2017年6月9日海洋平臺的設計及建造施工方案要點

1、玉扳手海洋平臺的設計及建造施工方案第一節(jié) 平臺結構設計的一般步驟海洋平臺的結構設計首先是根據平臺作業(yè)海域的環(huán)境條件、海底土壤特性、 平臺的使用要求、安全性、營運性能、建造工藝和維護費用以及業(yè)主的期望等選 擇平臺的結構型式方案。由于平臺長期固定或系泊于特定的海域中作業(yè)，它不像 一般船舶那樣，遇到大風浪可以避航，因此，在結構設計中正確的確定海洋環(huán)境 條件顯得非常重要。海洋環(huán)境條件一般包括海域的水深、風暴、波浪、海流、潮 汐、海底沖刷和滑移、冰情和地震等。這些海洋環(huán)境因素對平臺的安全和作業(yè)效 率有極大的影響。為了設計出滿足各項設計條件，同時經濟性能優(yōu)良的平臺結構，往往需要選 擇多種方案進行分析比較，

2、最后選定最佳的方案。因此平臺結構設計實際上是一 個逐步逼近或試探的過程，例如挪威阿柯（AKER）集團設計白“阿柯一H3”號 半潛式平臺就選擇了 A至H的8中方案進行分析、篩選，最后選定了 H方案中 的第3種修改方案，平臺也因而取名為“阿柯一H3”。一般初步選定一種結構型式，確定平臺主要尺寸，具體進行總體布置后，如 果是移動式平臺則需要進行運動性能和穩(wěn)性的分析，倘若不滿足設計任務要求和 有關范圍的規(guī)定，那么這種結構型式就要被淘汰。為了進行結構安全性校核，需要進行外載荷計算、強力構件尺寸的初步確定 和構件材料的選取等工作，最后進行結構的總體強度分析。外載荷計算包括確定 平臺的浮力、結構重量、平臺的

3、甲板載荷，由風、浪、流、冰、地震引起的環(huán)境 載荷等，這些載荷直接影響著構件的布置、 連接和尺寸的大小，是決定結構設計1玉扳手優(yōu)劣的重要因素。對于固定式平臺，還需進行樁基計算以及樁一土一結構相互作 用的分析。平臺的所有強力構件都必須符合規(guī)范的強度標準，否則應修改構件的尺寸和材料品種，直到滿足要求為止。在結構強度尺寸確定后應對在總體布置時估算的結構重量進行校核，看其與實際的是否一致，若相差較大還需要進行調整。結構設計的最后一個階段是局部節(jié)點結構設計， 平臺節(jié)點是重要的結構部位， 它的強度和施工工藝往往直接影響平臺總體結構的壽命。圖4 1為平臺結構設計的一般流程。玉扳手圖41平臺結構設計的一般程序第

4、二節(jié)海洋平臺建造施工（一）海洋平臺建造的一般原則移動式平臺和固定式平臺都是鋼質海上建筑物。 對于前者，無論從設計原理、 建造工藝及工廠生產設備來看，還是從制造廠的地址設置、生產場地要求出發(fā)， 都與造船有很多相似之處。因此由造船工業(yè)部門來承擔各類鋼質平臺的設計與建 造任務是合適、合理的。從我國實際上看，世界上許多海洋平臺建造業(yè)發(fā)展得快， 居于先進地位的國家，如英國、挪威等，他們的平臺建造廠多數是由造船廠發(fā)展 而成。從70年代以來，我國已經制造了若干種類的鋼質平臺。如大連造船廠在70年代初建造的工作水深30m的“渤海一號”自升式平臺，1983年黃埔造船廠制 造的“華海一號”自升式平臺，1984年上

