海洋工程分類

第二章

海洋工程類型主要內(nèi)容：1海洋石油鉆探與生產(chǎn)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(chǎn)裝置

一、概述海洋平臺(tái)是在海洋上進(jìn)行鉆井與采油作業(yè)的海洋工程結(jié)構(gòu)。船舶工程與海洋工程的差別：海洋工程是以一定時(shí)期固定于某一水域進(jìn)行專業(yè)活動(dòng)（如鉆探、采油）的工程技術(shù)問題。船舶工程是以船舶的航運(yùn)活動(dòng)為主要對(duì)象的工程技術(shù)問題。海洋石油鉆探與生產(chǎn)所需平臺(tái)主要有鉆井平臺(tái)和生產(chǎn)平臺(tái)。在鉆井平臺(tái)上設(shè)置鉆井設(shè)備，在生產(chǎn)平臺(tái)上設(shè)置采油設(shè)備。平臺(tái)與海底井口有立管相通。平臺(tái)形式有三邊形、四邊形或多邊形。平臺(tái)上設(shè)有上下兩層甲板或單層甲板，以供安裝、儲(chǔ)存鉆井或采油設(shè)備用。TopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)Drillingcapability

平臺(tái)發(fā)展材料方面，從木質(zhì)平臺(tái)——鋼質(zhì)平臺(tái)類型方面，從固定式平臺(tái)——移動(dòng)式平臺(tái)

固定式平臺(tái)：對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；不利于拆除搬遷，水深增加后不經(jīng)濟(jì)移動(dòng)式平臺(tái)：適合深水，利于拆除搬遷；部分平臺(tái)對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性弱二、海洋平臺(tái)的分類1、按運(yùn)動(dòng)方式，可分為固定式與移動(dòng)式兩大類海洋平臺(tái)固定式*移動(dòng)式樁基式（鋼質(zhì)樁基導(dǎo)管架平臺(tái)）重力式浮式接地式順應(yīng)式船式*d半潛式*d坐底式*d自升式*d獨(dú)立腿式沉墊式牽索塔式張力腿式二、海洋平臺(tái)的分類*：我國(guó)主要類型平臺(tái)d：通常為鉆井平臺(tái)2、按功能，海洋平臺(tái)的分類有鉆井平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)、生活平臺(tái)、儲(chǔ)油平臺(tái)等。

