第二章

海洋工程類型主要內容：1海洋石油鉆探與生產裝置2船舶分類

第二章海洋工程類型2.1海洋石油鉆探與生產裝置

一、概述海洋平臺是在海洋上進行鉆井與采油作業的海洋工程結構。船舶工程與海洋工程的差別：海洋工程是以一定時期固定于某一水域進行專業活動（如鉆探、采油）的工程技術問題。船舶工程是以船舶的航運活動為主要對象的工程技術問題。海洋石油鉆探與生產所需平臺主要有鉆井平臺和生產平臺。在鉆井平臺上設置鉆井設備，在生產平臺上設置采油設備。平臺與海底井口有立管相通。平臺形式有三邊形、四邊形或多邊形。平臺上設有上下兩層甲板或單層甲板，以供安裝、儲存鉆井或采油設備用。TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)Drillingcapability

平臺發展材料方面，從木質平臺——鋼質平臺類型方面，從固定式平臺——移動式平臺

固定式平臺：對惡劣環境適應性強；不利于拆除搬遷，水深增加后不經濟移動式平臺：適合深水，利于拆除搬遷；部分平臺對惡劣環境適應性弱二、海洋平臺的分類1、按運動方式，可分為固定式與移動式兩大類海洋平臺固定式*移動式樁基式（鋼質樁基導管架平臺）重力式浮式接地式順應式船式*d半潛式*d坐底式*d自升式*d獨立腿式沉墊式牽索塔式張力腿式二、海洋平臺的分類*：我國主要類型平臺d：通常為鉆井平臺2、按功能，海洋平臺的分類有鉆井平臺、生產平臺、生活平臺、儲油平臺等。

TensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLPTopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)Drillingcapability

