海上平台总体设计

1、 7125412d5ec120c418c7560b8912e861.pdf海 上 采 油 总 体 设 计 目 录一.海上平台1 概述-31.1 海上平台总体设计依据的规范-31.2 总体设计的基本原则-31.3 对于基本设计和详细设计需要的有关资料和条件-42 平台总体布置设计-52.1平台方位的确定-52.2 平台层高；面积和层数的确定-52.3梯子和通道-62.4海底管线，海底电缆上平台的位置-73 平台上部设备布置-73.1设备分区原则-73.2 设备布置原则-94 直升机坪和生活区的布置-104.1生活区的布置-104.2直升机坪-11二.浮式生产系统（FPSO）1.单点系泊和浮式生产

2、储油轮概述-132单点系泊装置-133 浮式生产储油轮-133.1 浮式生产储油轮甲板上部设施-143.2甲板上设备的布置-153.3浮式生产储油轮船舱内布置的系统-15 一 海上平台1 概述海上平台总体设计是在地质情况已经探明；开采方案已经确定；环境条件已经清楚的情况下才能进行设计。他与陆上工厂的总体布置不一样，陆上工厂征地的形状大小已有图纸，设备、建筑物的防火间距要求都比较大。而海上平台只有井位的定位坐标，由于平台的空间有限，设备、建筑物的防火间距不可能按陆上规范来做。所以他的工作内容和应用规范都有区别。海上平台的工作内容包括平台方位、尺度的确定，对生产区、公用设施区、生活区进行合理布置，

3、保证施工、生产作业、人员生命及财产的安全，并力求经济合理。1.1 海上平台总体设计依据的规范 · 海上固定平台安全规则 （2000，12） · API RP 2G 海上结构物上生产设施的推荐作法 · API RP 14G 敞开式海上生产平台防火与消防的推荐作法 ·中华人民共和国环境保护法 （1989，12，26） ·中华人民共和国海洋环境保护法 （1982，8，23） ·中华人民共和国海洋石油勘探开发环境保护管理条例 （1983，12，29） ·中华人民共和国海洋石油勘探开发环境保护管理条例实施办法 （1990，9，20）

4、·海洋石油作业安全管理规定 （1986，12，24） ·海上移动式钻井平台和油（气）生产设施一般安全管理规则 （1989，11，17） ·国务院关于环境保护若干问题的决定（1996年 31号）1.2 总体设计的基本原则 A 满足生产作业、维修和事故处理的需要（工作的最终目的） B 满足人员和设备的安全、防火、消防、逃生和救生的需要（平台的安全是最主要的原则，人员是首先要保护的对象。） C 满足对环境影响降到最低的需要（环境保护，杜绝污染） D 满足结构合理性的需要 E 满足海上安装施工的需要1.3 设计需要的有关资料和条件1.3.1 概述：主要说明油田名称、设计阶

5、段、开发方案（全海式、半海半陆式、平台数量、位置、各平台功能、海底管线及海底电缆等）、钻井完井方案和修井方式。利用钻井船作业，或平台上设立井架修井。示意图、等1.3.2 油藏数据：包括油（气）田的地理位置、面积、形状、深度、层数和厚度地质储量和可采储量、生产井数（油井、气井、注水井、预留井）、注水情况、油岩特性（是否需要防砂）1.3.3海况条件：描述水深、潮汐、潮流、波浪和海冰等 1.3.4环境条件：给出了风向、风速、大风天数、风玫瑰图，气温、水温、泥温，湿度、烈度及雾天和雪荷载等的数据。1.3.5 工程地质：记录了地震，附着生物，海底冲刷，腐蚀，冰磨蚀，地貌等情况采油方式（自喷机采注水或两种