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

3.1鉆鉆井平平臺(tái)海洋鉆井井的目的的是了解海海底地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造及及礦物儲(chǔ)儲(chǔ)藏情況況，這項(xiàng)項(xiàng)工作通通常是由由鉆井平平臺(tái)來完完成的。。三、平臺(tái)臺(tái)特點(diǎn)海上鉆井井的設(shè)備備相當(dāng)復(fù)復(fù)雜，包括井架架(又稱鉆塔塔)、提升設(shè)設(shè)備、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)、泥漿漿循環(huán)系系統(tǒng)、動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)統(tǒng)、井口口系統(tǒng)、、封井系系統(tǒng)、水水下鉆井井設(shè)備的的控制操操作系統(tǒng)統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)動(dòng)補(bǔ)償系系統(tǒng)等。。因?yàn)楹：Ｉ香@井井要受到到風(fēng)、浪浪、流的的影響，，所以比比陸上鉆鉆井要復(fù)復(fù)雜得多多。鉆井井平平臺(tái)臺(tái)的的發(fā)發(fā)展展注：：1.適適應(yīng)應(yīng)各各種種海海況況的的海洋洋鉆鉆井井平平臺(tái)臺(tái)與陳陳舊舊落落后后的的海洋洋鉆鉆井井技技術(shù)術(shù)之間間的的矛盾盾，是是推推動(dòng)動(dòng)海海洋洋鉆鉆井井平平臺(tái)臺(tái)發(fā)發(fā)展展的的動(dòng)動(dòng)力力之之一一；；2.半潛潛式式鉆鉆井井平平臺(tái)臺(tái)的的缺缺點(diǎn)點(diǎn)：投投資資大大、、維維持持費(fèi)費(fèi)用用高高，，需需有有一一套套復(fù)復(fù)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(tái)臺(tái)。。3.鉆鉆井井平平臺(tái)臺(tái)又又有有新的的型型式式出現(xiàn)現(xiàn)：：張張力力腿腿平平臺(tái)臺(tái)和和““Spar””。。4.科學(xué)學(xué)在在進(jìn)進(jìn)步步、、時(shí)時(shí)代代在在發(fā)發(fā)展展，，海海上上鉆鉆井井技技術(shù)術(shù)也也在在飛飛速速發(fā)發(fā)展展。。人人們們現(xiàn)現(xiàn)在在已已向向更深的海海域進(jìn)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(jì)錄錄出現(xiàn)。。1、坐底式式鉆井平平臺(tái)坐底式鉆鉆井平臺(tái)臺(tái)是早期期在淺水區(qū)域域作業(yè)的一種移移動(dòng)式鉆鉆井平臺(tái)臺(tái)。組成：平臺(tái)分本本體與下下體，由由若干立立柱連接接平臺(tái)本本體與下下體，平平臺(tái)上設(shè)設(shè)置鉆井井設(shè)備、、工作場(chǎng)場(chǎng)所、儲(chǔ)儲(chǔ)藏與生生活艙室室等。特點(diǎn)：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(shí)支承承平臺(tái)的全全部重量，，而此時(shí)平平臺(tái)本體仍仍需高出水水面，不受受波浪沖擊擊。在移動(dòng)動(dòng)時(shí)，將下下體排水上上浮，提供供平臺(tái)所需需的全部浮浮力。工作水深：：60m以內(nèi)。不足：工作水深不不能調(diào)節(jié)，，愈深則所所需的立柱柱愈長(zhǎng)，結(jié)結(jié)構(gòu)愈重愈愈不經(jīng)濟(jì)，，而且立柱柱在拖航時(shí)時(shí)升起太高高，容易產(chǎn)產(chǎn)生事故。。對(duì)海底地地形和土壤壤基礎(chǔ)有一一定要求，，適應(yīng)性不不強(qiáng)。已日日漸趨于淘淘汰。我國(guó)“勝利二號(hào)”步行坐底式式鉆井平臺(tái)臺(tái)2、自升式鉆鉆井平臺(tái)組成：一個(gè)上層層平臺(tái)和數(shù)數(shù)個(gè)能夠升升降的樁腿腿工作過程：移航時(shí)樁樁腿升起，，至井位后后，船體升升高作業(yè)，，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(qū)、、珊瑚區(qū)、、不平整海海底優(yōu)點(diǎn)：適用于不不同海底土土壤條件和和相對(duì)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(yīng)用用。目前，在海海上移動(dòng)式式鉆井平臺(tái)臺(tái)中它仍占占絕大多數(shù)數(shù)。不足：水深愈大大，樁腿愈愈長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)穩(wěn)性愈差。。樁腿加長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，下水水受波浪力力大；拖航航時(shí)穩(wěn)性差差，受風(fēng)力力大。樁腿腿入泥太深深，泥底滑滑動(dòng)會(huì)造成成平臺(tái)傾斜斜。要求：自升式鉆鉆井平臺(tái)既既要滿足拖拖航移位時(shí)時(shí)的浮性、、穩(wěn)性方面面的要求，，又要滿足足作業(yè)時(shí)穩(wěn)穩(wěn)性和強(qiáng)度度的要求，，以及升降降平臺(tái)和升升降樁腿的的要求。