第二章移动式平台设计规范
2.3 深水平设计概述
船舶工程学院深海工程技术中心（DERC）
闫发锁PhD
2014-10（3rd Edition）
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内容概要(2 学时)
?深水平台设计概述
?柱稳式平台结构形式
?历史与发展
?深水平台设计阶段
?设计基本要求
?基本原理
?强度分析
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浮体设计过程的阶段
?功能需求
?环境条件
?构型选择
?重量控制
?性能分析
?配套系统
* 迭代选优过程
功能需求
构型选择
总布置
静水性能
水动力性能结构设计分析
系泊和水下
基础设计
重量估算
造价核算
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一. 基本功能需求
?足够的浮力
浮力=重力+锚泊+立管（垂向载荷）
?空间要求
结构、设施、设备、工作空间、存储
?运动性能要求
稳性、运动、定位标准
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1. 上部结构重量和尺度
?重量
?重心
?设备列表
?考虑设计余量
?平台主要支持立管作业
?立管形式对平台选型作用
SCR、TTR
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1. 上部结构重量和尺度
?上部结构重量的多种划分?最大重量
?生存重量?空船重量?运输重量?吊装重量
?工况划分(Load Cases)?性能标准
?
产能: BPD （Oil ），MMSCD （Gas)，BWPD
1 barrel =4
2 US gallons =
158.9873 litres
某SPAR平台的性能标准
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甲板空间需求
?甲板层数和甲板重心位置
?多立柱平台—单层
?单柱平台---多层
?井口区“well bay”
?采油树和立管空间
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SPAR平台甲板布置
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二环境条件
?“100 year” 回复周期
?100年事件是有限年的统计结果（外插）或理论估算
?典型的100年波浪不会与100年的海流组合
海域位置
波浪
风流
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工况划分
作业
设计环境条件
1 年10 年100年
钻井
Well Drilling
Yes No No 修井/完井
Well Intervention
（Workover)
Yes No No 生产
Well Production
Yes Yes（Winter Storm）Yes
加工处理Process Facilities Yes Yes（Winter Storm）
No(Hurricane
Shut-in)
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水深和地质条件
?设计水深
?海底地质对锚泊和立管设计比较重要
?悬列线立管柔性立管与海底土壤的相互作用
?影响锚定位点的分布
?海底地貌、沉积形式、土壤性质（剪切强度、摩擦系数等）
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三. 设计选型
? 1. 设计标准
? 2. 总布置
? 3. 静水力(Stability)
? 4. 水动力性能
? 5. 结构设计分析
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设计标准
?结构设计通常依据设计规范进行
?海洋工程常用的设计规范：
MODU（ABS），DNV C201~203等（疲劳、屈曲），API RP2T, 船舶规范
?规范是实践经验、科学技术的总结，综合考虑了设计、建造、检验、维护等多方面的要求
?海事规章（Marintime Regulation）：安全、环保等
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总布置
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静水力和水动力性能
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水动力性能
TLP
Monohull
Semi
Spar
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结构设计和分析
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四、立管/锚泊/水下生产设施?种类：生产、钻井、传输（内和外），控制
?立管张力的提供方式
?立管张力的大小和冲程
?失效模式
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海洋工程概述 作者：鲍柏文章来源：工学新闻网制作中心点击数：2771 更新时间：2006-8-10 12:50:21 热荐★★★ 主要内容 一般认为海洋工程的主要内容可分资源开发技术与装备设施技术两大部分。其中，资源开发技术主要包括：深海矿物勘探、开采、储运技术；海底石油、天然气钻探、开采、储运技术；海水资源与能源利用技术，包括淡化、提炼、潮汐、波力、温差等；海洋生物养殖、捕捞技术；海底地形地貌的研究等。而装备设施技术主要包括：海洋探测装备技术，包括海洋各种科学数据的采集、结果分析，各种海况下的救助、潜水技术；海洋建设技术，包括港口、海洋平台、海岸及海底建筑；海洋运载器工程技术，包括水面(各种船舶)、半潜(半潜平台)、潜水(潜器)、水下(水下工作站、采油装置、军用设施等)设备技术等。 主要种类 随着海运、海防、海洋开发事业的发展，各类海洋工程设施应运而生。主要的海洋平台的种类如下： 海洋平台：（1）移动式平台: 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 （2）固定式平台:导管架式平台重力式平台 图片选摘 图1、海洋平台系统