6、方法同时进行），1.3.6油藏物流及海水的特性：本节收集的数据有：地层流体的组成、油的物理性质（密度、粘度、凝点、浊点、倾点、闪点、蒸馏曲线、比热、导热系数、含硫、蜡、沥青、胶质和灰分等），天然气性质，海水性质1.3.7油田生产数据：摘录了井口流压，静压，井口流体温度，汽油比，含水率，油田生产压降、逐年油、气、水产量及注水量，最大日产量和最大单井油、气、水的日产量。1.3.8工程设施设计能力：这是业主对油、气、水处理能力和储存能力等的要求。同时还要把平台的自持能力、设计寿命、产品标准和每年生产天数写清楚。1.3.9应用规范：必须将各专业所用规范都要列出 在设计之前，必须先编写一本“设计基础数据

7、”，把从业主处得到的以上数据都搜集到这本文件之中，供有关专业设计时使用。2 平台总体布置设计 本节讲述的是平台方位、层高、面积、层数、梯子、海底管线和海底电缆上平台位置的布置方案确定。2.1平台方位的确定 根据风、浪、流的环境条件，对靠船面、火炬、直升机甲板、生活楼的相互影响来确定平台的方位，具体考虑以下几点因素。·有利于供应船的停靠作业（船的航行方向最好与潮流方向垂直）·有利于直升机的起降·有利于放空和火炬头上的火焰、烟道气及可燃气体的吹散·有利于危险区和安全区的划分·有利于平台作业人员的安全和紧急情况下的尽快撤离·考虑使用最小的平

8、台面积，达到既经济又合理适用·满足施工机具的限制要求·考虑均衡、合理的重量布局以上各因素之间经常会出现矛盾，要求设计人员权衡利弊，集思广益，优化方案，以取得最好的效果。平台方位的确定都在概念设计时确定。但基本设计时，由于所得资料的完善或确实优于原方案，也可以作相应调整。而详细设计时一般就不再变动了。2.2 平台层高、面积和层数的确定2.2.1平台层高的确定平台的层高是根据布置在本层中设备的高度而定，单个设备较高时可以穿层布置，局部设备较高时可以将高度低的设备分两层布置，以利于充分利用平台空间。可以在最底层甲板下再吊一层小甲板，布置接受常压排放液设施，如开排罐、热介质排放罐等

9、。一般层高在5.5米左右比较合适。最低层甲板的高程由以下公式来确定。高程（M）=最大高潮位（M）+最大浪高（M）+1.5（M）最大高潮位和最大浪高选用多少年一遇的数据，由业主提供，或根据平台的寿命来确定。一般取十五到二十五年。2.2.2平台面积和层数的确定平台面积和层数是根据工艺流程和各系统的危险性、设备大小、数量来统筹考虑。一般要求使结构趋于最合理，海上施工方便。所以层数以两到三层比较理想，上下层的面积尺寸尽可能保持一致，以便梯子的布置。生活楼布置在最上层甲板上，生活楼上面一般是直升飞机甲板。生活楼的顶部，和直升飞机甲板之间的空间可以布置通风空调的设备和无线电通信天线等装置。平台的单层面积较

10、大时，可用防火墙将防火区隔小，以免单个防火区太大而造成消防泵选型的困难。2.3梯子和通道平台上梯子和通道是为操作人员到达各操作场所和进行生产作业而设。更是为了在发生危险时，在各作业区的操作人员能安全脱离危险场所的逃生通道。为此布置时必须符合下列规定：·每层平台都应至少有两个尽可能远离的通道和梯子分别与上下层相连，并能便于到达救生艇甲板。·当梯子总长度超过8米时，在中途必须设置过渡小平台。·布置救生艇的处所应具有足够的甲板面积供乘员集合登乘救生艇。布置救生艇的场所下面不能有突出的甲板，也不能布置上下梯子，以免影响救生艇放到水面上。·主通道必须畅通，宽度不得

