某自升式海洋鉆井平臺

各個模塊介紹第一部分：升降模塊第二部分：鉆井模塊第三部分：船體模塊第四部分：管系模塊第五部分：電氣模塊一、升降模塊簡介該模塊主要包括以下三部分:1.升降機構(gòu)(JackingSystem)2.固定框架(FixedFrame)3.樁腿及樁靴(Leg&Spudcan)升降機構(gòu)齒輪傳動機構(gòu)1齒輪傳動機構(gòu)2樁腿及樁靴樁腿樁靴樁靴的起吊樁腿的制作 鉆井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)二.鉆井模塊簡介鉆井絞車井架天車游車大鉤固繩錨鐵鉆工頂驅(qū)轉(zhuǎn)盤司鉆控制室防噴器滑移系統(tǒng)液壓油缸泥漿循環(huán)系統(tǒng)泥漿凈化系統(tǒng)泥漿泵三.船體模塊簡介1、船體全長:65.25M全寬:64.00M船高:08.00M雙層底高:01.50M總重約:3700噸2、生活區(qū)域4層，左右對稱式結(jié)構(gòu)每層高3.2米居住100人結(jié)構(gòu)總重400噸3、直升機平臺最大外徑約26米高約14米（距甲板）直升機平臺約100噸船體樣圖同類項目現(xiàn)場施工照片四.管系模塊簡介主甲板管系艙底鹽水基油鉆井水燃油管飲用水低壓泥漿機艙設備及管系

滅火器燃油管匯鉆井甲板下管系五.電氣模塊簡介電站分配 包括690V、480V、230V等多種配電板的綜合應用電控系統(tǒng) 主要為Drillingsystem的變頻控制，以及其他各個系統(tǒng)的驅(qū)動控制。

全船管理系統(tǒng)

作為全船的管理控制核心，需要和全船所有系統(tǒng)有穩(wěn)定的通訊聯(lián)系以及單體的重要設備有I/O信號口連接。實時監(jiān)控，保證全船安全工作。

其他各個子系統(tǒng) 包括應急切斷系統(tǒng)、防火滅火系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、通導系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、水密門監(jiān)控系統(tǒng)等其他輔助系統(tǒng)

3．半潛式鉆井平臺上部為工作甲板，下部為兩個下船體，用支撐立柱連接。工作時下船體潛入水中，甲板處于水上安全高度，水線面積小，波浪影響小，穩(wěn)定性好、自持力強、工作水深大，新發(fā)展的動力定位技術(shù)用于半潛式平臺后，工作水深可達900～1200米。半潛式與自升式鉆井平臺相比，優(yōu)點是工作水深大，移動靈活；缺點是投資大，維持費用高，需有一套復雜的水下器具，有效使用率低于自升式鉆井平臺。自升式平臺下水，跟導管架平臺一樣的道理，去更深的地方就得付出尺度和重量增加的代價。目前自升式平臺最大的作業(yè)水深是400ft，也就是122m。還是那個老問題，如何到更深的地方去采油？除了鉆井船之外還有什么辦法？殼牌公司的BruceCollip提出了半潛式平臺的理念。其實這個理念得來相當輕巧。殼牌公司的一家施工單位——藍水鉆井公司有一座浸沒式平臺“藍水1號”，“藍水1號”的結(jié)構(gòu)就像一張方桌，方形甲板下面四根立柱，四根立柱底部之間有一些浮箱連接?！八{水1號”本來就是按照浸沒式設計的，拖航時浮箱提供的浮力自然無法與平臺重力平衡，因此拖航時水面沒過了浮箱，但還在甲板之下。在1961年的一次拖航過程中，BruceCollip觀察到在這個狀態(tài)下平臺相對于其平衡位置的運動極小，就意識到這座平臺也能在漂浮狀態(tài)下作業(yè)。