桩式平台是由承台(上部甲板)和桩基构成，按桩的材质又分为木桩平台、钢桩平台和钢筋混凝土桩平台。20世纪40年代末出现了导管架平台，它是先在陆上用钢管焊成一个锥台形空间框架，然后驳运或浮运至海上现场，就位后将钢桩从导管内打入海底，再在顶部安装甲板而成。70年代出现的塔架平台，是由一个垂直的导管架和若干组底桩构成，底桩沿导管架外围打入海底。桩式平台已广泛应用于建造海上码头、灯塔、雷达台、水文气象观测站等。其中导管架平台和塔架平台则多用于钻采海底石油或天然气。这种结构的主要优点是波浪及水流荷载小，但造价随水深成指数倍增长，使用水深受限制。 绷绳式平台亦称系索塔平台，是将一个预制的钢质塔身安放在海底基础块上，四周用钢索锚定拉紧而成。它适用于水深较大的海域。 重力式平台是靠平台自身重量稳坐在海底坚实土层之上。这种平台的底部是一个或多个钢筋混凝土沉箱组成的基座，基座上有钢立柱或钢筋混凝土立柱支撑上部甲板。由于整个结构比较大，一般先在岸边开挖的泥坞中建造基座，再拖往有掩护的深水区接高，然后浮运至现场，加载下沉。目前这种平台一般是作为海底贮油罐或用于钻采海底石油。其主要特点是抵御风暴及波浪袭击的能力强，结构耐久和维护费用低，但需开挖岸边坞坑，并要有近岸深水施工水域，结构高度因此受到限制。 浮式平台是一种大型浮体，有的可以迁移，有的不迁移。 可迁移的浮式平台又称活动平台，它是为适应勘探、施工、维修等海上作业必须经常更换地点的需要而发展起来的。现有的活动平台分坐底式、自升式、半潜式和船式4种（图2）。 ①坐底式平台（亦称沉浮式平台）多用于水深较浅的水域，其上部为工作甲板，下部为兼作沉垫的浮箱，中间用立柱或桁架支撑。作业时，往浮箱内注水使之座落海底；作业后，把箱内水抽出，平台依靠自身的浮力升起。②自升式平台适应水深范围较大，在漂浮状态时为一艘驳船，它的四侧装有若干根圆柱式或桁架式桩腿，用齿轮、齿条或液压机构控制升降。作业时，放下桩腿并插入海底一定深度，从而将船底托出水面，成为工作甲板。作业后，降下船体，拔起桩腿，即可拖航至新地点。桩腿底部带箱形沉垫的称沉垫自升式平台，不带沉垫的称插桩自升式平台。③半潜
第25卷第2期2010年4月 中国海洋平台 CHI NA O FFS HO RE PL A T FO RM V ol .25N o .2A pr .,2010 收稿日期:2009-10-09 基金项目:国家(八六三)项目“3000m 水深半潜式钻井平台关键技术研究”(2006AA09A103)作者简介:白艳彬(1983-),男,硕士研究生,主要从事船舶与海洋工程结构物强度及疲劳强度研究。 文章编号:1001-4500(2010)02-0022-06 深水半潜式钻井平台总体强度分析 白艳彬, 刘 俊, 薛鸿祥, 唐文勇 (上海交通大学,上海200240) 摘 要:以某新型第六代深水半潜式钻井平台为分析对象,依据三维绕射理论计算波浪诱导载荷与运动,采用谱分析法确定设计波参数,进行了自存、作业等装载情况下21个波浪工况的波浪载荷预报,并建立三维有限元模型完成了平台结构总体强度分析。结合波浪载荷预报及结构分析结果,提出了计算工况选取原则及控制总体强度的关键因素,可为今后深水半潜式平台的结构设计、总体强度分析、选取疲劳强度典型节点及形式优化提供参考。 关键词:深水半潜式平台;强度;波浪载荷;工况选取中图分类号:U 661.43 文献标识码:A Global Strength Analysis of A Deepwater Semi -Su bmersible Platform BA I Yan -bin , LIU Jun , XU E Hong -xiang , TA NG Wen -yong (Shang hai Jiao Tong University ,Shanghai 200240,China ) Abstract :Global streng th analysis of a six th generation deep -w ater semi -subm ersible platform is demo nstrated in this paper .Wave induced loads and platform motion are calculated by means of three -dimensional diffraction metho d .The parame ters o f desig n w ave are o btained by spectrum analy sis method .Wave load prediction of 21w ave load conditio ns in three differ -ent situatio ns is described .A t the same time ,three -dimensional FEM model is established to analy ze structure g eneral streng th of the platfo rm .Combining w ith w ave load prediction and structure analy tic results ,principles of condition selection and key facto rs w hich co ntro l g en -eral streng th are put fo rw ard .Such co nclusions w ill be as some refe rences to design ,structur -al streng th analy sis ,selectio n of typical nodes for fatig ue assessment and structure optimiza -tio n in the future . Key words :deep -w ater semi -submersible platfo rm ;general streng th ;w ave load ;condi -tio n selection 0 引言 新型半潜式钻井平台在抗风浪能力、甲板变载能力、工作水深、钻井深度以及多功能作业(钻井、完井、试油、生产、修井、起重和铺管)等方面与另外两种主流的深水平台Spar 、T LP 相比,有着明显的比较优势,这使