11、小于1.2米，空间净高至少在2.3米以上。·当局部空间长度超过7米（20英尺），或封闭面积大于45（10平方英寸）时，必须设两个以上出入通道。·辅助通道宽度不得小于1米，空间净高至少在2.2米以上。·最小操作通道宽度不得小于0.76米，空间净高至少在2.2米以上。在布置设备时，必须考虑各种调节阀组和管线的布置位置，上述的最小通道尺寸是布管以后最终留有的最小尺寸。平台层高和层数、桩腿间距都在基本设计时与结构专业的设计人员和项目组一起讨论决定。有时桩腿间距在钻井方案确定后就基本定稿。因为详细设计开始不久，平台的结构施工就开始了，所以详细设计只能是对平台桩腿四周探出的面

12、积作适当调整。2.4海底管线，海底电缆上平台的位置为了海底管线上平台段的固定，一般都布置在平台柱腿的外侧。在油田群联合开发的项目中，由于平台多，连接各平台的海底管线、海底电缆也多，特别是综合处理平台将会比较集中。为此必须注意不能交叉布置。立管的精确位置由结构专业根据立管卡子的设计数据来确定。3 平台上部设备布置平台上部设备的布置首先要考虑把区域划分出来，油气处理设备尽可能与井口在一起集中布置。危险区与有火处理区之间必须设有缓冲区，如必须相邻布置，则要有A60的防火墙隔离开来。柴油机燃料罐也要尽可能远离点火源。生活区要远离井口区和油气处理区，使火源与燃料原隔离开来，从设备布置上降低潜在危险。同时

13、还要考虑留有供人员操作和疏散的通道。有可燃气源的封闭区域应有将可燃气体排到安全场所的设施。布置在危险区的有火源封闭区域应设有避免可燃气体进入的措施。3.1设备分区原则平台上的区域可分为三大部分：危险区、安全区、生活区。危险区内有井口区和油气处理设施，都属于燃料源，即设备内有可染的气体和液体。安全区内有配电设施、所有的机械设备和无可燃介质的容器设备等。生活区内主要布置有控制站、通信站、起居室、盥洗室等。下面将列表说明各类设备分区布置的要求。设备分区布置要求区域位置要求布置在区内的主要设备可布置在区内的其他设备防火要求井口区把点火源减到最少井口（F）油气处理设备（F）防爆型电器危远离有火处理区管汇

14、（F）间接加热器与有火处理区和生和生活区一般机械设备（A）活区用A60结构隔险起重设备（A）离油气把着火源减到最少油气处理设备（F）管汇（F）防爆型电器区远离有火处理区间接加热器一般机械设备（A）与有火处理区和生处理区和生活区含油污水处理设备（F）起重设备（A）活区用A60结构隔水罐 柴油罐等离安有火燃料源减到最少有火设备（I）一般机械设备（A）与危险区相邻布置处理区远离井口危险区375KW以上发电机（I）起重设备（A）用A60结构隔离全生活区保持一定距离水罐 柴油罐等机械区把燃料源减到最一般机械设备（A）危险区设备在危险区范围内的区少起重设备（A）配电有火设备电器设备用防爆型水罐 柴油罐等3

15、75KW以上发电机控制站远离一切着火源无线电通信室用A60结构隔离生和燃料源中控室 火灾盘走廊门厅生活区其他设施与相邻区域同等考活梯道升降机虑防火要求起居远离一切燃料源住室 办公室 医务室生活区其他设施确保人身安全，远区处所娱乐室等离危险区布置盥洗远离一切燃料源淋浴室 卫生间等生活区其他设施确保人身安全，远处所离危险区布置上表注释：1） 有火处理设备在生产过程中存在明火的设备，如热介质炉、惰性气体发生器、蒸汽锅炉、375KW以上的发电机和柴油发动机驱动的其他设备等。2） 机械设备安全区内，除了有火处理设备之外的其他机械设备，如压缩机、泵、空气储罐、水罐等。3） 间接加热器利用一种流体为热载体，

