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如何对海洋平台进行结构优化设计引言：海洋平台是石油钻探与生产所需的平台，主要分钻井平台和生产平台两大类。
平台与海底井口有立管相通，最早出现的平台是导管架平台，由若干根导管组合成而。
先把导管架拖运到海上安装就位，然后顺着导管打桩，最后在桩与导管之间的环形空隙里灌入水泥浆，使导管固定于海底。
平台设于导管架的顶部。
导管架平台的整体结构刚性大，适用于各种土质，是目前最主要的固定式平台。
由于海洋平台工作环境是在近海海面上，受到风浪等载荷作用，因此对其安全性和可靠性的分析和评价是确保其在服役年限内正常使用的重要环节。
1 海洋石油平台结构特点海洋石油平台是高出海面的一种海洋工程结构，按结构类型可分为固定式平台和移动式平台。
固定式平台又可以分为导管架型、塔型和重力型等各种结构形式。
移动式平台则包括自升式、半潜式，浮船式和张力腿式等结构形式。
海洋平臺是海洋资源开发的基础设施，是海上作业和生活的基地。
在复杂和恶劣环境条件下，环境腐蚀、材料老化、构件缺陷和机械损伤以及疲劳损伤积累等不利因素都将导致整体抗力的衰减、影响结构的服役安全度和耐久性。
合理地建立海洋环境载荷模型、系统地研究海洋平台结构可靠度，揭示海洋平台结构体系优化的理论和方法提高基于可靠度的海洋平台结构优化设计到一个新的水平、从而为海洋资源的安全开采提供科学可靠的保证。
2 海洋平台仿真建模导管架平台由上层平台结构和下部导管架结构组成，导管架底端通过桩基础固定。
上层平台包括支撑框架和甲板，主要提供生产和生活的场地，其外形为矩形。
下部导管由一系列钢管焊接而成，主体是六根主导管，其间用细管件作为撑杆，组成空间塔架结构，桩基础通过主导管插入海底土层。
整个模型采用三种单元类型：PIPE16，BEAM4，SHELL63。
下部导管架和上部甲板框架的主要竖向支撑构件采用PIPE16单元，甲板平面的框架梁采用BEAM4单元，水平甲板采用SHELL63单元。
整个模型采用同一种钢材，弹性模量EX=2e11Pa，泊松比PRXY=0.3，密度DENS=7800kg/m3。
海洋平台结构可靠性的优化设计摘要：对海洋平台结构优化设计，能够大幅度提升平台结构的稳定性，延长使用寿命，减少故障的发生，为海洋资源开发提供稳定的路径。
文章从实际出发，旨在通过必要的手段，扎实提升海洋平台结构的可靠性，强化结构整体结构，提升平台自身的容错率，使得平台能够更好地适应海洋环境，为后续相关海洋平台的规划、建造提供方向性引导。
关键词：海洋平台；平台结构；设计可靠性；优化设计前言为了满足区域经济发展需求，实现油气资源的持续稳定供应，保证国家能源安全，我国加大资源投入，进行海洋平台的规划、建造等相关工作，旨在依托海洋平台，依序开展钻井、采用、运输、观测等相关工作，旨在打造成熟、高效的海洋油气资源开发体系，实现油气资源的科学开发、高效使用，为经济发展注入新的活力。
但是考虑到海洋环境的特殊性，海洋平台在规划、设计过程中，对于海洋平台结构的稳定性、可靠性提出了更高的要求。
基于这种实际，海洋平台在设计环节，需要采取针对性的举措，进行可靠性优化，以保证海洋平台运行的稳定性。
1 海洋平台概述对海洋平台的应用范围、主要类型的分析，有助于设计人员从思维层面出发，准确把握海洋平台的基本特性，全面厘清海洋平台结构可靠性设计要点，为后续相关工作的开展奠定坚实基础。
海洋平台作为现阶段海上生产、生活的重要基础设施，其承担着钻井、采油、运输、观测以及导航等多项任务。
与传统的陆地平台不同，海洋平台所处的环境较为特殊，海洋平台在潮汐、大风等恶劣环境因素的影响下，海平台的故障发生率较高，稳定性较差，日常维护成本较高，因此如何有效地进行稳定、可靠的海洋平台打造，就成为技术团队以及相关企业关注的热点问题[1]。
为了满足海洋平台的使用需求，适应不同海洋环境，随着技术的发展，海洋平台逐渐发展出不同的类型，例如固定式、活动式以及半活动式等，多元化的海洋平台结构，通过平台结构的特殊性，能够很好地提升海洋平台自身结构的可靠性，减少平台结构损伤，保证平台的使用寿命[2]。
浅谈海洋平台的类型及开展浅谈海洋平台的类型及开展摘要：海洋平台是在海上进行采油、集运、观测、导航、施工等活动的根底性设施。
