海洋工程设计原理概述-自升式平台设计

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海洋平台结构作业——自升式海洋平台升降结构

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。

自升式海洋平台海水提升系统综合设计【文献综述】

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]。

一种新型的自升式平台海水提升系统的设计

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。

自升式平台介绍

海上钻井的起源
海上钻井的起源
自升式钻井平台(JACKUP)综述
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海上钻井的起源海上平台的基本型式自升式钻井平台的型式和设计自升式钻井平台建造数量和船型分布统计全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述平台的选型主要设计公司船型介绍
海上平台的基本型式
• 潜入式平台Submersibles • 自升式平台Jackups • Tender Assist Drilling (TAD) • 由常规船舶和方驳改建的平台 Conventional Ship and Barge Shaped Rigs • 固定式平台Fixed Platform Rigs • 半潜式平台Semisubmersibles • 极深水平台Ultra Deepwater Units
F&G L-780 Mod II
F&G JU 2000 SembCorp(BakerCDB Marine) "Korall"
CDB Corrall 6500
Baker Pacific 375
平台的选型
自升式钻井平台(JACKUP)综述
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海上钻井的起源海上平台的基本型式自升式钻井平台的型式和设计自升式钻井平台建造数量和船型分布统计全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述平台的选型主要设计公司船型介绍
自升式钻井平台(JACKUP)综述
2005年11月1日
介绍内容:
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海洋平台设计原理_第七章_自升式平台

2016/11
第七章自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.2 工作原理和结构组成
平台主体的平面形状
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第七章自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.2 工作原理和结构组成
三、升降装置
升降装置的功能是完成升降船和升降桩腿的工作，并在着底作业时保证平台固定位置，在拖航时保持桩腿固定位置。整个升降装置系统包括：
7.3 设计要求及环境条件
一、自升式平台操作程序与工况
操作程序；工况一：移航；工况二：放桩及提桩；工况三：插桩及拔桩；工况四：预压；工况五：站立工况。
2016/11
第七章自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.3 设计要求及环境条件
操作程序
非自航的自升式平台就位一般采用锚或拖轮；移位频繁的非自航自升式平台也有配舵桨，用于工地移位和助航；自航自升式平台利用自身配置的螺旋桨就位。
第七章自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.2 工作原理和结构组成
二、自升式平台的构成
升降装置
平台主体桩腿
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第七章自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.2 工作原理和结构组成
二、自升式平台的构成
平台主体（上船体）结构：平台主体主要提供生产和生活的场地，并在拖航或航行时提供浮力；桩腿结构：桩腿的主要作用是支撑平台在海上作业，并将平台所受的载荷传递给海底地基，桩腿的最下端还配置桩脚箱（或沉垫）；升降装置：是提升或下降桩腿或船体的装置，并在拖航时支撑桩腿和在升起时支撑平台；完成预定功能的作业设备，如：起重机、钻机；动力设备、供电设备、生活设备等。

海上自升式修井作业平台的设计探讨

４桩腿长度及升船高度的设计
电动齿轮条式升降装置的主要原理是利用电能带动齿轮４．１桩腿长度的设计的转动，使齿轮与平台的桩腿的齿条互相咬合，从而实现桩腿桩腿的长度设计是海上自升式修井作业平台设计的关键，的升降，这种方式升降效率高并且具有持续性的特点，但是其其桩腿的长度关系到平台能否升至海面进行正常作业，桩腿长依赖于复杂的变速机构，体积较大，对各种材料的要求比较严度设计公式如下：Ｌ＝ｈｌ＋＾２＋３＋４＋矗５＋６＋７格，一般用于深水自升式平台。在以上桩腿长度设计公式中，三代表所要设计的桩腿长２自升式平台的构成和型式选择度。２．１自升式平台结构的构成ｌ代表桩腿入土深度，桩腿入土深度与海底土壤状况、载自升式平台的结构构成主要有： ①桩腿：桩腿的主要作用荷、桩腿大小、整个自升式平台的结构型式有关；２代表最大就是完成平台整体的升降，使之能够上升到海面上，实现海上工作水深；３代表水面以上波峰高度；４代表平台底部到波修井作业； ② 平台：平台主要提供工作人员修井作业的工作场峰的高度；５代表平台型深；＾６代表固桩架的高度；７为余地和日常生活场地，并且在迁航的过程中提供稳定的浮力，保量，根据桩腿结构以及桩节距确定的富余高度。由此可见，以证迂航的顺利； ③ 固桩结构：顾名思义，固桩结构就是将桩腿与桩腿的长度要综合多方面因素进行考虑。平台牢牢的固定在一起，形成一个整体，这样平台所承受的载４．２升台高度的设计荷就能通过桩腿传达到海底地基上，固桩结构主要包括固桩在进行海上修井作业时，要保证作业正常，平台应上升一块、固桩架等设备ｕ。定高度，这个高度成为升台高度，升台高度应充分考虑作业海２．２平台结构型式的选择域、季节以及海面状况等自然因素，还应考虑波峰以及波峰距平台型式的选择主要有以下几个依据： ①根据工作水深进平台底部的高度。行选择：如若工作水深较深，应选择桁架式桩腿，如若水深较浅