16、如蒸汽、热水、热油或其他已加热的介质的热传导来提高另一种介质温度所用的容器或换热器。4）表中字母说明：F燃料源I着火源A手动的、液动、或防爆电动机驱动的设备3.2 设备布置原则3.2.1有关联的设备尽可能就近布置，使管线的距离最短，阻力最小，减轻重量，节省费用。如： ·井口控制盘布置在井口区附近 ·原油管汇、加热器、分离器布置在离井口区较近的位置，分层也可以。 ·火炬分液罐布置在火炬塔的下方较近部位。·发电机组与配电间要相邻布置或上下布置。·清管球发射和接收装置要布置在海底管线立管的附近。 ·生活污水处理设备要布置在生活楼的下方，水平

17、距离越短越好。3.2.2 大型的压缩机、泵等转动设备，由于震动大，优先考虑布置在桩腿之间的主梁上，并要直接与结构梁固定。3.2.3 火炬应尽可能远离生活区，其位置和高度综合考虑以下几点： ·主风向要有利于火焰、烟气等的吹散，不影响平台的生产。 ·火炬塔不能布置在直升机的起降区内，并远离飞机坪，减少相互影响。 ·火炬燃烧发出的辐射热对平台的影响要在规定范围内。3.2.4常压排放系统的容器，如开式排放罐、滑油排放罐、热介质油排放罐等要布置在平台的最低层，有利于排液时利用位差自然流入罐内，且能接受所有不能直接排入海中的液体。3.2.5两台消防泵要尽量远离布置，以便把一处

18、着火损坏两台泵的可能降到最小。消防泵应考虑安装在受火灾损坏可能性最小的地方。且尽可能远离外部燃料源和点火源。消防泵和海水提升泵都要考虑吸水口的护管固定问题。为了减少备用数量，消防泵和海水提升泵可以互为备用，但消防泵不得少于两台。3.2.6电器设备，如电机、电磁开关、现场控制盘等，尽可能布置在危险区之外，这样可以降低电器设备的防爆等级，降低工程造价。3.2.7起重机要布置在靠船面一边，并保证覆盖和吊重的需要，操作人员作业视线的需要，并与飞机甲板保持一定距离，以免互相影响。3.2.8空气压缩机的空气吸入口、柴油机的助燃进气口等必须在安全区范围内，确保吸入的气体无可燃、有毒成分存在。3.2.9配电间

19、、变压器间的上方不应有存放可燃气体和可燃液体的容器及其它大型液体的储罐存在。3.2.10平台上还必须考虑布置维修间，根据业主要求设置一些简易的机修设备。并考虑备品备件成品仓库和劳保用品等的储藏室。油漆间要布置在安全区内，有良好的通风，并要求用A60防火墙与外界隔离开来。3.2.11柴油发动机不能布置在危险区内。如不可避免，则周围要予以封闭，与危险区隔开，封闭区内要正压通风。3.2.12在有人驻守的平台应配有救生艇装置，且应设置在安全区内，保证在应急时能安全使用。救生艇装置的存放处所应有足够的甲板面积供乘员集合登乘救生艇。并尽可能靠近起居和服务处所。3.2.13消火栓和雨淋控制站的设置宜考虑从其

20、他甲板顺利到达的可能性（即靠近梯子）、受火灾损坏的可能性、与其他站的协调配合及受其他平台生产活动的影响。3.2.14在整个设计过程中始终必须考虑重心的平衡问题和进行重量控制。4 直升机坪和生活区的布置直升机坪和生活区应设置在安全区内，尽可能远离火源和油气生产设施，且生活区的下面不能布置任何油气生产设施。4.1生活区的布置 生活区应能抵御来自外部的火灾、爆炸和噪音。生活区包括办公室、居住室、餐厅、厨房、娱乐室、医务室、卫生间、会议室和更衣室。另外无线电信房、中控室等也可设在生活区内。生活区应根据平台类型、居住人数及健康、安全需要配置有关房间及室内设施。4.1.1生活区应设置在平台的安全区内，并尽

