海洋平台类型

甘进博士/讲师

交通学院海洋工程系

2013年11月《海洋平台设计》课程

海洋平台设计

Introduction to Offshore Platform Design

2教学内容（32学时）

?海洋工程发展及平台类型?海洋平台设计的关键技术?海洋环境及平台设计荷载?海洋油气开发方式和生产系统?导管架平台设计专题?自升式平台设计专题?浮式海洋平台设计专题

?海洋平台设计和计算软件专题?海洋平台设计应用专题

3《海洋平台设计》课程

浮式海洋平台设计专题

4《海洋平台设计》课程

半潜式海洋平台

浮式海

洋平台设计专题半潜式平台简介

?应用背景

资源：

油气资源

水深：

平均水深3730米；200米至6000米（面积90%）；3000米到6000米（面积74%）；500米以内（石油储量80%）；海底油气的开采向深水域（水深450-1500米）和超深水域（水深1500米以上）发展。

技术：

传统的导管架和重力式等平台不适合深水开发：应发展张力腿平台（TLP ）、Spar 、半潜式平台（Semisubmersible ）。

浮式

海洋平台设计专题半潜式平台简介

?应用背景

特点：

半潜式平台由立柱提供工作所需的稳性，因此又称为柱稳式平台。半潜式平台水线面很小，这使得它具有较大的固有周期，不大可能和波谱

海洋平台设计试卷A（2013-2014）

一、判断题（共10题，每题1分）

1) 海洋平台设计可分为方案设计阶段、基本设计阶段、详细设计阶段和施工设计阶段。

（√）

2) 按照CCS规范，自升式平台的气隙系指平台主题升到作业位置时，主体结构最低构

件下沿与平台最大作业水深之间的净空距离。（╳）

3) 海洋平台设计中的施工载荷指平台在施工期间所受到的载荷，是发生在建造、装船、

运输、下水、安装等阶段的暂时性载荷，通常不作为结构设计的控制载荷。（√） 4) 海洋平台设计中最基本的、起控制作用的载荷组合是设计的极端环境条件平台上的

固定载荷和相应的最大活载荷的组合。（╳）

5) 导管架平台不宜在飞溅区和冰磨蚀区范围内设置水平构件和斜撑。（╳） 6) 海洋平台设计常用的设计方法有母型设计、规范设计和按强度理论进行设计等。（√） 7) 影响管节点疲劳强度的主要因素有应力幅和应力循环次数、参与应力、材料缺陷、

海洋环境以及S-N曲线等。（√）

8) 自升式平台的强度分析只需考虑以下设计工况：正常工作工况、迁移工况、升降工

况、和自存工况。（╳）

9) 海洋平台危险区域的围蔽处所应保持高于危险狭小的处所的气压，非危险区域的围

蔽处所应保持低于相应危险区域部位的气压。（╳

红字的为待完善或不确定的

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？ 固定式平台 导管架平台 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）。 半固定式平台 牵索塔式平台（Spar）：张力腿式平台（ TLP）：

2.海洋平台有哪些类型？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.设计半潜式平台的关键技术有哪些？

总体设计技术、系统集成技术、钻井系统集成与钻井设备技术、平台定位技术、结构强度与疲劳寿命分析技术、平台制造技术等。（深水半潜式）

4.设计SPAR平台的关键技术有哪些？

目前对Spar平台的研究主要集中在平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、垂荡板和侧板的设计研究以及平台主体与系泊系统、平台构件之间的相互作用的耦合分析,同时,浮力罐与支架间的碰撞问题近年来也成为研究的热点问题之一