海洋平台板主要用于制造海上采油钻井，是海上生产作业和生活的基地。
随着国家海洋科技逐渐走向深海，海洋平台结构的研究和建设越来越受到国内外科研机构和产业集团的重视。
本文重点介绍海洋平台的结构类型及其开展概况。
关键词：海洋平台；类型；开展DOI：10.16640/j ki.37-1222/t.2021.06.2280 引言21世纪以来，随着中国经济的快速开展，石油消费日益增加，采取有效措施开发海底油田保障油气供应十分必要。
海洋平台由于功能强大，适用于多种水深和多种环境，在国内外海洋油气资源开发活动中得到广泛应用，已经成为未来海洋工程领域的一大开展趋势，研究、开发、制造海洋平台具有十分重要的意义。
1 海洋平台的分类海洋平台的类型很多，按运动方式大体可以分为固定式、活动式和半固定式。
固定式海洋平台。
固定式平台通常由混凝土和钢结构直接锚定在海底来支撑为钻探设备、生产设施和居住区提供空间的上甲板。
其结构也有多种不同形式：导管架型、塔架型、钢筋混凝土重力式、钢重力式等。
其优点在于整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强。
缺点是机动性能差，一经下沉定位固定，那么较难移位重复使用。
被广泛应用于海洋石油开发中，特别是在水深520m内的浅海石油开发中占据主导地位。
活动式海洋平台。
活动式平台浮于水中或支承于海底，可以在不同井位之间移动，按支承情况可分为着底式和浮动式两类。
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开展起来的。
现有的活动式平台又可分为坐底式、自升式、半潜式等多种不同结构型式。
由于机动性能好，故一般均用于钻井。
半固定式海洋平台。
半固定式平台既能固定在深水中，又可以移动，新型的张力腿式平台和拉索塔式平台即属此类。
其上部结构是浮体，通过收紧锚固在海底的缆索张紧固定。
基于全寿命周期的海洋平台概念设计方法研究海洋平台是一种具有全寿命周期特性的复杂工程系统，其设计涉及多学科的知识和技术。
为了更好地实现海洋平台的功能要求和综合性能目标，需要采用一种基于全寿命周期的概念设计方法，以综合考虑平台设计、制造、运营和维护等各个阶段的需求和约束。
本文将探讨基于全寿命周期的海洋平台概念设计方法的研究。
首先，全寿命周期概念设计方法是一种系统工程方法，其基本思想是在整个产品寿命周期内综合考虑不同阶段的需求和约束，以实现产品设计的最佳性能和成本效益。
对于海洋平台而言，全寿命周期设计方法可以帮助设计人员更好地理解平台的整体功能和性能要求，并在设计过程中充分考虑平台的各个功能模块之间的相互影响和协调关系，从而达到平台设计的优化目标。
其次，基于全寿命周期的海洋平台概念设计方法主要包括以下几个步骤：需求分析、概念生成、概念评估和概念选择。
需求分析阶段主要是对平台的功能要求、性能指标、运营环境和维护需求等进行综合分析，以明确平台设计的总体目标和约束条件。
概念生成阶段是通过结合不同的设计概念和技术方案，生成多种可能的设计方案，以满足需求分析阶段确定的功能和性能目标。
概念评估阶段则是通过定量和定性的方法，对各种设计方案进行评估和比较，分析其优缺点和可行性，从而确定最佳的设计方案。
最后，概念选择阶段是根据评估结果和设计目标，选择最优的设计方案，并进行详细设计和优化。
在全寿命周期的海洋平台概念设计方法中，需要综合考虑各个设计阶段的需求和约束条件，包括技术可行性、成本效益、安全性、可靠性、可维护性等多方面因素。
此外，还需要考虑不同阶段之间的信息交流和协调，以确保设计方案的一致性和连续性。
在实际应用中，可以借助建模和仿真技术，对设计方案进行优化和验证，以提高设计质量和效率。
总的来说，基于全寿命周期的海洋平台概念设计方法是一种有效的设计方法，可以帮助设计人员更好地理解和解决海洋平台设计中的复杂性和多样性问题，提高设计质量和效率，实现平台设计的综合性能目标。
《老龄化海上生产设施主结构安全评估导则》编制说明标准编制组一、工作简况我国自20世纪80年代开始海上油气田的开发，海上油气田的开发开采大都以钢制导管架式结构为主要生产设施，这些设施结构的设计使用寿命一般为15-30年。
