海洋工程分类

第二章

海洋工程类型主要内容：1海洋石油钻探与生产装置2船舶分类

第二章海洋工程类型2.1海洋石油钻探与生产装置

一、概述海洋平台是在海洋上进行钻井与采油作业的海洋工程结构。船舶工程与海洋工程的差别：海洋工程是以一定时期固定于某一水域进行专业活动（如钻探、采油）的工程技术问题。船舶工程是以船舶的航运活动为主要对象的工程技术问题。海洋石油钻探与生产所需平台主要有钻井平台和生产平台。在钻井平台上设置钻井设备，在生产平台上设置采油设备。平台与海底井口有立管相通。平台形式有三边形、四边形或多边形。平台上设有上下两层甲板或单层甲板，以供安装、储存钻井或采油设备用。TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)Drillingcapability

平台发展材料方面，从木质平台——钢质平台类型方面，从固定式平台——移动式平台

固定式平台：对恶劣环境适应性强；不利于拆除搬迁，水深增加后不经济移动式平台：适合深水，利于拆除搬迁；部分平台对恶劣环境适应性弱二、海洋平台的分类1、按运动方式，可分为固定式与移动式两大类海洋平台固定式*移动式桩基式（钢质桩基导管架平台）重力式浮式接地式顺应式船式*d半潜式*d坐底式*d自升式*d独立腿式沉垫式牵索塔式张力腿式二、海洋平台的分类*：我国主要类型平台d：通常为钻井平台2、按功能，海洋平台的分类有钻井平台、生产平台、生活平台、储油平台等。

