海洋平台设计原理_第七章_自升式平台

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]。

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。

海洋平台设计原理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。

毕业论文自升式海洋平台设计方案评价体系研究Research on the Software of Jack Up Estimation独创性说明作者郑重声明：本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得南通航运职业技术学院或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：南通航运职业技术学院毕业论文摘要二十一世纪是海洋的世纪，目前，由于海洋存在大量的石油和天然气，为了适应能源的需求，全世界很多国家都致力于海洋平台的研究。

欧美的一些国家对海洋平台的研究已经有一段历史，而我国对海洋平台的设计研究却还处于一个起步阶段。

因此，本文就海洋平台的一些性能校核结合相关的规范作出了一定的研究，并将其中的一些部分进行了软件实现。

由于世界各大船级社提出的对于海洋平台设计建造的相关规范不尽相同，所以能否提出一种通用性的设计标准，一直是长期以来大家所关心的话题。

根据可查阅的文献资料，目前国内还没有提出一种适合于自升式海洋平台的评价软件。

在实际的设计过程中，由于需要对一些参数进行修改，每一次的改动，都需要对其重新进行性能等方面的校核，如果进行手工的运算，那就需要付出很大的工作量，基于以上因素的考虑，如果有一种通用的标准并且将其程序化，那就可以大大减少平台设计人员的工作量，本文的第一部分就是对SNAME组织提出的一套海洋平台的评价体系做出了研究，并且对其中的桩腿强度、抗倾稳性、抗滑稳性的校核部分进行了软件实现。

常规船舶由于其长宽比比较大，所以在校核稳性的时候通常只考虑到横稳性，而将纵稳性忽略。

而海洋平台的长宽比则相对比较小，因此在考虑稳性的时候，如果只考虑到一个方向的稳性，那计算的结果将将会不准确，而目前国内平台的稳性校核，基本都是按照单一的倾斜方向进行校核的。

文献综述船舶与海洋工程自升式海洋平台压缩空气系统设计前言：2008年金融危机爆发，全球石油需求下降，油价大幅下跌。

在资金短缺和利润空间下降的压力下，石油公司逐步缩减了海洋油气上游投资，海洋钻井作业量大幅减少，从而导致许多浅水及中深水钻井平台闲置，日费率相应下降。

同时，新一轮建造平台的高峰加剧了这种市场低迷的情况，并加快了平台的更新换代。

随着油价的回升，各大石油公司加大了海洋油气上游投资的力度，浅海和中深海平台市场出现回暖的迹象。

深水钻井平台受金融危机影响较小，市场需求一直保持旺盛。

适合深水、超深水和极地等恶劣环境的钻井平台是未来海洋钻井平台市场发展的一个主要趋势。

我国在这方面的钻井装备水平仍比较落后，适合深海和极地钻井平台的工艺技术仍处于起步阶段，应充分发挥后发优势，适时进入深海、超深海和极地油气勘探开发领域。

而自升式钻井平台就是目前世界上广泛采用的海洋钻井装备之一，主要是在滩涂和浅海区域作业，近年来，自升式钻井平台的建造量逐年增加，我国在海洋钻井平台的设计、建造、检验和科研方面都迫切需要发展，特别是在海洋钻井平台的基本(技术)设计上，我国在独立设计方面尚有一定的差距，大多依靠外国设计技术。

因此，开展上述相关方面的研究工作，是提高我国海洋结构物设计制造能力的需要，也是提高海洋平台设计国际竞争力的需要，这对于我国海洋资源的开发和我国海洋工程事业的发展都具有重要意义。

其中压缩空气系统是一个相对独立而又非常重要的系统，它是海洋平台的重要动力气源，在海洋平台的各个相关联的系统部位中起着至关重要的作用。

本平台的压缩空气系统主要包括空压机橇块、柴油机驱动空压机、空气瓶、起动空气瓶、应急空气瓶。

通过本系统，可有效保障平台的动力气源，消防安全，生活、生产、清洁需要。

正文:压缩空气系统是平台系统中的关键设备，要让它既能发挥应有作用又合理，必须通过周密的设计来满足应用上的特殊需求。

为了选择高效率的优化设计，须将5个基本因素考虑到设计中。

2023《海洋平台设计》课件contents •海洋平台设计概述•海洋平台的设计与建造•海洋平台的类型与结构•海洋平台的上部结构与设备•海洋平台的性能与安全•海洋平台的未来发展与挑战目录01海洋平台设计概述海洋平台是固定在海洋中的结构物，用于支撑和承载海上设施和海上作业，如海上石油钻井平台、海洋观测平台等。