海洋平台设计原理_第三章_海洋平台总体设计

舾装设计
总体设计
轮机设计
电气设计
专业分工与联系
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第三章海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.1 平台设计概述
继承和创新
设计方法与思想
已存在很多案例，可供参考；技术进步，材料、机电设备、信息技术等；新增功能要求，条件变化将会有新的需求； “规范”发生变化，这是社会进步的必然产物； “兼蓄并融”和“集思广益” 。
建立在结构力学、弹性理论、水动力等基础理论和现代计算技术的分析方法上，结合平台结构具体情况，根据给定的环境条件和设计工况进行强度计算。
海洋开发带来新的需求，根据预定的功能需求，可复合多种类型的平台或船舶来进行复合创新设计。
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第三章海洋平台总体设计
23
上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平台型式的选择；功能规划；总布置设计；主要要素；重量重心；舱容、可变载荷；总体性能；动力配置；协调其它专业，等等。
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第三章海洋平台总体设计
9
上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
“渤海5号”自升式平台
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第三章海洋平台总体设计
10
上海交通大学本科生课程
自
上部平台的形状；
升
式
桩腿的数量；
平台
是否设桩靴；
结构
桩腿型式；
型
升降方式；
式
选
等等。
择
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第三章海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平台结构型式选择

船舶概论第五章：海洋平台设计(海洋平台介绍)

FPSO
FPSO
FPSO
FPSO的主要功能有：
原油生产和污水处理
在FPSO主甲板以上，可根据生产工艺的要求设置生产甲板。生产甲板就相当于一座陆地处理厂，在生产甲板上设置油气生产和污水处理所不可缺少的设备，如加热器、分离器、冷却器、污水脱油装置、压缩机、输送泵、安全放空装置等，以及为生产需要的其它配套设施。处理合格的原油进舱储存；处理达标的生产污水直接排海或作为油田注水的水源；分离出来的天然气作为发电机和加热锅炉的燃料，或输送到陆地供客户使用。
各种平台的特点（续9）
3、张力腿式平台
张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索链产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。一般来说，半潜式平台的锚泊定位系统，都是利用锚索的悬垂曲线的位能变化来吸收平台在波浪中动能的变化。悬垂曲线链的特征之一是链的下端必须与水底相切，以保证锚柄不会从水底抬起，这样就可保证锚的抓力。张力腿式平台也是采用锚泊定位的，但与一般半潜式平台不同，其所用锚索是绷紧成直线的，不是且悬垂曲线的，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。用的锚是桩锚（即打入水底的桩作为锚用），或重力式锚（重块）等，不是一般容易起放的转爪锚。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力可依靠锚索向下的拉力来补偿，且此拉力应大于波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。
FPSO本身就是一艘大型的船舶，可以有舵，能自航，也可以无舵，靠拖航就位。该装置通过固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上，可随风浪和水流的作用360°全方位地自由旋转。
FPSO
FPSO通常与采油平台或海底采油系统组成一个完整的采油、原油处理、储油和卸油系统。
工作原理：通过海底输油管线接受从海底油井中采出的原油，并在船上进行处理，然后储存在货油舱内，最后通过卸载系统输往穿梭油轮(Shuttle Tanker)。