半潛式平臺(Semi-submersible)是大部分浮體沉沒于水中的一種小水線面的移動式平臺，它從坐底式平臺演變而來，由平臺本體、立柱和下體或浮箱組成。此外，在下體與下體、立柱與立柱、立柱與平臺本體之間還有一些支撐與斜撐連接，在下體問的連接支撐一般都設在下體的上方，這樣，當平臺移位時，可使它位于水線之上，以減小阻力；平臺上設有鉆井機械設備、器材和生活艙室等，供鉆井工作用。平臺本體高出水面一定高度，以免波浪的沖擊。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。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，以保證平臺的穩(wěn)性，所以又有立柱穩(wěn)定式之稱。半潛式平臺已經(jīng)成為海洋鉆井平臺的主要發(fā)展方向。到目前為止，半潛式鉆井平臺已經(jīng)經(jīng)歷了第一代到第六代的歷程。

代作業(yè)水深年代

1

600ft

1960

2

1000ft

1969–1974

3

1500ft

1980

4

3000ft

1990

5

7500ft

1998–2004

6

10000ft

2005–2010

工作水深排世界前15名的半潛式平臺中，巴西國家石油(BR)占9艘，英國石油公司(BP)2艘，殼牌石油1艘，美國ATP油氣公司1艘，Chevron公司1艘，美國Anadarko石油公司(APC)1艘。

典型的半潛式平臺

半潛式鉆井平臺半潛式鉆井平臺4．鉆井船用來在水上鉆井并移位的船。鉆井時漂浮水上，適于深水作業(yè)。多將井架設在船的中央，以減小船體搖蕩對鉆井工作的影響。多具自航能力，無自航能力的又稱“鉆井駁”。5、導管架平臺由導管架、導管帽、模塊組成。導管架導管帽井架樁鉆井模塊采油模塊動力模塊生活模塊乘機平臺最早出現(xiàn)的平臺是導管架平臺(Jacket)，適用于淺近海。導管架平臺可以看作最原始，最直接的將鉆井設備與海底連接起來的措施。鋼樁穿過導管打入海底，并由若干根導管組合成導管架。導管架先在陸地預制好后，拖運到海上安裝就位，然后順著導管打樁，樁是打一節(jié)接一節(jié)的，最后在樁與導管之間的環(huán)形空隙里灌入水泥漿，使樁與導管連成一體固定于海底。平臺設于導管架的頂部，高于作業(yè)區(qū)的波高，具體高度須視當?shù)氐暮r而定，一般大約高出4-5m，這樣可避免波浪的沖擊。

導管架平臺的整體結(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。但其尺度、重量隨水深增加而急驟增加，所以在深水中的經(jīng)濟性較差。導管架平臺使用水深一般小于300m，世界上大于300m水深的導管架平臺僅7座。目前最大的導管架平臺是在墨西哥灣安裝的水深為610m的導管架平臺。呵呵，看到下圖，你是不是就想到一個字，“笨”？6、其它固定式平臺7．采油平臺采油平臺是實際生產(chǎn)用的平臺，其基本要求與鉆探平臺相仿，但由于要長期定點作業(yè)，對作業(yè)海況下的運動幅度以及穩(wěn)性、強度的要求更為嚴格。8．浮式生產(chǎn)儲油船浮式生產(chǎn)儲油船（簡稱FPSO）是海洋石油開采的重要工程船舶，被稱為“海上原油加工廠”。它集海上原油加工、海上油庫、海上卸油終端、海上電站熱站等為一體，成為快速、經(jīng)濟、有效地開發(fā)海上油田的關(guān)鍵船舶產(chǎn)品，在國際上素有高技術(shù)、高附加值船的美譽。張力腿平臺TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)DrillingcapabilityTensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)在深海，半潛式平臺主要用作鉆井，生產(chǎn)平臺就主要靠張力腿平臺（TLP）了。張力腿式平臺利用繃緊狀態(tài)下的錨索鏈產(chǎn)生的拉力與平臺的剩余浮力相平衡。一般來說，半潛式平臺的錨泊定位系統(tǒng)，都是利用錨索的懸垂曲線的位能變化來吸收平臺在波浪中動能的變化。懸垂曲線鏈的特征之一是鏈的下端必須與水底相切，以保證錨柄不會從水底抬起，這樣就可保證錨的抓力。