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

3.1钻钻井平平台海洋钻井井的目的的是了解海海底地质质构造及及矿物储储藏情况况，这项项工作通通常是由由钻井平平台来完完成的。。三、平台台特点海上钻井井的设备备相当复复杂，包括井架架(又称钻塔塔)、提升设设备、转转动系统统、泥浆浆循环系系统、动动力系统统、井口口系统、、封井系系统、水水下钻井井设备的的控制操操作系统统、运动动补偿系系统等。。因为海海上钻井井要受到到风、浪浪、流的的影响，，所以比比陆上钻钻井要复复杂得多多。钻井井平平台台的的发发展展注：：1.适适应应各各种种海海况况的的海洋洋钻钻井井平平台台与陈陈旧旧落落后后的的海洋洋钻钻井井技技术术之间间的的矛盾盾，是是推推动动海海洋洋钻钻井井平平台台发发展展的的动动力力之之一一；；2.半潜潜式式钻钻井井平平台台的的缺缺点点：投投资资大大、、维维持持费费用用高高，，需需有有一一套套复复杂杂的的水水下下器器具具，，有有效效使使用用率率低低于于自自升升式式钻钻井井平平台台。。3.钻钻井井平平台台又又有有新的的型型式式出现现：：张张力力腿腿平平台台和和““Spar””。。4.科学学在在进进步步、、时时代代在在发发展展，，海海上上钻钻井井技技术术也也在在飞飞速速发发展展。。人人们们现现在在已已向向更深的海海域进军，无无论是钻钻井井深深、钻井井水深、、钻井效效率都有有新的世世界纪录录出现。。1、坐底式式钻井平平台坐底式钻钻井平台台是早期期在浅水区域域作业的一种移移动式钻钻井平台台。组成：平台分本本体与下下体，由由若干立立柱连接接平台本本体与下下体，平平台上设设置钻井井设备、、工作场场所、储储藏与生生活舱室室等。特点：钻井前在下下体中灌入入压载水使使之沉底，，下体在坐坐底时支承承平台的全全部重量，，而此时平平台本体仍仍需高出水水面，不受受波浪冲击击。在移动动时，将下下体排水上上浮，提供供平台所需需的全部浮浮力。工作水深：：60m以内。不足：工作水深不不能调节，，愈深则所所需的立柱柱愈长，结结构愈重愈愈不经济，，而且立柱柱在拖航时时升起太高高，容易产产生事故。。对海底地地形和土壤壤基础有一一定要求，，适应性不不强。已日日渐趋于淘淘汰。我国“胜利二号”步行坐底式式钻井平台台2、自升式钻钻井平台组成：一个上层层平台和数数个能够升升降的桩腿腿工作过程：移航时桩桩腿升起，，至井位后后，船体升升高作业，，桩腿下降降插入海底底。适用水深与与海底条件件：60m-100m，硬土区、、珊瑚区、、不平整海海底优点：适用于不不同海底土土壤条件和和相对较大大的水深范范围，移位位灵活方便便，便于建建造，因而而得到了广广泛的应用用。目前，在海海上移动式式钻井平台台中它仍占占绝大多数数。不足：水深愈大大，桩腿愈愈长，结构构强度和稳稳性愈差。。桩腿加长长时，下水水受波浪力力大；拖航航时稳性差差，受风力力大。桩腿腿入泥太深深，泥底滑滑动会造成成平台倾斜斜。要求：自升式钻钻井平台既既要满足拖拖航移位时时的浮性、、稳性方面面的要求，，又要满足足作业时稳稳性和强度度的要求，，以及升降降平台和升升降桩腿的的要求。井架在平台台尾部－悬悬臂型独立腿式：：平台、桩腿腿、桩靴桩靴，压应应力约移位前必须须知道新井井位的容许许压应力，，以便加大大支撑面积积，减小插插入深度。。适用海底条条件：硬土土区、珊瑚瑚区、不平平整海底沉垫式：平台、桩腿腿、沉垫沉垫将各桩桩腿连在一一起，增大大支撑面积积，减小支支撑压应力力，减小插插入深度。。拖航时沉沉垫提供浮浮性和稳性性。沉垫四周的的裙板防止止周围泥土土掏空。适用海底条条件：适用用于泥土剪剪切值低的的地区（所所受压应力力0.24～0.3Pa）适用平整海海底，不平平整海底会会破坏平台台平台本体高高出水面一一定高度，，以免波浪浪的冲击；；平台本体与与下体之间间连接的立立柱，具有有小水线面面的剖面，，主柱与主主柱之间相相隔适当距距离，以保保证平台的的稳性。下体间的连连接支撑一一般都设在在下体上方方，这样，，当平台移移位时，可可使连接支支撑位于水水线之上，，以减小阻阻力；下体或浮箱箱提供主要要浮力，沉沉没于水下下以减小波波浪的扰动动力。3、半潜式钻井井平台组成：由平台本体体、立柱和和下体或浮浮箱组成。。平台上设设有钻井机机械设备、、器材和生生活舱室等等，供钻井井工作用。。在下体与与下体、立立柱与立柱柱、立柱与与平台本体体之间还有有一些支撑撑与斜撑连连接。