《海洋石油平台设计》.doc

海洋平台概述
海洋平台的定义及其作用
定义:海洋平台(offshore platform)为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物,也是移动式平台、固定式平台等的统称;它由上部结构、设施与设备、支承结构等组成。
坐底式平台
自升式平台
钻井船
半潜式平台
张力腿式平台
牵索塔式平台
混凝土重力式平台
钢质导管架式平台
海洋平台
移动式平台
固定式平台
海洋石油平台的类型
桩基式导管架平台
桩基式平台用钢桩固定于海底。钢桩穿过导管打入海底,并由若干根导管组合成导管架。导管架先在陆地预制好后,拖运到海上安放就位,然后顺着导管打桩,桩是打一节接一节的,最后在桩与导管之问的环形空隙里灌入水泥浆,使桩与导符连成一体固定于海底。这种施工方式,使海上工作量减少。平台即设于导管架的顶部,高于作业的波高,具体高度须视当地的海况而定,一般大约高出4~5米,这样可避免波浪的冲击。桩基式的整体结构刚性大,能适用于各种土质,是目前最主要的固定式平台。但其尺度、重量随水深增加而急骤增加,所以在深水中的经济性较差。
腿柱式平台
桩基式平台由于杆件多,间距小,如在冰区作业,不利于流水的移动,且承受冰挤压的面积较大,导致整个平台的受力状态恶化。乃改用腿柱式,其特点为弦杆的数量少。例如采用四腿柱式的,其撑材数量大为减少,甚至在潮差带这一区域常不设撑材,使承受冰挤压的面积大为减少,冰对腿柱的作用力也减小,平台的受力状态大为改善。所谓弦杆即腿柱,一般直径为5~6米,每根腿柱内要打若干根桩,以加强腿柱,立管也设在腿柱内,受到较好的保护。腿柱式的整体造构刚性不及桩基式,仅适用于冰区。
图 1
图二
图2
固定重力式平台
重力式平台是依靠自身重量维持稳定的固定式平台,由上部结构、立柱和基础结构三部分组成。基础分为整体式和分离式两种:(1)整体式基础一般是由若干圆筒形的舱室组成的大沉垫,(2)分离式基础用若干个分离的舱室做基础,它对地基适应性好,受力状况好.

图 3
图 4
顺应式平台
(1)顺应塔式平台:与固定平台相似,均具有支撑水面设施的导管架钢制结构;但会随水流或风荷载移动,水上设施包括钻井、生产及生活楼模块;支撑结构包括下部与上部两部分;下部导管架借助重量,通过2~6个插入泥面以下数百英尺的桩固定于海底。应用水深可达900~1000m,最佳工作水深在200~650m; 整体式基础多建造在密实的砂土上;分离式基础的面积取决于地质条件;立柱的间距随水深而变,对地基和水深的适应性强,可用于地质条件较差的场合.(2)拉索塔式平台:是一种新型的海洋平台结构,其支承塔架下端着地,上端一般用多根钢索张紧固定。这种平台用料少,工作水深大,适用于大深度水域。

图 5
坐底式钻井平台
坐底式平台由钻井驳船发展而来。该平台适用水深为5~30m,且要求海底平坦,工作水深不能调节,愈深则所需的立柱愈长,结构愈重愈不经济,而且立柱在拖航时升起太高,容易产生事故。已日渐趋于淘汰。
自升式钻井平台
自升式钻井平台由一个上层平台和数个能够升降的桩腿组成,工作过程为移航时桩腿升起,至井位后,船体升高作业,桩腿下降插入海底,适用水深与海底条件为大陆架200m以内水深,硬土区、珊瑚区、不平整海底,桩腿长度是自升式钻井平台的关键参数。桩腿结构形式有柱体式和桁架式两类,常用的桩腿数量为3根或4根。
平台结构
桩腿
图 6
适用条件
1. 适用于不同海底土壤条件,
2. 适用于相对较大的水深范围,
3. 移位灵活方便,便于建造,
4. 水深愈大,桩腿愈长,结构强度和稳性愈差,
5. 要求自升式钻井平台既要满足拖航移位时的浮性、稳性方面的要求,又要满足作业时稳性和强度的要求,以及升降平台和升降桩腿的要求。
半潜式钻井平台
半潜式平台是大部分浮体在水面以下的小水线面的移动式平台,由坐底式平台演变而来。由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。平台本体与下体之间连接的立柱,具有小水线面的剖面,主柱与主柱之间相隔适当距离,以保证平台的稳性;
下体间的连接支撑一般都设在下体上方,当平台移位时,可使连接支撑位于水线之上,以减小阻力;平台本体高出水面一定高度,以避免波浪的冲击;下体或浮箱提供主要浮力,沉没于水下以减小波浪的扰动力。

图 7
钻井船(FPSO)
FPSO是英文Floating Production Shortage and Offloading的缩写,中文译为浮式生产、储油、卸油船。这种船并不是一种真正意义上用于运输的船,它兼有生产、储油、卸油的功能,