5.海洋平台的设计载荷分为哪三类？各类载荷的定义？

海洋平台结构的焊接

随着海洋事业的发展，海洋石油开发逐渐由浅海向深海发展，由温暖海区向低温寒冷海区发展。海洋平台要经受各种气候条件和风浪的袭击，遭受海水的腐蚀，工作环境非常苛刻。其次，结构大型化趋势显著，结构复杂，焊接工作量大，节点焊接本来就很困难，加之应力集中程度高，其结构处于更危险的状态，且随着结构大型化，导致构件厚度增加，其破坏的危险性也就愈来愈大，因此在海洋平台修理时，对结构焊接的要求也越来越高。下面．根据我司修理“南海2号”“南海5号 “南海6号 等海洋平台结构修理的成功经验，总结其结构修理时的焊接要求和焊接方法如下，以供同行参考使用。

一、海洋平台结构焊接的特点

1 为了防止冷裂缝和提高热影响区的韧性，多采用低氢型和超低氢型碱性焊条。 2 焊接热量输入通常限制在40—50kJ／era的范围，以确保焊接接头的韧性和抗脆断性。 3 厚板焊件，一般焊前需预热，以防止裂纹发生。

4 管节点和关键部件焊后还需要进行热处理，以消除焊接残余应力。 5 管件桁架结构大多采用全位置、全熔透、多层多道手工焊接。

6 承受交变应力的管节点和关键构件的角焊缝还需磨修或熔修，以修整焊缝和消除表面缺陷，减少应力集中，提高疲劳寿命。

二 对焊缝金属和焊接接头

海洋平台专业词汇表

立片

裙桩

导管腿

环板

吊耳

B1筒

O筒

隔板

导管

转塔

筋板

井口坞

环缝

纵缝导管架基本常识primary and insert piles术语jacket legs and braces横撑和斜撑，也叫横拉筋或斜拉筋竖向大直径圆管立柱叫导管竖向圆管（导管或桩套筒）导管型桩基固定平台上部结构（TOPSIDE）分为甲板、梁、立柱或桁架下部结构（SUBSTRUCTURE）分为导管架（JACKET）和钢桩（PILE）构造主要构件 (Primary)导管腿leg ：竖向大直径圆管立柱拉筋brace---chord(barrel),stub：circular seams裙桩套筒skirt pile sleeve焊珠weld beadlongitudinal seams间隙块shim

ring stiffener剪力板shear plate、轭状作用板yoke、裙板skirt platepile sleeve

shear key钢桩pile

shear plate 附属结构（APPURTENANCE）

yoke plate防沉板mudmat

mud-mat井口坞Docking

riser隔水套管conductor

J-tube clamps and stubs井口导

海洋平台结构健康检测方法综述

摘要

海洋平台由于其重量大，结构复杂，并且长期处于苛刻的腐蚀性环境和多种荷载作用的条件下，其结构健康监测问题已经成为了避免环境灾害以及经济损失、确保安全健康服役所必需面临的问题。通过对海洋平台健康监测问题的深入研究，总结了近些年来各位专家学者对海洋平台结构检测问题的研究现状，归纳了海洋平台健康监测的研究方向，并介绍了海洋平台健康监测的新方法，对海洋平台健康监测的存在的问题和发展的方向做出了总结。

关键词：海洋平台 健康监测 振动响应 新方法

引言

随着世界经济迅猛发展，石油天然气的需求量猛增，然陆地的油气供给能力有限，海洋中又蕴藏着丰富的油气资源，所以，海洋油气资源的开发势在必行。海洋平台作为海上油田开发的主要设备，其投资占到了海洋石油开采总投资的70%左右，一旦发生事故，不仅会带来重大的经济损失和人身伤亡，而且还会带来不良的社会政治影响。其目前所面临的问题主要有:海洋平台重量大而其结构复杂，长周期在苛刻的腐蚀性环境条件下使用的大型工程结构物，其水下部分结构长期受到海水及海生物的侵蚀、冻融损坏、碱集料反应和化学物质侵袭、地基冲刷、环境载荷等的作用，使得结构的承载力会随着时间推移而降低。特别是钢结构腐蚀病害