国际浮式生产储油卸油船（FPSO）发展态势: FPSO（Floating Production Storage and Offloading）浮式生产储油卸油船，它兼有生产、储油和卸油功能，油气生产装置系统复杂程度和价格远远高出同吨位油船，FPSO装置作为海洋油气开发系统的组成部分，一般与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。 韩国船企对FPSO建造具有较强规模效应。如现代重工专门建有FPSO海洋项目生产厂，已交付了6艘大型FPSO；三星重工手中持有5艘大型FPSO订单；大宇造船海洋工程公司则是全球造船企业中建造海上油气勘探船最多的企业，2005年承接海洋项目设备订单计划指标是17亿美元。据海事研究机构（DW）预计，未来5年内FPSO新增需求将会达到84座，投资额约为210亿美元。 FPSO主要技术结构表： FPSO主要技术结构 FPSO主要结构功能 系泊系统：主要将FPSO系泊于作业油田。FPSO在海域作业时系泊系统多采用一个或多个锚点、一 根或多根立管、一个浮式或固定式浮筒、一座转塔或骨架。FPSO系泊方式有永久系泊和 可解脱式系泊两种； 船体部分：既可以按特定要求新建，也可以用油轮或驳船改装； 生产设备：主要是采油和储油设备，以及油、气、水分离设备等； 卸载系统：包括卷缆绞车、软管卷车等，用于连接和固定穿梭油轮，并将FPSO储存的原油卸入穿梭 油轮。其作业原理是通过海底输油管线把从海底开采出的原油传输到FPSO的船上进行处 理，然后将处理后的原油储存在货油舱内，最后通过卸载系统输往穿梭油轮。 配套系统：在FPSO系统配置上，外输系统是其关键的配套系统。 FPSO主要优点随着海洋油气开发、生产向深海不断进入，FPSO与其它海洋钻井平台相比，优势明显，主要表现在以下四个方面： （1）生产系统投产快，投资低，若采用油船改装成FPSO，优势更为显著。而且目前很容易找到船龄不高，工况适宜的大型油船。 （2）甲板面积宽阔，承重能力与抗风浪环境能力强，便于生产设备布置；
海洋石油981深水半潜式钻井平台 海洋石油981深水半潜式钻井平台，于2008年4月28日开工建造，是中国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台，由中国海洋石油总公司全额投资建造，整合了全球一流的设计理念和一流的装备，是世界上首次按照南海恶劣海况设计的，能抵御200年一遇的台风；选用DP3动力定位系统，1500米水深内锚泊定位，入级CCS（中国船级社）和ABS （美国船级社）双船级。 2014年7月15日，“海洋石油981”钻井平台已结束在西沙中建岛附近海域的钻探作业，按计划顺利取全取准了相关地质数据资料。2014年8月30日，深水钻井平台“海洋石油981”在南海北部深水区陵水17-2-1井测试获得高产油气流。据测算，陵水17-2为大型气田，是中国海域自营深水勘探的第一个重大油气发现。 香港《大公报》5日发文称，这是981钻井平台首次前往印度洋海域作业。中国南海研究院海洋法律与政策研究所副所长康霖指出，预计这次981钻井平台前往印度洋是中国和新加坡等国签署的商业合作项目。他强调，商业合作没有国界之分，因此981钻井平台此行不涉及主权和管辖权问题。 越南《年轻人报》称，中国“海洋石油981”钻井平台于去年5月2日被部署在“越南海域”，引发中越双方海警和渔船长达两个月的激烈冲突。7月中旬中国撤走钻井平台。之后，两国一直试图通过高层互访修复双边关系。美国独立东南亚政治分析师扎卡里-阿布扎说：“现实情况是，中国既没有做出让步，也没有撤回对南海的主张。中国拒绝停止强化其主权主张的一切行动。事实上，中国反而加快了步伐。” “为什么说缓和南海局势在2015年是可能的”，《菲律宾星报》6日发文称，美国肯塔基大学外交学者法利近日在《外交学者》杂志发文认为，随着油价下跌，世界石油市场转为出口导向型，这将影响中国和相关东南亚国家对南海经济开发前景的预期，使南海石油勘探的吸引力降低，最终促使南海局势缓和。
展示设计概述 一、展示设计的含义 展示，英文“display”,它源于拉丁语的名词diplico和动词diplicare,表示展现之类的状态行为。人们在日常生活中，会接触到各种各样的展示活动,“展示”是展示会的简称，展示的概念是“展览”概念的展扩。所谓展览就是将物品摆出来给人们观看的意思，而展示活动是强调公众参与活动，不仅仅是接受信息，而且要反馈信息，深入地参与其中进行实践和体验，这绝不是一个览字所能包含得了的。而“示”的意义包含有明示、暗示、示范、演示等意义，不仅有静态的含义，还有动态的含义。 展示活动和展示艺术，以其直观、形象、系统、通俗易懂、生动有趣的艺术魅力,使观者在不知不觉中受到潜移默化的影响，接受到市场信息，获得社会科学、自然科学的知识。展示活动已经渗透到人类生活的各个领域，强有力地推动着社会发展。 现代展示是一个有着丰富内容、涉及广泛领域并随着时代发展而不断充实其内涵的课题，展示环境的设计也是一个以环境艺术设计学科为主，涉及其它多种关系科学设计领域。在设计方法和程序上，展示环境设计具有室内设计、公共空间、景观设计及视觉传达设计、工业设计等方面的特点，但同时它又具有自身的专业特征。展示设计本身已经超脱了上述相关学科，由“三维设计推进到了四维设计乃至超维设计”，它的空间不是一个“上下、前后、左右”的概念，还充满了人流及信息的转换，是一个流动的空间，并且还应加入人的感觉因素，如触觉、嗅觉、听觉等。展示设计本身并不是最终目的，它是通过设计运用视觉传达手段，并通过空间规划、平面布置，借助道具、设施、照明技术，对展示空间环境进行再创造，将信息有目的、有计划地展现给观众，力求使观众接受设计者所要传达的信息,为达到这个目的所进行的综合性设计工作即为展示设计。 