随着时间的推移，早期投产的海上设施结构的设计使用年限日益临近，但部分老油田可采油气资源仍然可观，同时部分老设施也要作为新设施运行的依托，从而面临需要延期服役的情况。
在延期服役使用状态下，海上设施主结构安全性需要进行风险评估。
基于此，中海油结合国内平台结构安全性评估及平台结构检测的实际工程经验，制定了在役固定平台延寿评估和延长设计使用年限方面的企业技术规程，即Q/HS 3052《在役固定平台结构延寿评估推荐作法》和Q/HS 2071《海上固定平台结构延长设计使用年限技术规程》，指导老龄化平台继续服役的相关评估工作。
基于以上原因，原国家安全生产监督管理总局发布《关于申报2018年安全生产标准计划项目的通知》，将老龄化海上生产设施主结构安全评估纳入编制计划，并确定编制工作的牵头单位、成立编制组。
编制组在完成《导则》初稿编制后，按照应急管理部海洋石油安全生产监督管理办公室（简称海油安监办）关于海洋石油安全生产系列标准建设工作安排，先后进行了四次评审：海油安监办海油分部于2019年7月26日在天津组织召开了初稿审查会。
参会人员来自安监办海油分部、中国海油集团公司、中国海油天津分公司、海油分部天津监督处、胜利海检中心、中国船级社、挪威船级社、法国船级社、美国船级社、劳氏船级社等单位。
会议各单位就《老龄化海上生产设施主结构安全风险评估导则》初稿的编制和内容充分发表了意见建议。
2019年8月30日海油安监办组织业内专家在应急管理部对《导则》进行评审。
2019年9月29日，安监办海油分部组织中油分部、石化分部、中国海油相关单位进行了评审。
2019年12月11日，海油安监办组织中国海油、中石油、中石化、6家海洋石油发证检验机构代表在上海召开评审会，对初稿完善情况进行评审。
海底油气开发生产平台的结构分析与优化设计海洋是我国的重要资源之一，尤其是海底油气资源。
随着人们对能源需求的不断增加，我国加大了海底油气勘探与开发的力度，这需要建造越来越多的海底油气开发生产平台。
本文将对海底油气开发生产平台的结构进行分析与优化设计。
一、海底油气开发生产平台的结构分析1. 概述海底油气开发生产平台分为浮动式和固定式两种。
浮动式的平台通过浮力来保持平衡，给海洋环境带来的影响较小，但建设和维护的成本比较高。
固定式平台则是通过桩基或吊挂等方式固定在海底，对环境的影响较大，但建设和维护的成本相对较低。
2. 浮动式平台浮动式平台是通过浮力来保持平衡的。
根据平台的浮力来源，浮动式平台又可分为单浮体式、多浮体式和半潜式。
单浮体式平台是最简单的浮动式平台，它的浮力来源只有一个浮体。
多浮体式平台则是通过多个浮体来保持平衡，这种平台的稳定性比单浮体式平台更好。
半潜式平台则是半浸入水中的，浮力来源大多为上部建筑物和部分浮体，这种平台比其他浮动式平台更稳定。
3. 固定式平台固定式平台是通过在海底上建造桩基或吊挂等方式固定的。
根据对于海底的影响程度不同，固定式平台又可分为浅水平台和深水平台。
浅水平台是建造在浅海区域的平台，垂直于海床，可以通过桩基或者海底吊挂等方式固定在海底。
与深水平台相比，它相对容易施工，但是受到气压、气泡和海浪等影响较大。
深水平台则是建造在深海区域的平台，需要通过各种技术手段将其固定在海底上。
与浅水平台相比，深水平台的气压、气泡和海浪等影响相对较小。
二、海底油气开发生产平台的优化设计在对海底油气开发生产平台的结构进行分析之后，我们可以针对性地进行优化设计。
下面是几点建议。
1. 优化平台结构在浮动式平台的结构设计中，应当尽量减小平台面积，提高平台的稳定性。
可以采用多个浮体的方式来设计平台结构，提高平台在海洋中的稳定性。
在固定式平台的结构设计中，则应当根据不同环境的情况，采用不同的固定方式。
海洋平台的结构疲劳寿命预测与优化设计研究第一章引言1.1 研究背景海洋平台是一种用于开展海洋工程活动的重要设施，包括石油开采、风电场建设等。
由于海洋环境的恶劣条件以及长期受到波浪、风力等外界作用力的影响，海洋平台的结构往往存在疲劳问题。
1.2 研究意义合理地预测海洋平台的结构疲劳寿命，并通过优化设计的方式延长其使用寿命，不仅能够提高平台的安全性和可靠性，还能够降低设施维护和更换的成本，对于海洋工程领域具有重要的意义。
