海洋工程概論課件

海洋工程概論.海洋工程概論.1內(nèi)容：前言一、我國海洋石油工業(yè)二、海洋工程研究的對象和范圍海洋平臺一、概述二、海洋平臺的分類三、各種不同平臺的特點.內(nèi)容：前言.2前言

當今世界面臨著人口、資源和環(huán)境三大問題。隨著世界人口的增長和陸地資源因加速開采而日漸枯竭，海洋資源的開發(fā)、海洋環(huán)境的保護與利用已成為世界各國普遍關(guān)注的問題。.前言當今世界面臨著人口、資源和環(huán)境三大3一、我國海洋石油工業(yè)

我國海域遼闊，海岸線長達18000多公里，海域面積47.7萬平方公里，大陸架面積為130多平方公里。從60年代初期開始，我國就開始了海洋石油資源的勘探工作，先后發(fā)現(xiàn)了渤海、南黃海、東海、珠江口、鶯歌海、北部灣六個大型含油氣的地質(zhì)盆地。海洋石油資源總量約450億噸，天然氣資源儲量約14萬億立方米，分別占全國油氣資源總量的57％和33％。1990年突破100萬噸大關(guān)，1994年的原油產(chǎn)量達到了647萬噸，天然氣產(chǎn)量達到了3.7億立方米。1998年原油產(chǎn)量達到了163l萬噸，天然氣38億立方米，2000年400萬桶/天，全球在2000年海洋原油日產(chǎn)量達到2600萬桶，天然氣年產(chǎn)量達到6580億立方米。.一、我國海洋石油工業(yè)我國海域遼闊4我國海洋石油開發(fā)工程面臨四個方面的挑戰(zhàn)：1．我國近海石油地質(zhì)條件較為復雜，如渤海油田的近岸灘涂地區(qū)。2．原油性質(zhì)特殊，輕、中、重三種油質(zhì)中，中質(zhì)與重質(zhì)油儲量可能會多些。3．國際油價起伏不定，不時處于疲軟狀態(tài)。4.’海況條件比中東等地區(qū)差，臺風、海冰、地震影響較大。.我國海洋石油開發(fā)工程面臨四個方面的挑戰(zhàn)：.5與英、美、日本、挪威等先進國家相比，我國的海洋石油工程仍有些差距，表現(xiàn)在：1，平臺設(shè)計2，平臺材料3，平臺設(shè)備及儀器儀表系統(tǒng)4，平臺的制造工藝5，海上施工安裝.與英、美、日本、挪威等先進國家相比，我國的海洋石油工程仍有些6二、海洋工程研究的對象和范圍從廣義上說，所有涉及或與海洋環(huán)境有關(guān)的工程都可以歸為海洋工程研究的范圍，如海洋平臺、系泊系統(tǒng)、海底管線以及其它開發(fā)海洋資源的設(shè)備和工程建筑。

潛水器技術(shù)；海底管線埋設(shè)、檢測與維修技術(shù)；海洋油氣開發(fā)技術(shù)；海洋空間利用技術(shù)；海上施工技術(shù)；．．．．．．包括以下技術(shù)：.二、海洋工程研究的對象和范圍從廣義7里海地區(qū)阿塞拜疆（50%）哈薩克斯坦和土庫曼斯坦（30%-40%）北海地區(qū)（產(chǎn)量最多）海灣地區(qū)非洲遠東地區(qū)巴西1997年儲量達169億桶.里海地區(qū)北海地區(qū)海灣非洲遠東巴西1997年.8..9..10..11..12..13..14海洋平臺一、概述

海洋平臺是在海洋上進行作業(yè)的場所。海洋石油鉆探與生產(chǎn)所需的平臺，主要分鉆井平臺和生產(chǎn)平臺兩大類。在鉆井平臺上設(shè)鉆井設(shè)備，在生產(chǎn)平臺上設(shè)采油設(shè)備。平臺與海底片口有立管相通。平臺是進行海上鉆井與采油作業(yè)的一種海洋工程結(jié)構(gòu)。海洋平臺一般都高出海面，能夠避免波浪的沖擊。型式有三邊形、四邊形或多邊形。上下兩層甲板或單層甲板面供安裝、儲存鉆井或采油設(shè)備用。.海洋平臺一、概述.15..161、按運動方式，可分為固定式與移動式兩大類