二、展示艺术的发展概况 （一）原始形式及初期发展形式 远古时期的“功利主义”思想和图腾崇拜所产生的岩画、陈列偶像、宗教画的山洞、祭坛、庙宇、神殿，就是最早的展示形式。中世纪初期，随着剩余价值产生和职业的分工，人类出现了商品交易的集市贸易形式。在中国民间传统的庙会上，货物琳琅满目，各种小吃、杂耍、戏剧、民艺、手工艺品等穿插其间，形成了集拜神、购物、浏览、观摩的物质和精神的综合性文化娱乐活动,这就是最初的“商品展示”、“展销会”的雏形。世界其它地区古代展示艺术发展与我国的情况大同小异，也是在集市、庙会原始崇拜的基础上发展起来的。在欧洲，反映物质文明的展示源于“市集”,“市集”在拉丁语中是“宗教节日”的意思，在德语中是“聚众活动”的意思，这些都是以表明古代组织集市的时间大多选择在某一宗教日以吸引大众参加。 封建社会中由于商业贸易活动的繁荣，出现了店铺，产生了商号、牌匾等形象标志，这在史料上均有详细记载，《清明上河图》画卷上也形象地刻画了汴京商号的招牌、商品陈列、店面装饰等内容，这是中国最早的商业展示和视觉传达设计。在西方，博物馆的雏形最早出现在古希腊、古罗马及拜占庭等国，公元前5世纪古希腊特耳非、奥林匹斯神殿里的一个收藏各战利品和雕塑的宅库，便被看作是博物馆的起源。皇宫及达官贵人为了显示自己的富有或者是欣赏古文物的需要，将祖传的珍贵宝物、皇室的赏赐珍品、贵重纪念品、出土文物、名人绘画、书籍等等，摆放在私人的陈列室（馆）中。文艺复兴后期，随着考古学，自然科学和航海技术的发展，陈列室逐步由家庭走向了社会，产生了有关自然、科技、地质、人文等相关内容的社会“博物馆”，其中以英国、德国、法国等发展得最早，尤其以1753年建造的“大英博物院”最为著名。 （二）中国近代展示活动
浮式钻孔平台设计及施工工艺 1前言 在桥梁水中钻孔桩基础施工中，必须设置钻孔平台。钻孔施工平台的种类主要有钢管桩支撑平台、钢护筒支撑平台、钢围堰支撑平台和浮式平台四大种类；施工中结合水中桥墩处的地质、水文条件等选择适宜的钻孔平台，对桥梁施工的安全、工期、经济河社会效益具有重要的意义。浮式钻孔平台适合在一些特殊的工程地质或水文条件下采用。 2 浮式钻孔平台的适用范围及特点 2.1 浮式钻孔平台的适用范围 （1）桥墩处河床无覆盖层或较薄、基岩较坚硬，钢管桩无法打入的工程地质条件。 （2）水流流速<2m/s、水深超过30m的水文条件，钢管桩支撑平台用钢量很大的情况。 2.2 浮式钻孔平台的特点 浮式钻孔平台具有施工方便、快捷，钢材用量较少的特点。 3 浮式钻孔平台构造 浮式钻孔平台分为浮箱式和船组式两种构造。 3.1 浮箱式钻孔平台构造 浮箱式钻孔平台由浮箱、定位锚碇系统、连接系统和承重分配梁、面板等组成，其结构如图1所示。连接系和承重分配梁一般合二为一，采用贝蕾梁、万能杆件或型钢组成；面板采用5cm厚的木板。 图1 浮箱式钻孔平台结构示意图 3.2 船组式钻孔平台构造
船组式钻孔平台由铁驳船、定位锚碇系统、联结系和承重分配梁、面板等组成，其结构如图2所示。联结系和承重分配梁一般合二为一，采用贝蕾梁、万能杆件或型钢组成；面板采用5cm厚的木板。 图2 船组式钻孔平台结构示意图 3.3 浮式钻孔平台的定位锚碇系统 浮式钻孔平台的定位锚碇系统由绞车、马口、将军柱、缆绳、锚碇及定位钢管桩等组成。锚碇按其构造分有铁锚（海军锚、霍尔锚）和钢筋混凝土锚两种；锚碇按其作用分主锚、尾锚、侧锚三种。 4 浮式钻孔平台设计 4.1 平台的承载力检算 4.1.1 平台设计荷载计算 G=G1+G2+G3+p s S p+ΣV（1）式中G——总设计荷载（kN）； G1——船（箱）体自重（kN）； G2——联结系和承重分配梁自重（kN）； G3——钻机自重，kN； p s——施工荷载（2.5kN/m2）； S p——平台顶总面积（m2）； ΣV—各锚碇缆绳拉力的垂直分力之和，kN； 4.1.2 平台承载力检算
展示空间设计概述（一） 展示空间可分为以下几个主要功能区： （1）公共空间：是供公众使用和活动的区域，要有足够的面积便于进出，在停留交谈时又不影响其他人出入，必要时还能提供休息的空间。 （2）信息空间：是陈列展品的地方。空间的大小，由展品数量、大小和日流量决定。展品的陈列要有科学性，不要使参观者越往里看越失望。展示空间的设计要以吸引参观者为目的。 （3）辅助功能空间：是指参观者不容易觉察的地方，具隐秘性或半隐私性。如储藏间，工作间和接待间。其中接待间多为方便参展商与客户间相互交流洽谈而设计，常被安排在信息空间的结尾处，用与展示活动相统一的道具搭建，风格也相互和谐统一。 参展商可选择的总体空间形式有两种类型： （1）外向式展示空间：亦称“敞开（岛屿）式展示空间”，展台就
像小岛一样自成一体，它从各个方向吸引着参观者的注意力而且从四个方向都可以进入。这种展台的结构可以是双层的也可以是三层的，气势宏大，个性突出。 （2）内向式展示空间：亦称“封闭式展示空间”。一般小展台容易 采用这种子方法，由于展台面积小所以空间形式容易把握，造价出相对低一些，但采何种方式将参观者吸引入内却是比较难做的。也有个别面积大的展台做成封闭式的展示空间，像第七届中国国际服装服饰博览会中报喜鸟展台的设计就是将四周围隔起来，只开了一个出入口，依靠其庞大的展示空间、极富个性的造型手段同样也吸引了不少参观者，取得了不错的效果。所以无论采用哪一种空间形式，作为一个完整的展台必须是醒目而与众不同的。 2．空间形式的处理手法 （1）水平横向空间处理中，应使各功能区的分配明确合理，内外通 透和谐，形式丰富有趣。在室内展示空间设计中使用最普遍的手法即是“围隔空间法”。这种手法凭借对展示道具的经纬安排，在平凡朴素之中显现出千姿百态的变化。当一个展览内容分布在不同的场地，安排在不同的展示空间里时，为了给参观者一个总体印象，使参观者看完展览后能将两处的展览内容联系起来，就要使用连系空间法，可采用地毯一直延伸过去，或摆放彩带、盆花等，还可依靠相同色调的