第二章结构疲劳寿命预测方法2.1 疲劳损伤累积模型基于疲劳损伤理论，通过建立疲劳损伤累积模型，可以预测结构在不同载荷作用下的疲劳寿命。
常用的模型包括矿山方程、线性累积损伤模型等。
2.2 载荷频谱分析通过对海洋平台所受载荷的频谱分析，可以获取不同频率范围内的载荷作用情况，从而进一步推导出疲劳寿命的预测结果。
2.3 疲劳试验和监测通过疲劳试验和监测，获取结构在海洋环境下的疲劳性能数据，进一步验证预测模型的准确性，并进行修正和优化。
第三章结构优化设计方法3.1 结构参数优化通过对海洋平台的结构参数进行优化，如材料的选择、截面形状的设计等，可以减轻结构所受载荷的影响，提高疲劳寿命。
3.2 结构附加件设计通过添加附加件，如剪力墙、加强筋等，可以增加结构的刚度和强度，从而提高其抵御外界载荷的能力，延长疲劳寿命。
3.3 结构几何形状优化通过对海洋平台的结构几何形状进行优化，如减小结构的投影面积、改变结构的外形等，可以降低结构受到的波浪和风力作用，减少疲劳损伤。
第四章案例分析以某海洋平台为例，对其结构疲劳寿命进行预测和优化设计。
首先，通过疲劳试验和监测，得到该平台在海洋环境下的疲劳性能数据。
然后，应用疲劳损伤累积模型和载荷频谱分析方法，预测平台的疲劳寿命。
最后，基于结构参数优化、附加件设计和几何形状优化等方法，对平台进行优化设计，延长其疲劳寿命。
第五章结论与展望本研究通过疲劳损伤累积模型、载荷频谱分析以及疲劳试验和监测等方法，预测和优化设计了海洋平台的结构疲劳寿命。
第11卷第3期中国水运V ol.11N o.32011年3月Chi na W at er Trans port M arch 2011收稿日期：2011-03-01作者简介：刘超（5），男，中国海洋大学工程学院海洋工程系硕士研究生。
黄维平，男，中国海洋大学工程学院海洋工程系教授，博导，主要从事海洋工程结构物振动方面研究。
考虑短期海况的海洋平台疲劳寿命估算方法刘超，黄维平（中国海洋大学山东省海洋工程重点试验室，山东青岛266100）摘要：在考虑一年一遇海况基础上，考察了短期海况的出现对结构疲劳寿命的影响。
以南堡某导管架平台为例，对平台结构进行应力时程分析。
通过雨流计数法，分别计算得到仅考虑一年一遇海况时平台的疲劳寿命以及综合考虑一年一遇和短期海况时平台的疲劳寿命。
分析表明，在平台服役期间，短期海况的出现对结构的疲劳寿命具有较大影响，因此，在计算结构疲劳寿命时考虑短期海况的影响更加符合工程实际，这为今后的疲劳寿命计算提供了一种新的合理的方法。
关键词：短期海况；导管架平台；疲劳寿命中图分类号：TE 951.2文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）03-0069-03一、引言海洋平台在服役期间会受到诸如波浪和流等环境荷载的影响。
这些荷载对结构的作用具有往复性，从而产生累积损伤。
因此，在对平台结构进行设计以及剩余寿命分析时，必须考虑其疲劳性能。
目前，在对海洋平台结构进行疲劳分析时，普遍采用的做法是考虑一年一遇环境条件，对平台结构进行应力时程分析，得到该环境条件下的应力范围，根据S-N 曲线，使用Min er 法则计算出平台的累积损伤，从而得到其疲劳寿命[1]。
然而，随着最近几十年海洋环境的变化尤其是台风等偶然环境条件的频繁出现，使得平台在服役期内遭受短期环境条件成为可能。
根据国土资源部颁布的1989年~2009年《中国海洋灾害公报》统计结果显示，该平台所处海域附近每年出现4m 以上灾害性巨浪的天数为1天，个别年份出现灾害性巨浪的天数为3天。
海洋石油平台是海洋石油勘探开发的主要场所，具有造价昂贵、结构复杂以及技术先进等特点。
海洋石油平台需要长期在恶劣的海洋环境中工作，一旦出现安全问题将可能酿成严重的事故，给海洋石油企业带来巨大的经济损失，同时还可能对海洋环境造成污染。
现阶段我国一些海洋石油平台已经在海上服役多年，进入了服役中后期阶段，出于经济效益考虑，这部分石油平台还将会为继续使用较长的时间，在该过程中平台结构的安全性问题便更加突出。
为了保障海洋石油平台运行的安全稳定，如何对海洋石油平台的结构安全寿命进行评估以及采取何种维修方案，便成为海洋石油企业管理中需要重要考虑的问题。
