海洋工程设计原理概述-自升式平台设计

常见自升式海洋平台升降结构对比分析班级：学号：姓名：目录一、自升式平台简介 (3)二、现有常见升降结构 (4)1、圆柱型桩腿一单环梁液压升降装置 (4)2、方壳型桩腿—双环梁液压升降装置 (6)3、桁架型桩腿一齿轮齿条升降装置 (7)三、升降系统的对比 (8)1、桩腿结构形式对比 (8)2、触底形式对比 (9)3、升降装置对比 (10)4、动力源对比 (11)一、自升式平台简介自升式平台是一种海上活动式钻井装备，目前是我国海洋石油勘探中使用最多的一种钻井平台，由于其作业稳定性好和定位能力强，在大陆架海域的油气勘探开发中居极其重要的地位。

自升式平台主要由平台主体、桩腿、升降锁紧装置、钻井装置(包括动力设备和起重设备)以及生活楼(包括直升飞机平台)等组成。

平台在工作时用升降装置将平台主体提升到海面以上，使之免受海浪冲击，依靠桩腿的支撑稳定的站立在海底进行钻井作业。

完成任务后，降下平台主体到海面，拔起桩腿并将其升至拖航位置，即可拖航到下一个井位作业。

因此，支撑升降系统的结构对自升式海洋工作平台的安全有着至关重要的作用。

自升式平台的工作状态如图一所示。

图一二、现有常见升降结构支撑升降系统作为自升式平台中的核心部分，在平台的设计建造中历来受到高度重视，其性能的优劣直接影响到平台的安全和使用效果。

最常用的升降装置是齿轮齿条式和顶升液压缸式。

具体可见下表壳体桩腿是封闭型桩腿，其桩腿截面有圆形和方形两种形式；桁架式桩腿截面有三角形和四方形两种形式。

不同截面形状的桁架式和壳体式桩腿与不同类型的升降驱动方案相互组合，衍生出多种能够实现升降平台功能的支撑升降系统类型。

1、圆柱型桩腿一单环梁液压升降装置销子、销孔和项升液压缸是一种升降装置。

系统原理图如图二。

图二每一桩腿有两组液压动作的插销和一组顶升液压缸。

当装在环梁上的一组环梁销插入到桩腿的销孔中时，一组顶升液压缸的同步动作即可使环梁及销子带动桩腿(或平台主体)升降一个节距，然后进行换手：将锁紧销推入到桩腿的销孔中，退出环梁销，液压缸和环梁复位，下一个工作循环开始。

文献综述建筑环境与设备工程自升式海洋平台海水提升系统综合设计1 引言众所周知，海洋中生存着千百万种的海洋生物，包括各种各样的微生物、海洋植物和海生生物。

这些生物中有上千种会给海洋设施带来危害，特别是在海下3～40米处的海水层，更是海洋附着生物生存繁殖的天堂，对于海洋平台，它们就会随着海水的取用，附着于平台各个用水管系中，并分泌出酸性物质，造成管路堵塞与腐蚀，直接影响着平台的生产、生活正常运行。

在海洋平台海水提升系统综合设计过程中，为达到节能降耗目的，将以往的大型风冷机组全部改设为海水冷却，这些设备包括四台主发电柴油机组、一台中央空调机组和一台冷冻机组，要求海水管系所供应的海水清洁无污，任何一条管系若发生堵塞，都可能严重影响到冷却机组正常生产工作，甚至造成平台停产，因此，本平台的防海生物系统设置显得尤为关键。

2 常用防海生物的方式通常防海生物的方法有三种，包括机械法、物理法及化学法：（1）机械法，即为定期对海洋设施进行机械清洗的方式。

（2）物理法包括：①电解法，②超声波法，③辐射法。

（3）化学法包括：①通氯气，即用氯气来毒杀海生物的方式；②低表面能材料，在需保护层面覆盖一层低表面能材料，使海生物不宜附着于表面上；③保护涂层，即用保护涂层防污（涂料中添加有杀生剂、防霉剂等海生物毒素）[1]。

上述三种方法中，机械法在海上操作不易进行，且耗资较多；化学法对水资源污染严重，且水源不能充分利用，而物理法能有效弥补以上两种方法的缺陷，因此，在实际操作过程中，采用较多的是物理法中的电解法，该方式又主要分为电解海水法和电解铜、铝法。