21、可能远离危险区。特别是生活区下严禁布置油（气）生产设施和钻井设施。给全体人员提供一种安全感。4.1.2居住室内每人应至少占有3的面积，固定床铺的层数不得多于二层，室内净高度不得小于2.3m。4.1.3安排生活区时，重要的一点是要给全体人员提供至少一次能供平台定员半数以上人员娱乐的区域，以便为他们下班后提供消遣、娱乐和休息的场所。该场所刻考虑与餐厅合在一起。4.1.4厨房内的炉灶与隔壁之间应适当离开一定距离，并采用隔热材料。如有燃气炉灶，其燃料的储存、输送和利用的布置应考虑可能引起的失火和爆炸危险，以保护平台人员的安全。4.1.5生活区的通道应建造在操作区相反方向，且在生活区建筑物的外侧，使人员

22、在下班后的时间里有一种舒适和轻松的气氛。同时从生活区逃生时，可以迅速接近救生艇和直升机坪这两个逃生路线。通道的最小净宽度必须在1m以上。梯子的斜度不大于50°。梯级高应不大于250，宽不小于800，用防滑板制作。生活区内不允许有7m以上的死胡同。4.1.6生活区内应设置必要的保温绝缘、防火构造良好的排气通风、空调等设施。与生产区相邻一面要设A60防火墙，墙体可作生活区建筑的一部分。防火墙上不得设有可以开启的窗口，并尽量减少开口。4.2直升机坪平台或在有栈桥连接的平台群应设置直升机甲板。但无人驻守平台可以不设。直升机甲板的尺度、布置、边界灯及照明、标志、通信导航和安全设施要求，必须执行

23、中国民航总局颁布的民航总局第67号民用直升机海上平台运行规定，其中有详细说明，在此仅作一些简单的介绍。4.2.1直升机坪的尺寸是由需停放的直升机总长来确定的。不同的飞机总长不一样，所以先要确定有可能停靠本平台的飞机型号，选取最大的数据作为设计依据。直升机长度是前螺旋桨能达到的最前点到后螺旋桨能达到的最后点之间的距离。4.2.2直升机的升降面是一个210°角的扇形区，角度顶点离机坪中心至少9m，在此范围内不允许有高于200的任何障碍物存在。降落区中心的“H”字形中间的横道，应在210°的扇形角的角平分线上。4.2.3甲板需有适当坡度，并设有几个地漏，可以排尽甲板上的雨水或积液

24、。甲板上还设有防滑网，防止停靠的飞机被大风吹跑。无飞机起降时防滑网可以收起来。4.2.4飞机坪四周有足够强度的安全网环绕，网的宽度1.5m，网下有型钢加强，使其至少能承受200重量。网的外缘向上倾斜，最高处不得高于甲板平面150。甲板上还设有足够数量的埋拴系点，能将降落的飞机系牢在甲板上。4.2.5甲板的底色一般为绿色，降落区中心有一个白漆书写的“H”字，尺寸为4mX3m，字的笔划宽度70，降落环应漆成黄色，内径为8 m，环形的宽度为1 m。4.2.6在210°的扇形起降区之外的范围里所布置的设备高度也有一定要求，距离越近，布置的设备高度要求越低。4.2.7飞机坪的两侧；210

25、76;的扇形起降区之外的范围里需各设置一个消防软管站和水/泡沫两用炮式喷射器。为了满足高度要求，一般设在梯口旁；比飞机坪低一米左右的小甲板上。4.2.8民用直升机海上平台运行规定第5.2节规定“中心以外5：1坡度向下无障碍物”。 二 浮式生产系统1单点系泊和浮式生产储油轮概述浮式生产储油轮是一个在海上进行油气处理，获得成品原油，储存在油舱内，然后由穿梭油轮将成品原油外输的大油轮。它本身一般没有动力，不能航行。它的系泊方式是用一个叫做“单点系泊”的装置系住船舶，随着潮流和风向的变化，使油轮围绕单点可360°自由转动。同时平台来的油和气可以分别通过单点的转盘与FPSO连接，也可以从FPS