一、海洋石油平台结构的安全寿命评估方法目前较为常用的海洋石油平台结构安全寿命评估方法有两种。
一是基于疲劳断裂力学控制的安全寿命评估法，该方法的认为任何结构均存在一定的缺陷，并且缺陷的特征与结构的环境、受载历史以及型式等均有密切关系，因此可以基于裂纹扩展规律以及断裂力学原理对海洋石油平台结构的疲劳寿命进行评估，并可以应用无损检测技术对评估结构进行检验。
这种方法的有点在于能够对各个使用阶段以及各种类型的平台结构进行评估。
二是基于S-N曲线的安全寿命评估法，该方法相对来说操作更加简单方便，但是其评估结果往往具有较高的离散性，主要应用于平台结构设计阶段的疲劳评估。
在具体应用过程中应该基于具体情况选择更为合理的平台结构安全寿命评估方法。
二、海洋石油平台结构的安全寿命评估内容海洋石油平台结构的安全寿命评估内容主要包括三个方面：一是对石油平台的安全情况进行评估，基于平台裂纹扩展规律以及加载历史对平台当前的安全性以及未来一段时间内的安全性进行评估；二是对石油平台上存在的主要风险点进行识别并基于风险的严重程度划分优先级，对于优先级高的风险点进行重点针对性评估；三是明确主要危险点是否进行修复的必要性以及能否修复的可能性，基于评估结果制定科学合理的维护计划。
一套系统完整的石油平台安全评估以及维修决策流程系统主要包括危险节点评估子系统、疲劳分析子系统、应力应变分析子系统、断裂力学分析子系统以及静强度评估子系统等。
阐述影响海洋石油平台导管架寿命的因素导管架结构长期服役在恶劣的海洋环境条件下，其安全性与服役寿命普遍受到风、波浪、潮流、海流、积雪、结冰、流冰、海底土质情况、地温、水温、气温、潮汐等因素的作用与影响，甚至这些环境荷载（主要是风、波、浪、流）成为决定深水导管架结构安全性与服役寿命的关键因素。
1 主要破坏形式海洋工程结构在环境载荷作用下所产生结构响应分刚体位移及弹性振动两大类，产生破坏形式主要有5种，分别为：极限强度破坏（构件在外载荷作用下最大应力σmax达到或超过了构件最大承载能力）、失稳破坏（构件所受压应力达到许用失稳压缩应力）、脆性破坏、疲劳破坏（在交变载荷作用下含裂纹构件的裂纹失稳扩展）、腐蚀破坏，其中断裂和疲劳以及腐蚀破坏三种破坏形式出现较多。
2 结构断裂导管架结构断裂容易发生的原因主要有以下五个方面：（1）采油平台导管架结构属于典型的焊接结构，那么在焊接过程中焊缝及近焊缝区产生一定尺寸和数量（如裂纹等）的各种类型缺陷将是无法避免的。
（2）其服役环境海域温度可能较低，如断裂预防对于服役于我国渤海海域的海洋工程结构就显得尤为重要，该海域大气温度在冬季可达-22℃左右（50年一遇）。
（3）在焊接接头部位很容易产生诸如热应变时效脆化，热影响区粗晶脆化，组织脆化（出现马氏体及M-A组元等脆性组织），遗传脆化，焊缝中氢、氧、氮等元素含量过高而引起的脆化等现象出现，导致焊接接头的低温韧性不容易保证。
（4）多轴的焊接拉伸残余应力严重地降低其抗脆断能力（一方面引起三轴拉伸应力状态，降低材料的韧性，另一方面叠加在工作应力之上，严重放大工作载荷）。
（5）随着工程不断向深海推进，海洋工程结构所使用的钢板厚度越来越大，如工作在200m左右水深的我国荔湾3-1的固定式海洋石油平台导管架的桩腿壁厚已达100mm厚，导致钢材的韧性降低。
（6）导管架结构复杂，存在高度应力集中的部位，如海洋石油平台导管架的K、T、Y节点部位。
固定式海洋平台结构风险评估及应用
本文针对国内在海洋工程领域风险评价研究的现状,以定量风险评估理论为基础,从极端海洋环境入手,分析了极端海况对平台的破坏情况,初步建立了固定式海洋平台结构风险评价理论框架,并以埕北12C井组平台甲板海水淹漫和整体失效为例进行了风险分析。
同时从人员伤亡方面来讨论了两种失效模式带来的后果,主要计算了个人风险和社会风险两类风险值。
在分析过程中运用了“非正态过程,具有不同相关性的多维随机变量联合概率随机模拟技术”,并对风险分析中存在的不确定性进行了分析,提出了新的建议。
本文工作主要包括以下内容: 以定量风险评估理论为基础,从极端海洋环境入手,对固定式海洋平台风险评价体系的建立提出了建议。