1)海洋平台按运动方式分为哪几类？列举各类型平台的代表平台？ 固定式平台：重力式平台、导管架平台（桩基式）； 活动式平台：着底式平台（坐底式平台、自升式平台）、漂浮式平台（半潜式平台、钻井船、FPSO）； 半固定式平台：牵索塔式平台（Spar）：张力腿式平台（TLP） 2)海洋平台有哪几种类型？各有哪些优缺点？ 固定式平台。优点：整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风 暴的能力强。缺点：机动性能差，较难移位重复使用 活动式平台。优点：机动性能好。缺点：整体稳定性较差，对地基及环境条件有要求 半固定式平台。优点：适应水深大，优势明显。缺点：较多技术问题有待解决 3)导管架的设计参数有哪些？（P47） 1、平台使用参数； 2、施工参数； 3、环境参数：a、工作环境参数：是指平台在施工和使用期间经常出现的环境参数，以保证平台能正常施工和生产作业为标准；b、极端环境参数：指平台在使用年限内，极少出现的恶劣环境参数，以保证平台能正常施工和生产作业为标准 4、海底地质参数 4)导管架平台的主要轮廓尺寸有哪些？（P54） 1、上部结构轮廓尺度确定：a、甲板面积；b、甲板高程 2、支承结构轮廓尺度确定：a、导管架的顶高程；b、导管架的底高程；c、导管架的层间高程；d、导管架腿柱的倾斜度（海上导管架四角腿柱采用的典型斜度1：8）；e、水面附近的构件尺度；f、桩尖支承高程 5)桩基是如何分类的？ 主桩式：所有的桩均由主腿内打出； 群桩式：在导管架底部四周均布桩柱或在其四角主腿下方设桩柱 6)受压桩的轴向承载力计算方法有哪些？（P93） 1、现场试桩法：数据可靠，费用高，深水实施困难； 2、静力公式法：半经验方法，试验资料+经验公式，考虑桩和土塞 重及浮力，简单实用； 3、动力公式法：能量守恒原理和牛顿撞击定理，不能单独使用； 4、地区性的半经验公式法：地基状况差别，经验总结。 7)简述海洋平台管节点的设计要求？（P207） 1、管节点的设计应降低对延展性的约束，避免焊缝立体交叉和焊缝过度集中，焊缝的布置应尽可能对称于构件中心轴线； 2、设计中应尽量减少由于焊缝和邻近母材冷却收缩而产生的应力。在高约束的节点中，由于厚度方向的收缩变形可能引起的层状撕裂 3、一般尽量不采用加筋板来加强管节点，若用内部加强环，则应避免应力集中 4、一般受拉和受压构件的端部连接应达到设计荷载所要求的强度。
深水浮式平台的类型 深海有着强大的油气资源储备。不断涌现的各种新型采油平台技术促进着深海采油技术的高速发展，这些技术概括起来可分为四大类：张力腿式平台(TLP)，单筒式平台(SPAR)，半潜式平台(SEMI)和浮(船)式生产平台(FPSO)。在每一大类中，又有很多不同的技术概念。下面就不同型式的平台使用和特点分别做介绍。 图1：深水平台类型 一、深海张力腿平台的发展概况及发展趋势 图2：张力腿平台的发展
自1954年美国的P.D.Marsh提出采用倾斜系泊方式的索群固定的海洋平台方案以来，张力腿平台（TLP）经过近50年的发展，已经形成了比较成熟的理论体系。1984年第一座实用化TLP——Hutton平台在北海建成之后，TLP在生产领域的应用也越来越普遍，逐渐成为了当今世界深海采油领域的两大主力军之一(另一种当前广泛使用的深海采油平台是Spar,将在后面部分中进行详细介绍)。 进入上个世纪90年代之后，TLP平台的发展进一步加速，在生产区域方面，TLP的应用已经从北海和墨西哥湾扩展到了西非沿海；在平台种类方面，TLP已经在原有的传统类型TLP基础上，发展出了Mini-TLP、ETLP等多种新概念张力腿平台，加之不断地采用最新地科学技术，TLP平台在降低成本，提高适应性、稳定性和安全性地道路上取得了长足地进步。下面将简要介绍张力腿平台的总体结构，然后对1990年之后TLP平台的发展状况进行详细的论述。 1、张力腿平台总体结构简介 张力腿平台（Tension Leg platform,简称TLP）是一种典型的顺应式平台，通过数条张力腿与海底相连。张力腿平台的张力筋腱中具有很大的预张力，这种预张力是由平台本体的剩余浮力提供的。在这种以预张力形式出现的剩余浮力作用下，张力腿时刻处于受预拉的绷紧状态，从而使得平台本体在平面外的运动（横摇、纵摇、垂荡）近于刚性，而平面内的运动（横荡、纵荡、首摇）则显示出柔性，环境载荷可以通过平面内运动的惯性力而不是结构内力来平衡。张力腿平台在各个自由度上的运动固有周期都远离常见的海洋能量集中频带，一座典型的TLP，其垂荡运动的固有周期为2~4s，而纵横荡运动的固有周期为100~200s，这就避免了调和共振的发生，显示出良好的稳定性。 一座典型的TLP平台的总体结构，一般都是矩形或三角形，平台上体位于水面以上，通过4根或是3根立柱连接下体，立柱为圆柱型结构，主要作用是提供给平台本体必要的结构刚度。平台的浮力由位于水面之下的沉体浮箱提供，浮箱首尾与各立柱相接，形成环状结构。张力腿与立柱呈一一对应，每条张力腿由1~4根张力筋腱组成，上端固定在平台本体上，下端与海底基座模板相连，或是直接连接在桩基顶端。有时候为了增加平台系统的侧向刚度，还会安装斜线系泊索系统，作为垂直张力腿系统的辅助。海底基础将平台固定入位主要有桩基或是吸力式基础两种形式。中央井位于平台上体，可以支持干树系统，生产立管通过中井上与生产设备相接，下与海底油井相接。 张力腿平台的总体结构特点，使它在深海作业具有运动性能好，抗恶劣环境作用能
第一章展示设计概述 教学目的要求： 展示设计的基本概念，掌握展示设计的意义及其作用，把握展示设计的发展势。教学重点： 1 、展示设计的概念 2 、展示设计在经济建设、文化传播中的作用。 教学难点： 展示设计的涵义及范畴 教学时间： 2 学时 第一节、展示设计的概念 第二节、展示设计的机能 一、商业与经济意义 二、教育与传播意义 三、生态环保意义 四、保护和发展民族文化意义 五、社会意义 ★课后思考 1 、展示设计的概念是什么？ 2 、展示设计具有什么特征？ 3 、展示设计的机能是什么？
4 、展示设计研究的范畴包括那些内容？ 第二章展示设计的沿革与发展 教学目的要求： 了解展示设计的发展历史，把握展示设计的发展趋势。 教学重点： 展示设计在社会中的地位与作用。 教学难点： 把握现代展示设计的发展趋势。 教学时间： 2 学时 第一节、展示设计的演变 第二节、博览会展览的兴起与发展 第三节、现代展示的发展 ★作业与思考 1 、简述展示艺术的发展历程 2 、简述博览会、博物馆以及展览会在社会中的作用 3 、简述展示设计与社会经济的关系 4 、简述现代展示设计的发展趋向 第三章展示设计的分类 教学目的要求： 重点了解展示设计常见的类型及其对应功能。 教学重点：