5、海船廠制造的“勘探3號”半潛式平臺。此外，渤海石油公司還建造了一批 40m一下水深的導管架平臺，用以開發(fā)理北 油田玉扳手平臺的甲板結構支撐著主要的鉆井設備(如井架、各種機械裝置等)，提供了平臺的各種工作和生活模塊。所謂模塊，是指已進行充分預曬裝的立體分段。它們通常是分別進行設計的，所采用的規(guī)范和標準可能各不相同， 設計思想也不完全一致。模塊通常不是由同一廠商或在同一地點建造的。 一般，模塊在陸上建 造，然后將其拖運至現場進行吊裝。由于海上氣候變化無常，因此必須減少吊裝 時間，在有限的可作業(yè)環(huán)境條件下完成平臺上部模塊結構的安裝。 隨著模塊尺度 和重量的不斷加大，海上起重能力也在迅速提高。現有模塊

6、的重量大致范圍在250350t,有時可達2000b甲板設備組塊建造成尺寸約為 34.6mx 1518mx 4.96.1m (1015ft X60ftX 1620ft)的模塊。有時尺寸達 11mx 23mx 6.5m (35ft X 75ftX 21ft)。下圖4-2為一甲板結構的剖視圖?，F有起重船的起重能力決定了模塊的尺寸或重量。圖4-3摘錄了模塊尺寸。模塊在稱之為滑架的縱桁和衡梁的墊材上建造。這些模塊被設計成能自己支撐的并跨于甲板基礎結構的主要桁架之間。其他各種尺寸的滑架適合于準備放在平臺甲板上較小較輕的設備。玉扳手圖42甲板結構剖視圖模塊設計成能支撐其最大的固定和可變重量的組合。 最大的模

7、塊起吊重量不應超過317t,然而454t的模塊起吊重量也不罕見r謝基銅質蟹管饕平臺酒睡上前力式平臺圖4-4平臺模塊示意圖對于最小的自升式鉆井平臺，模塊尺寸必須與鉆井裝置組塊的尺寸和布置想配合。某些方案對組裝鉆井裝置部件是適用的，見圖4- 4。玉扳手她口瞰SWAfttfStt 2由6UkWfMH電機1 2"如1卬更觸電助文*也蛆M曲版飽N4即燦平懣FOOTk y ；： /1014T yy rMiu曾就郵酊.:一礎<WT肌躅血陰陰濯州2«WS»1mMKlAO)M快峭用登看卜削加噌栗畬鶴附 卜1塊的出井兒早府IIWth則ilH曜（t I * WO翱T£i

8、M犍 期性的曲聯 XTBM 同口吊"如i 砒1F=£m需潞Rw）1地窄*Wtt劃飩用心卿l?ttt*1動ma和h蚓甘甘 IftMIkiHSIUMk身面HI t r圖43甲板設備組塊的模塊尺寸（圖中'表示英尺）玉扳手滔布加2：號鉆井黃鷺組塊詼量組+井需電機偌電碗機電 京模跳 自相干忸能模接 站ft泊水艙能黎廨 措票居,富直升枇平臺機倉超快彷弁水J臨界族苗,管材 限道/四速機系組塊97戰(zhàn)總京士設熱I-4 5 4產*4*4 3 % *-6(/。*圖45諾布爾鉆井公司27號鉆井裝置的正面圖（'表示英尺，"表示英寸）甲板模塊可以在任一鄰近水域的遠距離建造場地

9、的地方建造，并由駁船運送到近海處。設計中主要包括確定為上駁用的滑梁和合適的寬度、吊環(huán)位置的設計 和駁船海上運輸期間適當的連接撐桿。（二）下水與海上安裝自升式平臺與半潛式平臺都有類似船體的下部浮體，對下水進行必須的安全計算，可以采用類似船舶下水的方法，用滑道或船塢下水。本節(jié)著重介紹導管 架平臺的下水和海上安裝。導管架在岸上制造完畢后，一般采用運輸駁船將其運 至海上施工現場，然后下水，扶正定位，打樁，并最后安裝上部甲板結構，此時 整個導管架才算建造完畢。1、上駁與系緊將完工的導管架用滑道從總裝場地移到碼頭的下水駁上成為上駁。為防止 導管架在上駁過程中產生不容許的應力集中和變形，要考慮陸上和船上的滑