在此体系中充分考虑海洋环境对平台的影响及作用,将联合概率理论应用到风险评价中,并在求解失效模式的概率中采用了基于随机模拟技术的重点抽样法。
以埕北12C
井组平台为例,对平台甲板海水淹漫和整体失效情况进行风险分析,考虑了每次大风(或台风)过程中出现的最大波高及相应同时出现的风、流、风暴增水等环境因素,运用重点抽样法求解系统的失效概率。
同时分析了在此过程中存在的不确定性及其影响。
对两种失效机制引起的后果做了适当的分析。
本文运用DNV多年的统计资料,分别从个人风险和社会风险两方面计算了两种失效带来的人员伤亡情况,并以风险矩阵的形式给出不同风险值的风险区域,指出各种因素对风险值的影响,从而为结构设计提供了依据。
海上固定式导管架平台疲劳寿命评估及程序系统
柳春图;王维明;丁克勘
【期刊名称】《计算力学学报》
【年(卷),期】1997(014)003
【摘要】本文使用疲劳分析与断裂力为结合的方法，对海上固定式导管架平台结构的疲劳裂纹，从形成到扩展至其损伤容限或贯穿管壁厚的整个过程，进行了分析评估。
在４８６微机上构造了一个计算机分析程序系统，该系统除了具有通常的平台静，动强度计算外，可对平台的疲劳寿命，剩余寿命进行计算，当与平台在线裂纹监测系统组合后，可实施对平台结构剩余服役寿命的适时预报。
【总页数】5页(P342-346)
【作者】柳春图;王维明;丁克勘
【作者单位】中国科学院力学研究所;中国科学院力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U674.381
【相关文献】
1.不同标准在海上平台起重机疲劳寿命评估中的对比分析 [J], 王欣;杨智棕;冯超群
2.基于数字疲劳传感器的疲劳监测系统及寿命评估 [J], 蒋丰庆;胡明敏
3.海上平台在役桁架式吊机疲劳寿命评估研究 [J], 吴铦敏;颜廷俊;王东升;时均莲;李勇
4.固定式导管架平台的疲劳分析 [J], 伍义生
5.冰激海上风机基础结构疲劳寿命评估 [J], 郝二通; 李鹏飞
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经验交流Experience Exchange圔固定式海洋平台结构延寿研究欧阳雄(中海石油（中国）有限公司番禺作业公司，深圳518067)摘要：当前中国海域作业的部分油气生产平台陆续达到或已经超过原设计寿命，而目前油 价以及油气田预测产量的增加都促使原有生产设施继续服役。
这就需要对平台延寿使用进行细致的评估以控制其超期服役所带来的风险，而平台结构作为生产设施的基础，需要给予特别的关注。
本文综合概述了平台结构延寿评估的要求和方法，供中国海域油气田运营管理者参考。
关键词：海洋平台结构延寿R B I规范检测结构加强中图分类号：TE953 文献标识码：A DOI：10.13726/ki.11-2706/tq.2017.04.029.04Methodology for the Life Extension Assessment of Fixed Offshore PlatformsOUYANG Xiong(Panyu Operating Company CNOOC China Limited,Shenzhen518067, China) Abstract:Currently significant number of offshore platforms in China seas have reached or exceeded original design life,however,the current oil price and increase of the productivity of reservoirs cause the existing ageing facilities continue in service.Consequently,it is required to control the associated risk by a detailed assessment of platform life extension.As the base of the production facilities,offshore structures should