群柱式樁基式腿柱式海洋平臺固定式移動式樁式重力式浮式坐底式順應(yīng)式船式半潛式坐底式自升式獨立腿式沉墊式牽索塔式張力腿式二、海洋平臺的分類.1、按運動方式，可分為固定式與移動式兩大類群柱式海洋17

2、按功能，海洋平臺的分類有鉆井平臺、生產(chǎn)平臺、生活平臺、儲油平臺、近海平臺等。.2、按功能，海洋平臺的分類有鉆井平臺、生18

TensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLPTopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)Drillingcapability.TensionLegsSnorreTLPTo19

..20

..21

..22

..23鉆井平臺

海洋鉆井的目的足為了了解海底地質(zhì)構(gòu)造及礦物儲藏情況，這項工作通常是由鉆井平臺來完成的。三、各種不同平臺的特點.鉆井平臺海洋鉆井的目的足為了了解海底地24海上鉆井的設(shè)備相當復雜，包括井架(又稱鉆塔)、提升設(shè)備、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、動力系統(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)、運動補償系統(tǒng)等。因為海上鉆井要受到風、浪、流的影響，所以比陸上鉆井要復雜得多。

.海上鉆井的設(shè)備相當復雜，包括井架(又稱251、坐底式鉆井平臺

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，由若干立柱連接平臺本體與下體，平臺上設(shè)置鉆井設(shè)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。如屬自航者，動力裝置都安裝在下體中。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。

.1、坐底式鉆井平臺

坐底式鉆井平臺是早期在淺水區(qū)域作262、自升式鉆井平臺

自升式鉆井平臺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(yīng)用。目前，在海上移動式鉆井平臺中它仍占絕大多數(shù)。

.2、自升式鉆井平臺

自升式鉆井平臺是由一個上層平臺和27

..283、半潛式鉆井平臺

半潛式鉆井平臺，又稱立柱穩(wěn)定式鉆井平臺。它是大部分浮體沉沒于水中的一種小水線面的移動式鉆井平臺，它從坐底式鉆井平臺演變而來，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(shè)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(shè)有鉆井機械設(shè)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。

.3、半潛式鉆井平臺

半潛式鉆井平臺，又稱立柱穩(wěn)29..304、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)在已有專為鉆井設(shè)計的專用船。目前，已有半潛、坐底、自升、雙體、多體等類型。鉆井船在鉆井裝置中機動性最好，但鉆井性能卻比較差。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，且多數(shù)具有自航能力。鉆井船在波浪中的垂蕩要比半潛式平臺大，有時要被迫停鉆，。增加停工時間，所以更需采用垂蕩補償器來緩和垂蕩運動。鉆井船適于深水作業(yè)，但需要適當?shù)膭恿Χㄎ辉O(shè)施。鉆井船適用于波高小、風速低的海區(qū)。它可以在600m水深的海底上進行探查，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，能在水面上鉆井和移31..32

生產(chǎn)平臺通常又叫浮油平臺，是專門從事海上油、氣等生產(chǎn)性的開采、處理、貯藏、監(jiān)控、測量等作業(yè)的平臺。有的是單個平臺，也可由幾個不同用途的平臺扭引橋相連，組成石油生產(chǎn)基地。按建筑材料可分為鋼筋混凝土平臺和鋼質(zhì)平臺；按結(jié)構(gòu)型式可分為固定式平臺和移動式平臺。固定式平臺又可分為樁基式與重力式兩種；移動式平臺又可分為自升式與張力腿式、牽索塔式等。

生產(chǎn)平臺.

生產(chǎn)平臺通常又叫浮油平臺，是專門從事海上油、氣等生產(chǎn)33

1、重力式采油平臺它一般都足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，作為采油、貯存和處理用的大型多用途平臺，它由底部的大貯油罐、單根或多根立柱、平臺甲板和組裝模塊等部分組成，規(guī)模較大的，可開采幾十口井，貯油十幾萬噸，平臺的總重量可高達數(shù)十萬噸。各類平臺，根據(jù)作業(yè)要求，配備相應(yīng)的采油，處理及生活等設(shè)施。.1、重力式采油平臺.34..35

2、導管架式平臺樁基式平臺用鋼樁固定于海底。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。這種施工方式，使步上工作量減少。平臺設(shè)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。樁基式平臺的整體結(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。.2、導管架式平臺.36..37

3、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平衡的鉆井平臺或生產(chǎn)平臺。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，不是且懸垂曲線的，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，不是一般容易起主的轉(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(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。.3、張力腿式平臺.38..39

4、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