博览会、博物馆及商业展示的特征。 教学难点： 不同展示类型的设计要求。 教学时间： 2 学时 第一节、展示设计的分类 第二节、常见的展示设计类型 一、博览会展示 二、博物馆展示 三、商业环境展示 四、橱窗展示 五、美术馆展示 ★作业与思考 1 、常见的展示设计类型有那些？ 2 、博览会、博物馆以及商业环境展示的一般特征是什么？ 第四章展示设计的程序 教学目的要求： 学习展示设计程序的基本内容，掌握展示设计程序策划的内容、方法，了解展示设计者必备的素质与要求。 教学重点： 1 、展示设计的基本程序
海洋深水浮式平台现场监测研究进展? 屈衍1，季顺迎2，时忠民1 （1. 中海石油研究中心，北京 100027；2. 大连理工大学，辽宁大连 116023） 摘要：在深水油气田开发中，现场实时监测可为平台系统的作业生产提供实时的数据支持，并对平台设计方案进行校核与评估。平台监测系统已经逐步成为深水浮式平台完整性管理的重要系统之一。本文对国外已经开展的深水油气田开发中的浮式平台及立管、系泊系统的现场监测技术进行了归纳。选取了已有的浮式平台现场监测系统实例进行了分析。通过对国外深水油气开发中监测技术和经验的分析和归纳，对我国相关技术的应用将起到一定的促进作用。 关键词：现场监测；浮式平台；立管系统；系泊系统 1 前言 近年来，随着深水油气田开发的迅速发展，越来越多的深水浮式平台在美国墨西哥湾、欧洲北海、巴西海域和西非沿海等海域得到了应用。由于浮式平台结构形式复杂，发展历史相对较短，其设计，分析理论尚不完善。工程界对平台在实际海洋环境中的总体性能是否与设计结果相一致并没有完全的把握。在灾害海洋环境作用下，也发生了多起浮式平台破坏的事故。如墨西哥湾2005年Katrina和Rita飓风中，约16座浮式钻井平台发生平台移位及系泊系统损坏[1]，TLP平台Typhoon在Rita飓风过后倾覆等。为了改进善这一现状，石油公司大力发展了浮式平台系统的完整性管理技术（FSIM，Floating System Integrity Management）。其主要任务是通过对平台系统现场监测和平台检测，得到平台在实际海况作用下的响应，进而制定符合现场情况的平台操作策略，改进新平台的设计方法，同时对平台在灾害环境下可能发生的风险进行更为准确的评估。[2 OTC 20137] 浮式平台系统的现场监测是完整性管理技术中的核心部分，其主要作用可以归纳为：为平台设施的安全操作提供数据；评估、校核平台的在位表现；缩短平台灾害环境下的关断时间，降低损失；准确评估平台未来可以承受的回接能力；为平台破坏后涉及法律事务提供数据支持[3 OTC 18626]。鉴于现场监测的重要性，目前，几乎所有的浮式平台系统都已经安装了现场监测系统。 我国海洋石油工程正处在由浅水到深水的跨越阶段，国家正在积极进行南海深水开发的技术储备，并已经开始建造针对南海的3000米水深半潜式钻井平台。鉴于南海目前仍没有深水作业的浮式平台，因此，需要同步发展浮式平台监测技术，对南海海洋环境作用下的浮式平台响应进行测量。为建立针对南海海域的浮式平台完整性管理系统进行技术积累。 考虑到深海现场监测的方案和部分设施需要在平台设计和建造前进行确定，以便在陆上进行前期工作。因此，在我国深海油气平台开发建造前就应对现场监测的方案、原理和技术进行深入系统的分析整理。为此，本文针对国际上深水浮式平台现场监测的主要工作进行了回顾，对现场监测的实施方案以及关键技术进行了分析总结，其目的主要是收集当前深水油气开发工程中的现场监测方案和技术、整理相关的监测经验，为我国开展深海油气中的现场实时监测技术提供依据。 本文首先对深水海洋环境、浮式平台结构系统、系泊系统、立管系统监测技术进行介绍，对IMMS系统及IRMS系统技术进行总结，并选取几个在浮式平台上开展的实际监测项目内容进行介绍。 2 浮式平台结构的现场实时监测 目前的深水浮式生产平台形式可以概括为三大类：张力腿平台(TLP)、深吃水立柱式平台(SPAR)、半潜式平台(SEMI)。对于深水浮式平台结构的实时监测主要是对运动和位置进行测量，以确定其与附属的立管、系泊/张力腿系统的相对运动和作用力。 对于平台的运动和位置一般测量其6个自由度上的运动响应，其中平台的平动分量通常采用3个线加速度计测量，转动分量用3个高精度角速度计进行测量。浮式平台的平动周期通常为20 s以上或者更高。 采用加速度传感器，安装的位置一般要避免平台振动的影响。 此外，GPS定位系统也一种有效的测量平台运动的有效方法。如果测量平台的准静态倾角，最精确的办法就是采用倾角仪\倾斜计。 由于结构动力特性的不同，因此在对平台结构进行运动和响应监测时应有针对性地选用不同特性的传 资助项目：国家重大专项课题资助项目(2006AA09ZX026-002). 作者简介：屈衍(1977-)，男，辽宁辽阳人，博士，工程师，主要从事海洋工程和工程力学专业研究。
海洋平台基础知识系列 ０． 海洋工程是什么？（名词解释） Ｏｃｅａｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 海洋工程，从地理的角度来说，可分为海岸工程、近岸工程（又称离岸工程）和深海工程三大类。一般来说，位于波浪破碎带一线的工程，为海岸工程；位于大陆架范围内的工程，为近岸工程；位于大陆架以外的工程，为深海工程，但是在通常情况下，这三者之间又有所重叠。从结构角度来说，海洋工程又可分为固定式建筑物和系留式设施两大类。固定式建筑物是用桩或者是靠自身重量固定在海底，或是直接坐落在海底；系留式设施是用锚和索链将浮式结构系留在海面上。它们有的露出水面，有的半露在水中，有的置于海底，还有一种水面移动式结构装置或是大型平台，可以随着作业的需要在海面上自由移动。 海洋工程是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程。具体包括：围填海、海上堤坝工程，人工岛、海上和海底物资储藏设施、跨海桥梁、海底隧道工程，海底管道、海底电（光）缆工程，海洋矿产资源勘探开发及其附属工程，海上潮汐电站、波浪电站、温差电站等海洋能源开发利用工程，大型海水养殖场、人工鱼礁工程，盐田、海水淡化等海水综合利用工程，海上娱乐及运动、景观开发工程，以及国家海洋主管部门会同国务院环境保护主管部门规定的其他海洋工程。 １： 海洋平台的类型： 海洋平台：（１）移动式平台： 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 （２）固定式平台：导管架式平台 重力式平台固定平台又可以分为桩式海上固定平台、重力式海上固定平台、自升式海上固定平台 导管架型平台：在软土地基上应用较多的一种桩基平台。由上部结构（即平台甲板）和基础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降台等。平台甲板的尺寸由使用工艺确定。基础结构（即下部结构）包括导管架和桩。桩支承全部荷载并固定平台位置。桩数、长度和桩径由海底地质条件及荷载决定。导管架立柱的直径取决于桩径，其水平支撑的层数根据立柱长细比的要求而定。在冰块飘流的海区，应尽量在水线区域（潮差段）减少或不设支撑，以免冰块堆积。对深海平台，还需进行结构动力分析。结构应有足够的刚度以防止严重振动，保证安全操作。并应考虑防腐蚀及防海生物附着等问题。导管架焊接管结点的设计是一个重要问题，有些平台的失事，常由于管结点的破坏而引起。管结点是一个空间结点，应力分布复杂；近年应用谱分析技术分析管结点的应力，取得较好的结果。 混凝土重力式平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础（沉箱），用三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构，在平台底部的巨大基础中被分隔为许多圆筒型的贮油舱和压载舱，这种平台的重量可达数十万吨，正是依靠自身的巨大重量，平台直接置于海底。现在已有大约２０座混凝土重力式平台用于北海 钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。按其推进能力，分为自航式、非自航式；按船型分，有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井；按定位分，有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。浮船式钻井装置船身浮于海面，易受波浪影口向，但是它可以用现有的船只进行改装，因而能以最快的速度投入使用。适用于深海钻井的主要是两种浮式钻
简介： 这篇发言稿较简练地介绍了深水半潜平台的设计思路和考虑要点，可作为总体专业的一个较好的参考。限于当时大会发言时间的限制，没有细节性的展开。 对各个设计细节有兴趣的朋友，可以在这个论坛里展开讨论。比如钻井平台的甲板面布置；钻杆隔水管的横放/竖防；单井架和双井架的选择和作业；动力定位的安装注意事项；钻井系统的配置等等。 下面是发言稿正文。 中国船舶工业集团公司海工部总工程师李小平先生 我借这个机会跟大家交流一下深水半潜式钻井平台设计的想法。 主要分成四个方面，先讲一下深水半潜式钻井平台的基本情况和技术发展的趋势。 从这个图片大家知道深水半潜式钻井平台主要是两个浮体，从系统的角度来讲是三大系统，船用系统、钻井系统、定位系统。半潜式钻井平台，浮式的平台抗风浪能力比较强，能够适应水深范围的开采。目前世界上能在大于1500米水深进行深海钻采作业的只有钻井船和半潜式平台两种移动式装置。 它的技术特点，一个是它的应用性比较好，具有很强的抗风能力，包括它的作业面积，适合在深海进行作业，既可以作业，也可以作为钻采的平台。 半潜式平台应该是高端的平台，目前的造价在7个亿美金左右，中国已经开始进入半潜式平台的建造。 我们国家上世纪80年代，建造了“勘探三号”。目前国内也有一些船厂，正在建3000米，现有的装备水深只有500米。目前这个平台已经进入了完整性的建造阶段和系统的调试。 这个是目前最新的状态，前两天井架吊装完毕。现在油气资源的开发逐步向深水发展。深海油气资源，虽然有一段时间，但还是处于前期阶段，正在开
发的区域主要在墨西哥湾和北海，还有未开发的我们国家的南海，包括巴西，海洋油气资源是非常丰富的。 从技术发展的特点来看，钻井深度也是越来越深了，逐步超过了3000米。 越到深海，环境越来越恶劣。另外装备大型化，载荷大于100吨。 这张图片越到深海，面临的挑战和困难越大。这是墨西哥湾两次飓风，对平台多少有一些损害。深海台风、季风带来的损害是非常大的。这个是对于油气开发装备不是很好的事件，就是墨西哥湾的漏油事件，对海洋的污染，生态的影响非常大。确实油气开发是一个高风险的行业，这个事件发生之后，开采的要求越来越高了，可能会出现一些新的标准。 我们看到国外的主流平台的特点，也就是两大类型，一个是四立柱的，虽然外形看上去差不多，但还是有一些差异的。左下角这个是更适合恶劣的环境。 现在第六代的半潜式平台，工作水深3000米了，我就不展开讲了。基于它的特点，四立柱，减少建造的连接点，降低建造费用，另外可变载荷7000到9000吨。另外排水量控制在500吨到54000吨。独立设置二机舱、二配电板舱，四推进器舱、四泵舱。DP3独立设置四机舱、四配电板舱、八推进器舱、八泵舱。 另外一个海洋环境条件是一个非常重要的设计思路。包括正常的作业钻井。 对于一个平台来说，是一个非常关键的操作。 实际上半潜式平台是布置型的，都是相当复杂的，上部区域主要是围绕着钻井系统进行布局。现在的井架系统是两种，一种是双井架，一个是单井架。 隔水管存放，有立放也有平放的，一般考虑7500立放和2500平放较佳。四机舱的布置在四个角上，DP2通常是在平台的甲板。