be paid more attention during the life extension.This paper is intent to summarize the methodology and requirement for the assessment of life extension for ageing offshore structures and provide a reference for oil and gas field operations managers in China seas.Key words:offshore platform structural life extension;RBI;rules;inspection;structure reinforce0引言在过去20年里，海洋石油行业得到了快速发展，大量新设施得以建造，新的油气田不断的投产 出油，而几乎所有在产油气田都依托现有设施进行 了扩容增产；同时，一批始建于上世纪90年代前后 的生产设施则陆续达到或已经超过原设计寿命。
由于低迷油价的制约以及新技术的应用使得油田采收 率提高，促使油田管理者不得不考虑依托现有设施 延长油气田寿命来提高油田的经济效益。
如何延长 平台设施的使用寿命，并进行科学的管理以控制其潜在风险，就成了摆在油田管理者面前的现实问题。
海洋平台结构作为生产设施的基础，则需要给 予更加谨慎细致的针对延长使用寿命的适用性评估。
本文根据笔者长期的油田管理经验，结合辖区 油田平台结构的延寿管理实践，综合概述了油田设 施延寿评估的基本要求和方法，以期供业内同仁 参考。
海洋工程结构的完整性是油气生产中保持油气 产量、延长油气田开采寿命的最重要因素。
然而，由于平台结构长期暴露于恶劣的自然环境和巨大的作者简介：欧阳雄(1984-)，男，湖北天门人，工程师，本科，现主要从事海洋石油工程开发与管理工作。
技术生产载荷之下，并受到海水腐蚀的影响，结构腐蚀 及疲劳问题会直接降低平台的承载能力，增加平台 运营风险，威胁平台人员以及结构安全。
如何保证平台结构的完整性，在工程阶段一 般需要根据相关标准规范和程序进行可靠的设计； 而面对现有老旧平台时，根据最新设计方法进行评 估，大多数情况下则无法得到较好的解决方案。
依 照国际通用的工程设计标准设计能够保证平台在设 计寿命期间的安全，而当平台超过设计寿命超期服 役，原设计方法未必适合用于其能力评估，尤其是 针对平台服役带来的腐蚀以及疲劳引起的结构能力 退化问题。
所以，在决定是否对平台结构进行延寿 之前，必须对平台结构进行更加细致的评估以准确 掌握平台现状，识别平台结构的可靠性、完整性以 及平台生产带来的风险，进而制定相应的完整性保 障策略以应对延寿期的各种挑战。
1平台结构现状对于平台延寿评估，准确掌握平台当前状态尤为重要。
因此必须根据原始设计资料并结合检测， 对平台结构维持当前安全生产的能力进行状态评 估。
有关平台结构的状态评估内容，最少应考虑以 下几个方面：(1) 腐蚀和疲劳引起的结构退化对承载能力的影响；(2) 平台沉降引起的甲板上浪对平台安全的影响；(3)由历史改造造成平台载荷变化的影响；(4) 环境条件变化的影响。
为解决上述问题，需要对以下平台结构相关信 息进行细致的梳理：(1) 设计基础资料以及相应规格书；(2) 设计、建造以及安装的记录文件；(3) 平台建造完工图纸；(4) 检验维护历史记录；(5)目前条件情况[1]。
平台进入延寿期之前，一般还需要进行一次特 检深度的水上、水下结构检测，以验证平台的当前 状态，为平台延寿评估提供数据支持。
检测范围一经验交流Experience Exchange般应包括：(1)平台外观检验，包括核实应用于延寿评估的相关数据，如总体布置变化，重量分布等；(2) 平台沉降，冲刷情况；(3) 飞鹏区结构腐蚀情况，包括测厚；(4)其他水下区域腐蚀情况，如果出现可见腐蚀，需进行测厚；(5) 水下结构防腐系统工作情况；(6) 水上水下关键节点的详细目试检查；(7) 低于设计疲劳寿命的节点的NDT 检查等。
2规范规则变化的影响对于超期服役平台，设计标准通常并不适用于 在役结构的重评估[2]。