張力腿式平臺也是采用錨泊定位的，但與一般半潛式平臺不同，其所用錨索是繃緊成直線的，不是懸垂曲線的，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，不是一般容易起出的轉(zhuǎn)爪錨。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。簡單說，張力腿平臺就像一個氣球，把繩子拴在海底，它就不隨便跑了。第一代張力腿平臺其實就是從半潛式平臺發(fā)展過來的，差別在于：張力腿平臺的甲板一般呈正方形，半潛式平臺一般呈長方形。張力腿平臺的浮箱要相互連通，半潛式平臺的浮箱可不連通。第二代張力腿平臺則包括單柱式TLP、最小化TLP和延伸TLP，其中單柱式TLP和最小化TLP又稱為迷你式TLP。單立柱式平臺Hullinstallation

SPAR的理念源自于浮標，實際上它結(jié)構(gòu)的大部分都是浮筒。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。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)，承擔鉆探、生產(chǎn)和油氣輸出工作。

牽索塔式平臺牽索塔式平臺是一瘦長的桁架結(jié)構(gòu)，其下端依靠重力基座坐落于海底或是依靠支柱加以支撐，其上端支承作業(yè)甲板。桁架的四周用鋼索、重塊、錨鏈和錨所組成的錨泊系統(tǒng)加以牽緊，使它能保持直立狀態(tài)。三、海洋平臺結(jié)構(gòu)分類海洋平臺結(jié)構(gòu)按其重要性劃分成三類結(jié)構(gòu)：第一類結(jié)構(gòu)，稱為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，也稱為特殊構(gòu)件。若該類結(jié)構(gòu)遭到破壞，則可能造成極為嚴重的事故，甚至造成整個平臺破壞，不能或難以修復。此類結(jié)構(gòu)，如各種節(jié)點、節(jié)點內(nèi)外加強處、承載重載荷的桁梁、錨鏈導輪等。有些將開了孔的支撐也提升為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，這是由于開口處易造成裂縫加以疲勞作用致使整根支撐斷裂而造成不堪設想的事故。挪威一艘五柱半潛式旅館平臺就因浮塊間的一根支撐上開孔（供放置儀器用）處有隱性裂縫，在旅館平臺使用三年后的某天，該支撐發(fā)生圈狀斷裂裂縫，造成1號浮箱位移，最后使1號立柱斷裂，平臺先是傾斜，10min后整個平臺倒塌。從此以后，規(guī)定支撐管上一般不準開口，若要開口，則要作關(guān)鍵結(jié)構(gòu)處理。第二類結(jié)構(gòu)，成為重要結(jié)構(gòu)，諸如立柱、腿柱、主要支撐、導管架的樁、固樁區(qū)、沉墊的外板以及計入總體強度的隔艙、桁材等。該類結(jié)構(gòu)若發(fā)生事故，尚可修復，但均系平臺基本結(jié)構(gòu)中的主要構(gòu)件。

第三類結(jié)構(gòu)，稱為一般結(jié)構(gòu)。如沉墊、支柱、支撐的一般內(nèi)部構(gòu)件、模塊內(nèi)部的一般構(gòu)件及模塊甲板。2023/5/13772023/5/13782023/5/1379102C分段2023/5/1380202C構(gòu)件2023/5/1381102R,102L2023/5/1382103R分段2023/5/13832023/5/1384101C甲板部分裝配中2023/5/1385淡水艙(103S)分段現(xiàn)場合攏2023/5/1386101P分段鐵舾施工2023/5/1387樁靴501S的底板