一、单项选择题 1、产品的设计可以划分为手工艺设计和（ C ）两大类型。 A、展示设计 B、平面设计 C、工业设计 D、造型设计 2、从较为常见的角度，设计可以分为视觉传达设计、产品设计和（ B ）三大领域。 A、展示设计 B、环境设计 C、包装设计 D、室设计 3、被后世称为“现代设计之父”的是（ B ） A、约翰·拉斯金 B、威廉·莫里斯 C、韦伯 D、福克纳 4、（ C ）是指以构成人类生存空间为目的的设计，是对生活和工作环境所必需的各种条件进行综合规划设计的过程。 A、环境设计 B、平面设计 C、包装设计 D、展示设计 5、设计的组成因素分为功能因素、形式因素、技术因素和（ A ） A、经济因素 B、智能因素 C、制度因素 D、观念因素 6、技术因素因其所处的地位和表现形态不同，可以分为生产技术、产品技术和（ B ）。 A、制作技术 B、操作技术 C、检验技术 D、评价技术 7、手工艺设计依据设计风格可分为民间工艺、特种工艺和（ B ）三种形式 A、金属工艺 B、现代手工艺 C、艺工艺 D、刺绣工艺 8、（ D ）是物的结构、材料、技术所表现的合目的和合规律性的功能的统一。 A、生产过程美 B、社会美 C、艺术美 D、功能美 9、对设计物进行社会的社会的审美评价，其方式可以分为三个层次：一种是个人审美评价，一种是社会舆论评价，一种是（ A ）。 A、权威性评价 B、集体审美评价 C、综合审美评价 D、合理性评价 10、园林设计家计成所著的( A )一书是明清园林建筑理论的重要成果。 A.《园治》 B.《天工开物》 C.《考工记》 D.《建筑十书》 11、中国明式硬木家具，利用本色的木质肌理成为一种天然的装饰。从装饰的现象看，这是一种( D )装饰。 A.被动性 B.主动性 C.技巧性 D.智慧性 12、德国工业联盟是在吸取英国（ A ）经验的基础上建立的。 A、工艺美术运动 B、新艺术运动 C、现代艺术运动 D、工业革命运动 13、现代室设计最根本的是要解决（ C ）和通风的问题。 A.装饰 B.结构 C.采光 D.家具
NA V AL ARCHITECTURE AND OCEAN ENGINEERING 船舶与海洋工程2012年第1期（总第89期） 深水半潜式钻井平台的设计和建造研究 陈刚，吴晓源 （上海外高桥造船有限公司，上海 200137） 摘要：半潜式钻井平台具有极强的抗风浪能力、优良的运动性能、巨大的甲板面积与装载容量和更高的作业效率等特点，在深水能源开采中具有其他形式平台无法比拟的优势。以上海外高桥造船有限公司建造的深水半潜式钻井平台“海洋石油981”为例，对在建造过程中主要应用的有限元数值计算、超高强度钢焊接、平台码头系泊抗台风、减震降噪、重量控制等工作进行了总结，为今后工作积累经验。 关键词：半潜式钻井平台；建造工艺；有限元计算；减震降噪；重量控制 中图分类号：U674.38 文献标识码：A 文章编号：1005-9962(2012) 01-0009-06 Abstract: Semi-submersible drilling platforms have several features such as great anti-wave ability, excellent seakeeping performance, vast deck area and loading capacity and higher working efficiency; therefore, they have unmatchable advantages over other platform types in exploring deepwater energy resources. Taking the deepwater semi-submersible drilling platform “Ocean Oil 981” as an example, which is built in Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd, this paper summarizes several main applications such as finite element calculation, ultra-high strength steel welding, platform anti-typhoon pier mooring, vibration and noise reduction and weight control during the construction process, so as to accumulate some experience for future developments. Key words:semi-submersible drilling platform; construction craft; finite element calculation; vibration and noise reduction; weight control 0引言 随着陆地资源的日益枯竭，石油天然气开采已经逐渐由陆地转移到海洋。据有关资料报道，全球90%以上海洋面积的水深为200~6000m，因而广阔的深海领域必将是未来能源开发的主战场。半潜式钻井平台从上世纪60年代初问世以来，在海洋石油勘探开发中一直得到广泛应用。 半潜式钻井平台由坐底式平台发展而来，由平台上船体、立柱和下浮体组成，下浮体、立柱与上船体之间设有横撑或斜撑进行连接。通常采用的双下浮体结构形式便于拖航，但与环形下浮体相比，强度有所降低。作业时，下浮体潜入水中，提供主要浮力。与开放式的单层甲板结构相比，箱形上船体能增加总强度和内部空间，并可在破舱时提供附加浮力。上船体高出水面一定距离，保持气隙，以免受波浪的冲击。平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，主要由主甲板为钻井作业提供空间。 自从1962年壳牌石油公司改装了世界上第一艘半潜式钻井平台“Bluewater Rig No.1”，见图1。半潜式钻井平台已经历了从第1代到第6代的发展历程，划分的主要标准为建造年份、作业水深、可变载荷和作业环境。第5代半潜式钻井平台的最大作业水深已达到3048m，第5代以后的半潜式钻井平台作业水深差别不大，主要体现在可变载荷和作业环境上。目前世界上的深水半潜式钻井平台集中在墨西哥湾和北海进行作业。 1 “海洋石油981”平台 自1984年我国自行研制的半潜式钻井平台“勘探三号”投入使用后，国内的半潜式钻井平台设计建 基金项目：工业及信息化部深海半潜式钻井平台工程开发科研基金资助项目(工信部装[2009]382号) 第一作者简介：陈刚，男，研究员，博士，1972年出生。2001年毕业于上海交通大学船舶与海洋结构物设计制造专业，现从事海洋工程项目的项目管理工作。 收稿日期：2012-01-16