自升式平台

此外，荷兰Huisman公司发展出概念新颖的旋转型悬臂梁，它通过径向与环向滑轨实现移动，有与X—Y悬臂梁类似的可移动范围内均匀的可变载荷，但目前型号的旋转型悬臂梁的可变载荷没有X—Y悬臂梁大，但旋转型悬臂梁可以在甲板上抬高，可以增加甲板的可用面积。
（2）平台船体设计技术自升式钻井平台的船体采用模块化设计与施工，加大甲板主尺寸和作业面积，增大可变载荷和钻井物资储放能力，延长在偏远恶劣海域作业的自持力。将平台生活区移到船艏，采用挑出式与包络式设计，既可减少悬臂梁钻井作业发生事故时，对船员造成的伤害，也可以腾出甲板中部空间给作业堆料。另一方面，悬臂梁悬挑作业时，会将平台整体重心往船艉移动。平台生活区的前移，可以减少平台重心的后移量，减少左舷与右舷桩腿轴力的增加量。（3）桩腿技术新一代自升式钻井平台多采用超高强度钢、大壁厚、小管径壁厚比的主弦管与支撑管，以减小水阻力与波浪载荷。一般采用具有高强度、高刚度的“X” 与逆“K”型管节点，并减少节点数量。在逆“K”型水平撑管上多采用叠加式节R.G.勒托诺
随着材料、设计与建造水平的不断进步，自升式钻井平台的工作水深不断提高 (图3)。
2003建成的Rowan“波勃.帕尔麦号”( Bob Palmer ) 是 Le — Tourneau公司的“ Super Gorilla XL”设计型号，它创下了在墨西哥湾 168m(550ft)水深工作记录，总高度约273 m，已达到金茂大厦总高度的2/3 。据 RIGZONE网站统计，到 2 0
为尽快形成我国自主研发的海洋工程装备标准体系，推动自主研发设计能力快速提高，2011年，经上海市质监局推荐，上海外高桥申报承担的海洋工程装备－自升式钻井平台国家综合标准化示范项目正式获得国家标准化管理委员会批准。项目建设周期将持续到2015年12月。

海洋平台——自升式

桩脚的下部结构称为桩底端部结构或桩脚端部结构，主要根据海底地貌、土质情况设计各种形状的结构形式。
桩脚端部结构的主要形式有桩靴和沉淀。
桁架式桩腿
桩腿下端部结构形式
桩靴结构
沉淀结构
（结固合定式式结）构
（结固合定式式结）构
升降机构
升降装置常用的有电动液压式和电动齿轮条式。
主体桩腿升降装置
主体结构
从形状上分有三角形、矩形、五角形等。
自升式平台横剖面结构（矩形）
自升式平台中纵剖面结构（矩形）
上甲板平面结构
桩腿结构
桩腿的作用主要是在平台主体升起后支承平台的全部重量，并把载荷传至海底。
桩腿一般要承担传递轴向载荷、水平载荷、弯曲力矩和升降过程中的局部载荷。
Harbin Engineering Universityyour attention!
电动液压式升降机构是利用液压缸中活塞杆的伸缩带动环梁（或横梁）上下运动，用锁销将环梁（或横梁）和桩腿锁紧使桩腿升降。
电动齿轮齿条式升降装置由电动机经过减速机构带动齿轮转动，使齿轮与桩腿上齿条啮合而完成平台主体与桩腿的相对运动。
电动液压式升降机构
电动齿轮齿条式升降
桩腿结构有独立式桩腿，有沉垫式桩腿，也有混合式桩腿。独立式桩腿的形式可分为壳体式和桁架式两类。
带有齿块的圆形壳体式桩腿
带有销孔的圆形壳体式桩腿
带有销孔的圆形壳体式桩腿
方形齿条壳体桩腿
圆形齿条壳体桩腿
桩脚端部结构
桩腿实际上是指桩脚的上部，也称桩身，这一部分要考虑强度和与升降机构的配合。
缺点：桩腿长度有限，最大工作水深在120m左右，否则桩腿升高对稳性和平台强度有很大的不利影响。

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