3.1鉆鉆井平平臺海洋鉆井井的目的的是了解海海底地質質構造及及礦物儲儲藏情況況，這項項工作通通常是由由鉆井平平臺來完完成的。。三、平臺臺特點海上鉆井井的設備備相當復復雜，包括井架架(又稱鉆塔塔)、提升設設備、轉轉動系統統、泥漿漿循環系系統、動動力系統統、井口口系統、、封井系系統、水水下鉆井井設備的的控制操操作系統統、運動動補償系系統等。。因為海海上鉆井井要受到到風、浪浪、流的的影響，，所以比比陸上鉆鉆井要復復雜得多多。鉆井井平平臺臺的的發發展展注：：1.適適應應各各種種海海況況的的海洋洋鉆鉆井井平平臺臺與陳陳舊舊落落后后的的海洋洋鉆鉆井井技技術術之間間的的矛盾盾，是是推推動動海海洋洋鉆鉆井井平平臺臺發發展展的的動動力力之之一一；；2.半潛潛式式鉆鉆井井平平臺臺的的缺缺點點：投投資資大大、、維維持持費費用用高高，，需需有有一一套套復復雜雜的的水水下下器器具具，，有有效效使使用用率率低低于于自自升升式式鉆鉆井井平平臺臺。。3.鉆鉆井井平平臺臺又又有有新的的型型式式出現現：：張張力力腿腿平平臺臺和和““Spar””。。4.科學學在在進進步步、、時時代代在在發發展展，，海海上上鉆鉆井井技技術術也也在在飛飛速速發發展展。。人人們們現現在在已已向向更深的海海域進軍，無無論是鉆鉆井井深深、鉆井井水深、、鉆井效效率都有有新的世世界紀錄錄出現。。1、坐底式式鉆井平平臺坐底式鉆鉆井平臺臺是早期期在淺水區域域作業的一種移移動式鉆鉆井平臺臺。組成：平臺分本本體與下下體，由由若干立立柱連接接平臺本本體與下下體，平平臺上設設置鉆井井設備、、工作場場所、儲儲藏與生生活艙室室等。特點：鉆井前在下下體中灌入入壓載水使使之沉底，，下體在坐坐底時支承承平臺的全全部重量，，而此時平平臺本體仍仍需高出水水面，不受受波浪沖擊擊。在移動動時，將下下體排水上上浮，提供供平臺所需需的全部浮浮力。工作水深：：60m以內。不足：工作水深不不能調節，，愈深則所所需的立柱柱愈長，結結構愈重愈愈不經濟，，而且立柱柱在拖航時時升起太高高，容易產產生事故。。對海底地地形和土壤壤基礎有一一定要求，，適應性不不強。已日日漸趨于淘淘汰。我國“勝利二號”步行坐底式式鉆井平臺臺2、自升式鉆鉆井平臺組成：一個上層層平臺和數數個能夠升升降的樁腿腿工作過程：移航時樁樁腿升起，，至井位后后，船體升升高作業，，樁腿下降降插入海底底。適用水深與與海底條件件：60m-100m，硬土區、、珊瑚區、、不平整海海底優點：適用于不不同海底土土壤條件和和相對較大大的水深范范圍，移位位靈活方便便，便于建建造，因而而得到了廣廣泛的應用用。目前，在海海上移動式式鉆井平臺臺中它仍占占絕大多數數。不足：水深愈大大，樁腿愈愈長，結構構強度和穩穩性愈差。。樁腿加長長時，下水水受波浪力力大；拖航航時穩性差差，受風力力大。樁腿腿入泥太深深，泥底滑滑動會造成成平臺傾斜斜。要求：自升式鉆鉆井平臺既既要滿足拖拖航移位時時的浮性、、穩性方面面的要求，，又要滿足足作業時穩穩性和強度度的要求，，以及升降降平臺和升升降樁腿的的要求。井架在平臺臺尾部－懸懸臂型獨立腿式：：平臺、樁腿腿、樁靴樁靴，壓應應力約移位前必須須知道新井井位的容許許壓應力，，以便加大大支撐面積積，減小插插入深度。。適用海底條條件：硬土土區、珊瑚瑚區、不平平整海底沉墊式：平臺、樁腿腿、沉墊沉墊將各樁樁腿連在一一起，增大大支撐面積積，減小支支撐壓應力力，減小插插入深度。。拖航時沉沉墊提供浮浮性和穩性性。沉墊四周的的裙板防止止周圍泥土土掏空。適用海底條條件：適用用于泥土剪剪切值低的的地區（所所受壓應力力0.24～0.3Pa）適用平整海海底，不平平整海底會會破壞平臺臺平臺本體高高出水面一一定高度，，以免波浪浪的沖擊；；平臺本體與與下體之間間連接的立立柱，具有有小水線面面的剖面，，主柱與主主柱之間相相隔適當距距離，以保保證平臺的的穩性。下體間的連連接支撐一一般都設在在下體上方方，這樣，，當平臺移移位時，可可使連接支支撐位于水水線之上，，以減小阻阻力；下體或浮箱箱提供主要要浮力，沉沉沒于水下下以減小波波浪的擾動動力。3、半潛式鉆井井平臺組成：由平臺本體體、立柱和和下體或浮浮箱組成。。平臺上設設有鉆井機機械設備、、器材和生生活艙室等等，供鉆井井工作用。。在下體與與下體、立立柱與立柱柱、立柱與與平臺本體體之間還有有一些支撐撐與斜撐連連接。特點：是大部分浮浮體沉沒于水水中的小水線線面的移動式式鉆井平臺，，從坐底式鉆鉆井平臺演變變而來，有立立柱穩定式平平臺適用水深：500m以內優缺點：穩性比較好好。