10、道保玉扳手持同一高度。駁船的縱傾要保持在最小限度，其載荷分布與駁船壓載情況要用計 算機事先計算。導管架上駁后，在導管架與駁船之間要焊接拉筋。焊接點要位于艙壁上方 或其它有足夠剛性構件的部位。從上駁地點到還上安裝工地往往要經過長途拖 航。拖航過程中由于駁船重心升高，使其穩(wěn)性惡化，過大的風浪還會使駁船產生 劇烈的搖擺，在導管架和拉筋上產生很大的應力，因此在拖航過程中要嚴格監(jiān)測 駁船的運動情況和應變情況。導管架在下水上駁的情況如圖4-6所示玉扳手圖46下水駁的工作過程2、下水和海上安裝導管架的下水方式有以下幾種：(1)浮吊下水。將導管架從下水駁上用浮吊吊起下水。(2)下水駁整體下水。當下水駁到達海上

11、安裝地點后，拆除拉筋，向駁船艙內注水，使駁船產生一定的縱傾，使導管架沿著滑道下滑，當導管架重心通過搖 臂軸后迅速旋轉入水，如圖5所示。對于中小型導管架平臺可以一次在陸上總裝成功。對于大型導管架平臺，如水深在150m以下的平臺，可以分散下水，在海上合攏。導管架安裝、定位、經過打樁固定于海底以后，接著進行甲板結構吊裝。甲板結構安裝完畢即可進行模塊吊裝。玉扳手第三節(jié)BH108施工實例（一）施工裝備及機具1、動用船舶：浮吊：BH108駁船：BH307 （平臺，隔水套管），重任503 （樁）拖輪：BH283其他：輔助工作小船，BH207件甫助拋錨及運輸貨物）2、準備工作：切割導管架與駁船支座的連接，從中

12、間切斷六根斜撐（截至最后離開，斜撐也沒有完全切除）。把定位GPS裝置吊到導管架頂層甲板上。起吊：由三根拖拉繩協助控制導管架在空中的位置定位：在防沉板放到海底之前，工作人員登上平臺進行最后的精確定位10玉扳手ri圖47 BH108吊裝方案2of4（二）打樁施工及安全1、概況：一共三根樁，不分段。每根長 52.85米，直徑1066mms打入泥面 以下45米。采用IHC S-500打樁錘，外接樁替打2、準備工作：切割樁的固定裝置，在樁替打和打樁錘外面畫上刻度。吊樁：采用IHC的起樁器插樁：由潛水員進行輔助定位插樁。每根樁從起吊到插入套筒需要1小時左 右。第一次打樁完畢，潛水員下水觀察確定是否打到了預

13、定位置?；旧洗蛞桓?樁需要45分鐘左右。使用加速度傳感器實時測量打樁在平臺上產生的最大加速度值。分別為：第11玉扳手一次打樁時水平0.1g,垂直0.2g,第二次打樁時水平0.15g,垂直0.3g從目測看，打樁過程平臺上部結構振動較大，有滑輪等振落海里。（三）調平二次打樁結束后，導管架傾斜度為2.5%,按照預先的方案，需要進行調平測平原理：利用連通器原理調平方式：提拉低點（需要潛水員進行水下輔助作業(yè)）（四）灌漿原計劃在甲板頂部進行灌漿，現在為了施工方便，在登平臺梯子附近把原灌漿管線切斷，從外部進行灌漿LEVEU NC PT 口 EYE工刁 ihj-ETo?圖48 平臺調平作業(yè)3of 3（五）打隔水套管概述：分三段，分別長42.3m, 21m, 21.5管 打入泥面以下55m。采用IHCS-90打樁錘，無替打。打隔水套管在灌漿結束后 12小時進行。準備工作：切割固定裝置起吊：采用吊耳形式。第一段隔水套管吊耳在頂部，第二、第三段吊耳均在 底部。12玉扳手振動情況：從加速度傳感器上看比打樁的時候振動要小施工時間：每段從起吊到焊接完畢并且磁粉探傷檢驗完畢需要1小時左右。由于開始的土層比較松軟，打第二段隔水套管需要時間較短，打第三段時候每根 需要1小時左右。廣東玉扳手科技有限公司是全國