26、O向平台输送水或柴油等。2单点系泊装置单点系泊的形式有多种，现将“导管架软刚臂形式”的单点系泊作一介绍。他是由导管架、系泊头、铰接接头、系泊臂、系泊腿、系泊架组成。油、气、水的海底管线都到单点的导管架上，经清管阀，进入系泊头，再通过铰接接头用软管与船上管线连接。系泊头由转动轴承支座、转动轴承、转盘、旋转接头和软管托架组成，下部固定在导管架上，系泊头上的旋转接头就是油、气、水由海底管线通向浮式生产储油轮的通道。系泊臂是一个刚性 “A”字形构架，前端依靠铰接接头与系泊头相连，其后端靠系泊腿与 FPSO的系泊架相连。在系泊臂后端设有两个压载舱，舱内装有防冻液压载（在最低气温为0以上的区域可用海水或淡

27、水）。系泊臂后端悬浮在海面上，使船系牢在系泊臂上，并能前后有适当的移动，同时又与单点导管架保持一定距离，不会相互碰撞。人员还可以通过活动栈桥和系泊臂从船上走到单点导管架上。必要时可以到单点上进行操作和维修。在导管架上设有清管阀，作清管球的收发之用，在系泊头的下方设置了一台开式排放罐和一台开式排放泵，将收发球操作时的泄放物和部分雨水收入罐内，再用泵将浮油打入原油管线内。分离的水排入海中。3 浮式生产储油轮 浮式生产储油轮主甲板下为原油舱、压载舱和机泵舱；主甲板上安装了工艺模块以及各类公用模块；船体首部一般为生活用的舱室。中央控制室、电机控制间以及通信室布置在“艏楼”的一层。3.1 浮式生产储油轮

28、甲板上部设施浮式生产储油轮甲板上部模块一般布置有以下系统的设施：工艺系统：原油处理系统；燃料气系统；火炬和工艺放空系统；含油污水处理系统；开、闭排系统；化学药剂注入系统和原油计量与标定系统等。公用系统：发电系统；热介质油系统；蒸汽系统；惰性气体系统；注水系统等。以上这些系统根据工艺的需要会有所增减，各个项目都会有所不同。3.1.1原油处理系统一般由三相分离器、高、低压分离器、游离水分离器、电脱水器、加热器等组成（可能只有一部分设备），主要是将原油中的水分和气体分离出去，使含水和雷诺蒸汽压都达到成品油的标准。3.1.2燃料气系统一般由分离器、压缩机、冷却器等组成，主要是将燃料气中的凝液分离，并将

29、气体增压到用户需要的压力。3.1.3含油污水处理系统一般由撇油罐、水力旋流器、斜板隔油器、加气浮选器、核桃壳过滤器等设备组成（可能只有一部分设备），使污水中含油达到排放标准，排入海中。并将水中的油得到回收。3.1.4原油计量与标定系统是由计量装置和标定装置等组成，主要是对外输油进行计量，并定时对计量装置标定，使计量准确。3.1.5热介质油系统由热介质炉、日用柴油罐、过滤器、热介质循环泵、膨胀罐、热介质油储罐、热介质油提升泵、热介质油排放罐及泵等组成。热介质油循环系统是一个密闭系统。在这个循环系统中,热介质油把从热媒炉获得的热量通过循环泵,以液态形式向用户输送热量。由于热介质油在升温过程中密度变化较大,为了保持整个系统的平衡,需在热介质油整个系统的最高点设置热介质油膨胀罐,以便在热介质油温度变化时吸收其体积增减的变化，并能排除内部产生的气体。膨胀罐的密封气可用氮气或其他惰性气体。热介质在系统中循环使用，不允许有空气和水进入，否则将降低传热效率，且会加速热介质油的结焦变质，造成无法继续使用而更换。废油排放到排放罐内，再有泵打到供应船上的小罐内，运到陆上处理。当换热器等设备维修时排出的热介质油和安全阀排出的热介质油可以回收继续使用，所以进入热介质油储罐，再有热介质油提升泵打回系统中。如需要补充热介质油时也从热介质油储罐进入。3.1.6惰