海洋平台定义海洋平台具有结构复杂、设计难度大、建造技术要求高、使用环境恶劣等特点，需要具备较高的安全性、可靠性、耐久性和经济性。

海洋平台特点海洋平台定义与特点海洋平台的应用范围用于支撑和固定海上石油钻井平台、采油平台等设施。

海上石油工业海洋工程海洋资源开发科研与观测用于海上风电、潮汐能、海洋能等新能源设施的开发和建设。

用于海底矿产资源开发、海洋渔业等。

用于海洋科学研究、海洋观测和监测等。

早期的海洋平台多为木结构，由于材料强度和可靠性不足，使用寿命较短。

海洋平台的历史与发展早期海洋平台随着技术的发展，现代海洋平台多采用钢结构或混凝土结构，提高了平台的强度和耐久性。

现代海洋平台未来海洋平台将更加注重环保、节能和智能化，采用新能源和新技术，提高平台的自适应能力和自动化水平。

未来海洋平台02海洋平台的设计与建造详细设计对概念设计进行深化和完善，考虑结构分析、设备选型、材料选用、制造工艺等方面的细节问题，形成详细的平台设计方案。

概念设计根据项目需求和工程条件，进行概念设计方案制定，包括平台类型选择、结构形式和尺寸确定等。

辅助设计利用计算机辅助设计软件进行建模、分析和优化，提高设计质量和效率。

海洋平台的设计根据平台设计方案，制作各种预制构件，包括钢构、桩基、导管架等。

预制构件制作海上安装调试与验收将预制好的构件运到海上，按照设计方案进行安装和连接，形成完整的海洋平台。

对已建好的海洋平台进行调试和验收，确保平台性能和质量达到预期要求。

03海洋平台的建造0201改造升级对现有平台进行改造升级，提高平台性能和安全性，满足新的工程需求。

王弈作于2013、10、14转用请注明出处。

目录1 2 3 4海洋平台定义及其分类自升式平台定义、起源及简介国内、国外自升式平台发展情况主要设计公司海洋平台:为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。

　各类平台的适用范围•固定式平台整体稳定性好，抗风暴的能力强。

缺点是机动性能差,一经下沉定位固定。

•桩基平台属钻井、采油平台,工作水深一般在十余米到200米的范围内（个别平台超过300米）,是目前世界上使用最多的一种平台。

•张力腿式平台及拉索塔式平台是两种适合于大深度海域（200米以上）的平台结构。

是近年来发展起来的新结构型式，但仍处于研究试制的阶段。

各类平台的适用范围•坐底式平台特别适合于浅海(10米左右及岸边的潮间区)油田的钻井和采油工作。

•自升式平台和半潜式平台主要是供钻井之用，当油田的规模很小而又不宜设置固定式平台时，也可做采油用。

活动式平台整体稳定性较差，对地基及环境条件有一定的要求。

自升式平台由平台机构、桩腿和升降机构以及生活楼等组成。

一般无自航能力。

工作时桩腿下放插入海底，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。

完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，由拖轮拖到新的井位。

自升式海洋平台，英语为Jack-Up。

为什么不叫Jack-Pan？！19世纪50年代初，美国人R.G.Letourneau对于海洋石油开采平台，提出了全新的设计理念：Jack up。

其目的是为了满足到比坐底式钻井平台更深更远的海洋里去。

老布什带小布什一起参加了交付仪式人类为什么会想到大量做自升式海洋平台这个东东呢？1973 年～1974年和1979 年～1980 年的两次石油危机,促使大量资金投入岸外海事业,掀起一股发掘新油田和钻油的热潮。

其后20 年间,国际油价维持在每桶18 美元左右,接近当时海洋石油开发的成本价。

至1990 年代末,全世界82 家建造钻井平台的船厂有74 家关闭,只剩8 家营运。

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。

海洋平台设计原理复习一、思考题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。

各类型的优缺点有哪些？1）固定式平台（导管架平台、重力式平台）：优点一一整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强。

缺点一一机动性能差，较难移位重复使用。

2）活动式平台（坐底式平台、自升式平台、半潜式平台、钻井船、FPSO：优点一一机动性能好缺点——整体稳定性较差，对地基及环境有要求。

3）半固定式平台（张力腿式平台、Spar平台）：优点——适应水深大，优势明显。

缺点——较多的技术问题有待解决。

2. 海洋平台设计所涉及的关键技术问题有哪些？各关键技术的必要性及其可采用的研究方法？1）总体布置与优化设计研究2）环境载荷研究3）平台极限承载能力研究：必要性一一评价平台的安全性、强度储备、优化研究方法——试验方法、数值方法4）平台稳性研究：必要性一一研究海洋平台支撑在海底的抗倾覆能力研究方法一一规范校核（CCS ABS）软件分析（NAPA ANSYS）5）关键结构或节点的疲劳性研究：必要性一一结构疲劳影响结构使用寿命，要考虑海洋环境和波浪载荷作用，能判断易疲劳部位，优化结构并预测结构寿命。

研究方法——疲劳试验、疲劳仿真6）平台模块化技术研究：必要性一一便于安装、拆装改造、达到多功能要求，主要设计模块化结构的联接方式并分析联接结构的动、静态响应。

研究方法一一疲劳性能试验、计算分析7）焊接工艺与结头韧性评定技术研究：必要性——焊接接头韧性不足会导致焊接结构破坏，因此需优化焊接工艺。

研究方法——CTOD试验、数值仿真（CTOD指的是裂纹体受到张开型载荷后原始裂纹尖端处两表面所张开的相对距离，CTOD值得大小反映了裂纹尖端材料抵抗开裂的能力）8）振动、噪声预报与控制研究必要性一一振动噪声会使结构疲劳、影响健康研究方法——振动分析、噪声预报9）平台碰撞分析和防撞技术研究必要性一一平台碰撞会威胁平台安全，该技术主要研究防护装置的设计研究方法——模拟碰撞场景，分析结构响应以上关键技术问题的研究方法主要都是规范校核、 软件分析、数值分析、试验分 析这几种3. 平台设计荷载的种类？并列举各个种类所包括的荷载。