造價高HOOVERDIANAGULFOFMEXICOSemisubmersiblePlatformMarine700semisubmersibledrillingrigRIG:Marine700semisubmersibledrillingrig.Itiscapableofoperatinginwaterdepthsrangingfrom70mto1520m.Itisdesignedforamaximumwaveheightof32mandawaveperiodof11to15sec.Thesemisubmersiblehasanoveralllengthof119mandanoverallwidthof71.4m.錨泊系泊系統統：8-12只錨鏈連接平平臺與海底，，適用于200-300m水深動力定位系統統：利用聲納納系統和自動動控制對船舶舶定位；適用用1000m錨泊與動力的的組合定位系系統：風浪小小時用錨泊，，風浪大時用用動力定位系系統。適用600m以內定位系統統：轉移方式式：自航和和非自航航式。距距離遠時時，即使使非自航航時也需需拖船。。移動時為為了減小小受風面面，平放放鉆井架架井架布置置：設在中中部（常常用方式式，縱搖搖影響小小）或端端部4、鉆井船鉆井船是是設有鉆井井設備，，能在水水面上鉆鉆井和移移位的船船，也屬屬于移動動式(船式)鉆井裝置置。較早早的鉆井井船是用用駁船、、礦砂船船、油船船、供應應船等改改裝的，，現在已已有專為為鉆井設設計的專專用船。。目前，，已有半半潛、坐坐底、自自升、雙雙體、多多體等類類型，且且多數具具有自航航能力。。優缺點：鉆井船船在鉆井井裝置中中機動性性最好，，但鉆井井性能卻卻比較差差。鉆井井船在波波浪中的的垂蕩要要比半潛潛式平臺臺大，有有時要被被迫停鉆鉆，需采采用垂蕩蕩補償器器來緩和和垂蕩運運動。工作：鉆井船船與半潛潛式鉆井井平臺一一樣，鉆鉆井時浮浮在水面面。井架架一般都都設在船船的中部部，以減減小船體體搖蕩對對鉆井工工作的影影響。適用范圍圍：適于深深水作業業，但需需要適當當的動力力定位設設施。鉆鉆井船適適用于波波高小、、風速低低的海區區。它可可以在600m水深的海海底上進進行探查查，掌握握海底油油、氣層層的位置置、特性性、規模模、貯量量，提供供生產能能力等思考題船舶工程程與海洋洋工程的的差別？？自升式鉆鉆井平臺臺有哪些些不足之之處？為什么半半潛式鉆鉆井平臺臺通常穩穩定性會會比較好好？3.2生產平臺臺生產平臺臺是專門門從事海海上油、、氣等生生產性的的開采、、處理、、貯藏、、監控、、測量等等作業的的平臺。。形式：有有的是單單個平臺臺，也可可由幾個個不同用用途的平平臺相連連，組成成石油生生產基地地。分類：1.按建筑材材料可分分為：鋼鋼筋混凝凝土平臺臺和鋼質質平臺；；2.按結構型型式可分分為：固固定式平平臺和移移動式平平臺。固固定式式平臺又又可分為為樁基式式與重力力式兩種種；移移動式平平臺又可可分為自自升式與與張力腿腿式、牽牽索塔式式等。1、重力式式采油平臺臺一般為鋼筋筋混凝土結結構，由底底部的大貯貯油罐、單單根或多根根立柱、平平臺甲板等等部分組成成。采油、貯存存和處理用用的大型多多用途平臺臺，規模較較大的可開開采幾十口口井，貯油油十幾萬噸噸，平臺的的總重量可可高達數十十萬噸。施工：在海岸圍堤堤排水形成成的工地上上建造平臺臺，建好后后拆堤放水水起浮平臺臺，拖運到到井位壓載載下沉就位位把底座在陸陸上造到一一定程度后后下水，底底座內注水水下沉到仍仍有適當高高度露出水水面，每造造好一段下下沉一段，，為起重工工作帶來方方便。缺點：工地地處有足夠夠低的洼地地，或工地地近岸有足足夠深的水水區優點：較大的頂部部裝載被拖拖至作業井井口，海上上裝配量減減少；貯油油能力增強強；與海底底連接程度度好，抵抗抗外載能力力提高；鋼鋼筋混凝土土節約鋼材材和提高防防腐能力，，不需打樁樁；排去壓壓載可浮移移。缺點：隨著水域增增加造價增增加。(a)perspectiveview;(b)sideview;(c)sectionAATypicalconcretegravitystructurea–沉箱b–立柱d–油罐f–鉆井井架Concretetripodstructurea–surfaceplatformb–concretetripodstructurec–gravitybasesd–drillingandproductionrisers2、導管架架式平臺導管架式平平臺由若干干根導管組組合成導管管架，并用用鋼樁固定定于海底。。