附录1：各国标准名录 1 各国标准代号索引

AB 美国船级协会标准 AFNOR 法国标准化协会标准 AISI 美国钢铁学会标准 AMS 美国宇航材料标准 ANSI 美国国家标准学会标准 API 美国石油学会标准 AREA 美国铁路工程协会标准 AS 澳大利亚标准

ASME 美国机械工程师学会标准 ASTM 美国材料试验学会标准 AWS 美国焊接协会标准 AWWA 美国水道协会标准 BS 英国标准 BV 法国船级标准 CSA 加拿大标准协会标准 DIN 联邦德国工业标准 DTD 英国航空材料标准 DVM 联邦德国材料试验协会标准 GB

深水浮式平台的类型

深海有着强大的油气资源储备。不断涌现的各种新型采油平台技术促进着深海采油技术的高速发展，这些技术概括起来可分为四大类：张力腿式平台(TLP)，单筒式平台(SPAR)，半潜式平台(SEMI)和浮(船)式生产平台(FPSO)。在每一大类中，又有很多不同的技术概念。下面就不同型式的平台使用和特点分别做介绍。

图1：深水平台类型

一、深海张力腿平台的发展概况及发展趋势

图2：张力腿平台的发展

1

自1954年美国的P.D.Marsh提出采用倾斜系泊方式的索群固定的海洋平台方案以来，张力腿平台（TLP）经过近50年的发展，已经形成了比较成熟的理论体系。1984年第一座实用化TLP——Hutton平台在北海建成之后，TLP在生产领域的应用也越来越普遍，逐渐成为了当今世界深海采油领域的两大主力军之一(另一种当前广泛使用的深海采油平台是Spar,将在后面部分中进行详细介绍)。

进入上个世纪90年代之后，TLP平台的发展进一步加速，在生产区域方面，TLP的应用已经从北海和墨西哥湾扩展到了西非沿海；在平台种类方面，TLP已经在原有的传统类型TLP基础上，发展出了Mini-TLP、ETLP等多种新概念张力腿平台，加

深水浮式平台的类型

深海有着强大的油气资源储备。不断涌现的各种新型采油平台技术促进着深海采油技术的高速发展，这些技术概括起来可分为四大类：张力腿式平台(TLP)，单筒式平台(SPAR)，半潜式平台(SEMI)和浮(船)式生产平台(FPSO)。在每一大类中，又有很多不同的技术概念。下面就不同型式的平台使用和特点分别做介绍。

图1：深水平台类型

一、深海张力腿平台的发展概况及发展趋势

图2：张力腿平台的发展

1

自1954年美国的P.D.Marsh提出采用倾斜系泊方式的索群固定的海洋平台方案以来，张力腿平台（TLP）经过近50年的发展，已经形成了比较成熟的理论体系。1984年第一座实用化TLP——Hutton平台在北海建成之后，TLP在生产领域的应用也越来越普遍，逐渐成为了当今世界深海采油领域的两大主力军之一(另一种当前广泛使用的深海采油平台是Spar,将在后面部分中进行详细介绍)。

进入上个世纪90年代之后，TLP平台的发展进一步加速，在生产区域方面，TLP的应用已经从北海和墨西哥湾扩展到了西非沿海；在平台种类方面，TLP已经在原有的传统类型TLP基础上，发展出了Mini-TLP、ETLP等多种新概念张力腿平台，加

海上钻井平台海上石油采油类英语 A

A-60 fire door A-60级防火门（A-60 ji fang huo men）

a-hundred-year return period 百年一遇 (bai nian yi yu) abrasive (喷砂用的)磨料 ((pen sha yong de)mo liao) abrasive paper 砂纸(sha zhi)

AC generator 交流发电机 (jiao liu fa dian ji) AC motor 交流电动机(jiao liu dian dong ji)

accelerated corrosion testing 加速腐蚀试验(jia su fu shi shi yan) acceptance criteria 合格准则 (he ge zhun ze) access hole (for welding)

=cope hole 焊接工艺孔(han jie gong yi kong)

accommodation