特点：是大部分浮浮体沉没于水水中的小水线线面的移动式式钻井平台，，从坐底式钻钻井平台演变变而来，有立立柱稳定式平平台适用水深：500m以内优缺点：稳性比较好好。造价高HOOVERDIANAGULFOFMEXICOSemisubmersiblePlatformMarine700semisubmersibledrillingrigRIG:Marine700semisubmersibledrillingrig.Itiscapableofoperatinginwaterdepthsrangingfrom70mto1520m.Itisdesignedforamaximumwaveheightof32mandawaveperiodof11to15sec.Thesemisubmersiblehasanoveralllengthof119mandanoverallwidthof71.4m.锚泊系泊系统统：8-12只锚链连接平平台与海底，，适用于200-300m水深动力定位系统统：利用声纳纳系统和自动动控制对船舶舶定位；适用用1000m锚泊与动力的的组合定位系系统：风浪小小时用锚泊，，风浪大时用用动力定位系系统。适用600m以内定位系统统：转移方式式：自航和和非自航航式。距距离远时时，即使使非自航航时也需需拖船。。移动时为为了减小小受风面面，平放放钻井架架井架布置置：设在中中部（常常用方式式，纵摇摇影响小小）或端端部4、钻井船钻井船是是设有钻井井设备，，能在水水面上钻钻井和移移位的船船，也属属于移动动式(船式)钻井装置置。较早早的钻井井船是用用驳船、、矿砂船船、油船船、供应应船等改改装的，，现在已已有专为为钻井设设计的专专用船。。目前，，已有半半潜、坐坐底、自自升、双双体、多多体等类类型，且且多数具具有自航航能力。。优缺点：钻井船船在钻井井装置中中机动性性最好，，但钻井井性能却却比较差差。钻井井船在波波浪中的的垂荡要要比半潜潜式平台台大，有有时要被被迫停钻钻，需采采用垂荡荡补偿器器来缓和和垂荡运运动。工作：钻井船船与半潜潜式钻井井平台一一样，钻钻井时浮浮在水面面。井架架一般都都设在船船的中部部，以减减小船体体摇荡对对钻井工工作的影影响。适用范围围：适于深深水作业业，但需需要适当当的动力力定位设设施。钻钻井船适适用于波波高小、、风速低低的海区区。它可可以在600m水深的海海底上进进行探查查，掌握握海底油油、气层层的位置置、特性性、规模模、贮量量，提供供生产能能力等思考题船舶工程程与海洋洋工程的的差别？？自升式钻钻井平台台有哪些些不足之之处？为什么半半潜式钻钻井平台台通常稳稳定性会会比较好好？3.2生产平台台生产平台台是专门门从事海海上油、、气等生生产性的的开采、、处理、、贮藏、、监控、、测量等等作业的的平台。。形式：有有的是单单个平台台，也可可由几个个不同用用途的平平台相连连，组成成石油生生产基地地。分类：1.按建筑材材料可分分为：钢钢筋混凝凝土平台台和钢质质平台；；2.按结构型型式可分分为：固固定式平平台和移移动式平平台。固固定式式平台又又可分为为桩基式式与重力力式两种种；移移动式平平台又可可分为自自升式与与张力腿腿式、牵牵索塔式式等。1、重力式式采油平台台一般为钢筋筋混凝土结结构，由底底部的大贮贮油罐、单单根或多根根立柱、平平台甲板等等部分组成成。采油、贮存存和处理用用的大型多多用途平台台，规模较较大的可开开采几十口口井，贮油油十几万吨吨，平台的的总重量可可高达数十十万吨。施工：在海岸围堤堤排水形成成的工地上上建造平台台，建好后后拆堤放水水起浮平台台，拖运到到井位压载载下沉就位位把底座在陆陆上造到一一定程度后后下水，底底座内注水水下沉到仍仍有适当高高度露出水水面，每造造好一段下下沉一段，，为起重工工作带来方方便。缺点：工地地处有足够够低的洼地地，或工地地近岸有足足够深的水水区优点：较大的顶部部装载被拖拖至作业井井口，海上上装配量减减少；贮油油能力增强强；与海底底连接程度度好，抵抗抗外载能力力提高；钢钢筋混凝土土节约钢材材和提高防防腐能力，，不需打桩桩；排去压压载可浮移移。缺点：随着水域增增加造价增增加。(a)perspectiveview;(b)sideview;(c)sectionAATypicalconcretegravitystructurea–沉箱b–立柱d–油罐f–钻井井架Concretetripodstructurea–surfaceplatformb–concretetripodstructurec–gravitybasesd–drillingandproductionrisers2、导管架架式平台导管架式平平台由若干干根导管组组合成导管管架，并用用钢桩固定定于海底。。