3电解法原理及特点3.1 电解海水防海生物法电解海水法，即通过电解海水来达到防海生物目的。

海水中含量最多的是以氯化钠为主的盐类物质，其中氯离子在海水中含量最高，其浓度占19％左右，氯化钠与氯化镁占总盐度88.7％左右。

电解海水防海生物装置采用镀铂钛电极或特制的电极将海水电解，产生次氯化钠、次氯酸及氯气，这些强氧化剂可杀死海生物的幼虫及孢子，达到防污染目的[2]。

基金项目：2020 年广东省海洋经济发展( 海洋六大产业) 专项资金项目( 粤自然资合[2020]023 号)作者简介：石保国（1985-），男，工程师。

主要从事船舶设计工作。

袁亚文（1983-），男，工程师。

主要从事船舶建造管理工作。

收稿日期：2019-10-26一种新型的自升式平台海水提升系统的设计石保国，袁亚文，苏福星，黄江峰，刘海臣（中船黄埔文冲船舶有限公司，广州 510715）摘 要：本文提出了一种新型自升式平台海水提升系统的设计方案：利用自升式平台的升降系统，通过桩腿桩靴的升降直接带动海水提升泵，替代海水提升泵塔和海水提升软管绞车。

关键词：自升式平台；升降系统；海水提升系统；海水提升泵中图分类号：U663.31 文献标识码：ADesign of Seawater Lifting System of Jack-up PlatformSHI Baoguo, YUAN Yawen, SU Fuxing, HUANG Jiangfeng, LIU Haichen( CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co., Ltd., Guangzhou 510715 )Abstract: Based on the introduction of the conventional design scheme of the seawater lifting system of the jack-up platform, this paper puts forward a new seawater lifting design scheme: the jacking system of the jack-up platform can directly drive the seawater lifting pump through the lifting of pile legs and pile boots, which can replace the sea pump tower and the seawater lifting hose winch.Key words: Jack-up platform; Jacking system; seawater lifting system; Seawater lifting pump1 前言自升式平台作为进行海洋资源开发与项目工程维护的重要装备，在海洋能源开发中占据重要地位。

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（Spa）:张力腿式平台（TLP2）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。

文献综述船舶与海洋工程自升式海洋平台海淡水系统设计前言我国是一个陆海兼具的国家，海洋资源丰富，海岸线长达1.8万公里，居世界第四。

根据国际法和国际条约的有关规定，我国临海和内海面积分别为38万平方千米和7.7万平方千米。

近些年来，随着经济的高速发展，各地区更加关注海洋资源的开发和利用。

但是由于石油进口数量的不断增长，对外依存度的持续提升，使能源安全成为了中国经济持续稳定发展的首要考虑因素。

要实现能源安全的最可靠保证，就是拥有自己的能源产地。

然而我国的现实情况却是这样的：陆上含油气盆地中的主力油田大部分已经被开采了超过30年，绝大多数油田原油采出程度高达70%，进一步扩大产量的空间十分有限。

因此，我们开发油气的目标就应该由内陆转向广阔的海洋了。

开发海上石油，必然会使开发海上石油的装置即各种海洋石油钻井平台得到迅速发展。

我国正处于第十二个五年计划，海洋发展正是我国在“十二五”期间的重中之重。

我国必将迎来一个海洋石油开发的高峰期，对海上钻采设备的需求量也必将日益增大，海洋石油装备国产化是必由之路。

随着国外众多石油公司加入国内近海水域油气资源的开发，对海洋钻采平台及多种类型的海洋工程船、补给船的需求量日益加大。

世界著名的海洋油气工程研究咨询机构道格拉斯-威斯伍德公司（DW公司）指出，未来5年全球海洋油气工业将投资1890亿美元在遍及全球的海洋上建立15000个油气勘探和开采井，其中有45000个勘探井，投资750亿美元；10500个开采井，投资1140亿美元。

预计在“十二五”期间，建造作业水深在120米以内的移动式、自升式钻井平台完全符合国内外海洋油气勘探开发的需要，具有良好的市场前景。

在海洋钻井平台进行钻井作业时，由于远离内陆，淡水资源稀缺，必然要求携带一定量的淡水，然而平台或者船舶所装载的淡水过少，会严重威胁船员的生命和平台部分机械的运行，装载淡水过多，则又会影响到航行或者作业过程中的船只性能。

所以所有的海洋平台或者远洋船只都配备有海水淡化装置，以解决生活所必需。