一般会存在设计阶段参照的规 范规则已经升版，造成不能完全满足当前强制执行 的规范规则的要求。
这样需要针对平台结构现状和 新的规范规则要求进行差异分析，并对识别出来的 差异进行风险评估以确定其带来影响，进而对这些 差异因素作出针对性的改进或控制措施以降低其带 来的风险。
目前，在役平台评估主要依据美国的API RP -2AWSD[3]、API RP 2SIM [4]和国际标准化组织的 ISO 19902[5]等标准[2]。
3确定接受准则一般可以根据法律法规要求，作业者公司运行风险控制原则，同时结合工业界的应用标准规范和 已经成熟的推荐做法制定接受标准。
各国可以根据 自己本国海域特点和实际情况，采取不同的规范和 标准。
例如：(1) 英国需要平台有详细的完整性管理计划；(2) 挪威需要对平台重新进行疲劳分析；(3) 美国需要对平台进行合规服役评估和风险分析。
接受标准的制定一般仅针对并应用于特定的海 域，不过需要提醒注意的是一般采用的接受标准折 减将导致平台失效的可能性较原设计升高，一般作 业者会根据自己油田的实际情况，如：剩余可开采 量，平台已使用年限、设计年限和还需使用年限， 剩余可开采量的开采方式等综合因素，来进行选择技术经验交流Experience Exchange可接受的风险以及适合自己的标准规范。
4结构能力重新评估为核实平台现有能力，预测平台未来状况，必 须重新进行细致的结构能力评估。
评估内容应参考 相关的规范标准，一般需要进行如下方面的评估：(1)在位工况能力评估；(2)地震工况能力评估；(3)疲劳评估；(4)极限强度评估。
经过上述设计水平的评估，可以有效识别出那 些不能通过应力校核的构件节点。
这些结构需要进 行进一步的细致评估来确定其失效模式和后果，例 如：进行极限强度评估，进而研究是否可以采取可 能的改善措施，如减小载荷，局部加强。
如果现有 信息不全，或准确性受到质疑，需要进行额外的敏 感性计算分析以确定其影响。
具体的详细评估以及 敏感性分析一般包括：(1)超应力节点的有限元分析；(2)低疲劳节点的杆件重要性分析；(3)海生物的影响分析；(4)桩基冲刷的影响分析；(5)腐蚀的影响分析；(6)平台结构防腐能力分析。
疲劳分析是用来确定剩余使用寿命的重要分析，能够为未来平台的运营检验和维护提出技术支 持，如检测节点只在重要节点进行选择[6]。
在实际 过程中，通常会面临老旧平台结构疲劳寿命很小的 情况。
在这种情况下需要考虑更加详细的疲劳计算，如考虑节点柔性的影响，详细计算应力集中系 数，断裂力学分析等。
具体的分析方法可参考API RP2A[3]第 17 章以及 N ORSOK-N006[7]的要求。
关于上面提到的结构杆件重要性分析，其实是 通过一系列的非线型倒塌计算，逐一模拟主要结构 杆件受损失效，通过计算所有不同杆件受损后结构 的剩余强度因子-RSRdamaged，然后与完整状态下 的极限强度因子-RSRintact做比值，这个比值可理解 为重要性因子：RIF= RSRdamaged/RSRintact RIF值越小，说明对应的杆件重要性程度越高。
这个参数可以作为规划检验计划（如RBI，基于风险的检验计划）的重要参考数据。
同时能够帮助平台的管理者直观的理解整个平台在极端情况下的冗余度情况。
5结构加强根据评估结果和平台结构的实际情况实际结论，为保证在延寿期的结构完整性，有可能需要对结构进行额外的改造和加强，或者采取一些减缓措施来减少平台负荷，或者采取某种手段来减缓缺陷的扩散，一般可采用如下几种手段来直接或者间接达到以上目的：(1)拆除不需要的设备，减小载荷；(2)清理海生物，减小波浪阻力；(3)钻孔防止裂纹发展，焊缝打磨，提高抗疲 劳能力；(4)结构构件更换；(5)构件加强，灌浆，节点打卡等方式[8]。
这些加强或改造必须经过详细的评估分析来确定其效果和影响。
6基于风险的检验计划针对老旧平台，考虑到其风险已经高于原设计状态，其检验与维护相比原服役期内的检验维护变的更加严格，平台结构延寿工作必须为未来平台维护管理建立一套合理的检验维护计划，包括，检哪里，检什么，如何检，什么时间检，以及如果检验有发现该如何处理。
这里推荐采用基于风险的检验（RBI)，其目标是对相关破坏发生的每个细节建立最低成本的检测计划[9]。