施工：导管架先在在陆地预制制好后，拖拖运到海上上安装就位位，然后顺顺着导管打打桩，钢桩桩穿过导管管打入海底底，桩是打打一节接一一节的，最最后在桩与与导管之间间的环形空空隙里灌入入水泥浆，，使桩与导导管连成一一体固定于于海底。这这种施工方方式，使海海上工作量量减少。优点：平台设于导管管架的顶部，，高于作业区区的波高，具具体高度须视视当地的海况况而定，一般般大约高出4-5m，这这样可避免波波浪的冲击。。桩基式平台台的整体结构构刚性大，适适用于各种土土质，是目前前最主要的固固定式平台。。不足：其尺度、重量量随水深增加加而急骤增加加，所以在深深水中的经济济性较差。适用水深：300m导管架正在下下海自动安装扶正正过程下水浮正3、牵索塔式式平台组成：甲板、塔体体、牵索系统统牵索塔式平台台是一瘦长的的桁架结构，，其下端依靠靠重力基座坐坐落于海底或或放在桩腿筒筒上，其上端端支承作业甲甲板。桁架的四周用用钢索、重块块、锚链、锚锚组成的锚泊泊系统加以牵牵紧，使它能能保持直立状状态。特点：由于这种平台台是由锚泊系系统牵紧的，，它在小风浪浪时仅发生微微幅摆动；风风浪大时，由由于桁架结构构摆动幅度大大，会把重块块拉得离开海海底，从而要要吸收掉风浪浪的一部分能能量，因此平平台仍可维持持在许可范围内（允允许塔的倾斜斜度在2°以以内）摆动。。水平力主要要由系缆系统统承受。适用水深：300～600m优点：这种平台结构构简单，构件件尺寸小，故故所受到的风风、浪、流的的作用力也小小。不足：若水深超过600米，则则由于要提高高桁架的抗弯弯能力，建造造时所耗用的的材料会大大大增加，经济济上不一定合合算。Guyedtowerproductionplatforma–塔体b–桩腿筒c–钢索d–重块e–锚4、张力腿式式平台张力腿式平台台是利用绷紧状状态下的锚索索链产生的拉拉力与平台的的剩余浮力相相平衡的钻井井平台或生产产平台。张力腿式平台台的重力小于于浮力，所相相差的力（剩余浮力）可依靠锚索索向下的拉力力来补偿，起起着绷紧平台台的作用，使使平台平面外外运动（横摇摇，纵摇，垂垂荡）较小，，近似于刚性性。有平面内内运动（纵荡荡、横荡）。。张力腿式平台台与半潜式平平台的联系与与区别：联系：均有平台、立立柱、浮箱，，均采用锚泊泊定位区别：锚泊定位系统统的锚链为悬垂曲线，下端必须与水水底相切，以以保证锚柄不不会从水底抬抬起，这样就就可保证锚的的抓力。张力腿式平台台所用锚索是是绷紧成直线线的，钢索的的下端与水底底不是相切的的，而是几乎乎垂直的。用用的锚是桩锚锚（即打入水水底的桩作为为锚用），或或重力式锚（（重块）等，，不是一般容容易起放的转转爪锚。不足：投资高适用水深：460m～几几千米TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)DrillingcapabilityTensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLP锚索是绷紧成成直线桩锚或重力式式锚小型张力腿－MiniTLPMINITENSIONLEGPLATFORM由垂直悬浮的的圆柱体结构构－中央柱、、三根矩形截截面水平浮筒筒组成水平浮筒末端端截面逐渐缩缩小浮力由中央柱柱和浮筒共同同提供MORPETHGULFOFMEXICO,USA圆柱直径6.1-9.14m,水深1310m，1432mMORPETHGULFOFMEXICO,USAMATTERHORN,GULFOFMEXICO,USA5、单立柱－－SPAR由转盘、浮筒筒、悬链式锚锚链组成；浮筒具有贮油油能力与生产产设备；浮筒下一段备备有贮油容器器；浮筒上面一段段设有转盘，，居住舱及工工作设备HOOVERDIANAGULFOFMEXICONEPTUNEGULFOFMEXICO,USATopsidesinstallation

Hullinstallation

Thehullwhilstintransit

HULLThesparhulloftheNeptunewasfabricatedin17sections.Itisessentiallya22m-diametercylinder,whichis215mlong.GENESISGULFOFMEXICO,USANANSENBOOMVANGGASFIELD,

GULFOFMEXICO,