施工：導管架先在在陸地預制制好后，拖拖運到海上上安裝就位位，然后順順著導管打打樁，鋼樁樁穿過導管管打入海底底，樁是打打一節接一一節的，最最后在樁與與導管之間間的環形空空隙里灌入入水泥漿，，使樁與導導管連成一一體固定于于海底。這這種施工方方式，使海海上工作量量減少。優點：平臺設于導管管架的頂部，，高于作業區區的波高，具具體高度須視視當地的海況況而定，一般般大約高出4-5m，這這樣可避免波波浪的沖擊。。樁基式平臺臺的整體結構構剛性大，適適用于各種土土質，是目前前最主要的固固定式平臺。。不足：其尺度、重量量隨水深增加加而急驟增加加，所以在深深水中的經濟濟性較差。適用水深：300m導管架正在下下海自動安裝扶正正過程下水浮正3、牽索塔式式平臺組成：甲板、塔體體、牽索系統統牽索塔式平臺臺是一瘦長的的桁架結構，，其下端依靠靠重力基座坐坐落于海底或或放在樁腿筒筒上，其上端端支承作業甲甲板。桁架的四周用用鋼索、重塊塊、錨鏈、錨錨組成的錨泊泊系統加以牽牽緊，使它能能保持直立狀狀態。特點：由于這種平臺臺是由錨泊系系統牽緊的，，它在小風浪浪時僅發生微微幅擺動；風風浪大時，由由于桁架結構構擺動幅度大大，會把重塊塊拉得離開海海底，從而要要吸收掉風浪浪的一部分能能量，因此平平臺仍可維持持在許可范圍內（允允許塔的傾斜斜度在2°以以內）擺動。。水平力主要要由系纜系統統承受。適用水深：300～600m優點：這種平臺結構構簡單，構件件尺寸小，故故所受到的風風、浪、流的的作用力也小小。不足：若水深超過600米，則則由于要提高高桁架的抗彎彎能力，建造造時所耗用的的材料會大大大增加，經濟濟上不一定合合算。Guyedtowerproductionplatforma–塔體b–樁腿筒c–鋼索d–重塊e–錨4、張力腿式式平臺張力腿式平臺臺是利用繃緊狀狀態下的錨索索鏈產生的拉拉力與平臺的的剩余浮力相相平衡的鉆井井平臺或生產產平臺。張力腿式平臺臺的重力小于于浮力，所相相差的力（剩余浮力）可依靠錨索索向下的拉力力來補償，起起著繃緊平臺臺的作用，使使平臺平面外外運動（橫搖搖，縱搖，垂垂蕩）較小，，近似于剛性性。有平面內內運動（縱蕩蕩、橫蕩）。。張力腿式平臺臺與半潛式平平臺的聯系與與區別：聯系：均有平臺、立立柱、浮箱，，均采用錨泊泊定位區別：錨泊定位系統統的錨鏈為懸垂曲線，下端必須與水水底相切，以以保證錨柄不不會從水底抬抬起，這樣就就可保證錨的的抓力。張力腿式平臺臺所用錨索是是繃緊成直線線的，鋼索的的下端與水底底不是相切的的，而是幾乎乎垂直的。用用的錨是樁錨錨（即打入水水底的樁作為為錨用），或或重力式錨（（重塊）等，，不是一般容容易起放的轉轉爪錨。不足：投資高適用水深：460m～幾幾千米TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)DrillingcapabilityTensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLP錨索是繃緊成成直線樁錨或重力式式錨小型張力腿－MiniTLPMINITENSIONLEGPLATFORM由垂直懸浮的的圓柱體結構構－中央柱、、三根矩形截截面水平浮筒筒組成水平浮筒末端端截面逐漸縮縮小浮力由中央柱柱和浮筒共同同提供MORPETHGULFOFMEXICO,USA圓柱直徑6.1-9.14m,水深1310m，1432mMORPETHGULFOFMEXICO,USAMATTERHORN,GULFOFMEXICO,USA5、單立柱－－SPAR由轉盤、浮筒筒、懸鏈式錨錨鏈組成；浮筒具有貯油油能力與生產產設備；浮筒下一段備備有貯油容器器；浮筒上面一段段設有轉盤，，居住艙及工工作設備HOOVERDIANAGULFOFMEXICONEPTUNEGULFOFMEXICO,USATopsidesinstallation

Hullinstallation

Thehullwhilstintransit

HULLThesparhulloftheNeptunewasfabricatedin17sections.Itisessentiallya22m-diametercylinder,whichis215mlong.GENESISGULFOFMEXICO,USANANSENBOOMVANGGASFIELD,

GULFOFMEXICO,