井架在平臺(tái)臺(tái)尾部－懸懸臂型獨(dú)立腿式：：平臺(tái)、樁腿腿、樁靴樁靴，壓應(yīng)應(yīng)力約移位前必須須知道新井井位的容許許壓應(yīng)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(qū)、珊瑚瑚區(qū)、不平平整海底沉墊式：平臺(tái)、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(yīng)力力，減小插插入深度。。拖航時(shí)沉沉墊提供浮浮性和穩(wěn)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(qū)（所所受壓應(yīng)力力0.24～0.3Pa）適用平整海海底，不平平整海底會(huì)會(huì)破壞平臺(tái)臺(tái)平臺(tái)本體高高出水面一一定高度，，以免波浪浪的沖擊；；平臺(tái)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(dāng)距距離，以保保證平臺(tái)的的穩(wěn)性。下體間的連連接支撐一一般都設(shè)在在下體上方方，這樣，，當(dāng)平臺(tái)移移位時(shí)，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(dòng)動(dòng)力。3、半潛式鉆井井平臺(tái)組成：由平臺(tái)本體體、立柱和和下體或浮浮箱組成。。平臺(tái)上設(shè)設(shè)有鉆井機(jī)機(jī)械設(shè)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(tái)本體體之間還有有一些支撐撐與斜撐連連接。特點(diǎn)：是大部分浮浮體沉沒于水水中的小水線線面的移動(dòng)式式鉆井平臺(tái)，，從坐底式鉆鉆井平臺(tái)演變變而來，有立立柱穩(wěn)定式平平臺(tái)適用水深：500m以內(nèi)優(yōu)缺點(diǎn)：穩(wěn)性比較好好。造價(jià)高HOOVERDIANAGULFOFMEXICOSemisubmersiblePlatformMarine700semisubmersibledrillingrigRIG:Marine700semisubmersibledrillingrig.Itiscapableofoperatinginwaterdepthsrangingfrom70mto1520m.Itisdesignedforamaximumwaveheightof32mandawaveperiodof11to15sec.Thesemisubmersiblehasanoveralllengthof119mandanoverallwidthof71.4m.錨泊系泊系統(tǒng)統(tǒng)：8-12只錨鏈連接平平臺(tái)與海底，，適用于200-300m水深動(dòng)力定位系統(tǒng)統(tǒng)：利用聲納納系統(tǒng)和自動(dòng)動(dòng)控制對(duì)船舶舶定位；適用用1000m錨泊與動(dòng)力的的組合定位系系統(tǒng)：風(fēng)浪小小時(shí)用錨泊，，風(fēng)浪大時(shí)用用動(dòng)力定位系系統(tǒng)。適用600m以內(nèi)定位系統(tǒng)統(tǒng)：轉(zhuǎn)移方式式：自航和和非自航航式。距距離遠(yuǎn)時(shí)時(shí)，即使使非自航航時(shí)也需需拖船。。移動(dòng)時(shí)為為了減小小受風(fēng)面面，平放放鉆井架架井架布置置：設(shè)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(shè)有鉆井井設(shè)備，，能在水水面上鉆鉆井和移移位的船船，也屬屬于移動(dòng)動(dòng)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(yīng)應(yīng)船等改改裝的，，現(xiàn)在已已有專為為鉆井設(shè)設(shè)計(jì)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(shù)具具有自航航能力。。優(yōu)缺點(diǎn)：鉆井船船在鉆井井裝置中中機(jī)動(dòng)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(tái)臺(tái)大，有有時(shí)要被被迫停鉆鉆，需采采用垂蕩蕩補(bǔ)償器器來緩和和垂蕩運(yùn)運(yùn)動(dòng)。工作：鉆井船船與半潛潛式鉆井井平臺(tái)一一樣，鉆鉆井時(shí)浮浮在水面面。井架架一般都都設(shè)在船船的中部部，以減減小船體體搖蕩對(duì)對(duì)鉆井工工作的影影響。適用范圍圍：適于深深水作業(yè)業(yè)，但需需要適當(dāng)當(dāng)?shù)膭?dòng)力力定位設(shè)設(shè)施。鉆鉆井船適適用于波波高小、、風(fēng)速低低的海區(qū)區(qū)。它可可以在600m水深的海海底上進(jìn)進(jìn)行探查查，掌握握海底油油、氣層層的位置置、特性性、規(guī)模模、貯量量，提供供生產(chǎn)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(tái)臺(tái)有哪些些不足之之處？為什么半半潛式鉆鉆井平臺(tái)臺(tái)通常穩(wěn)穩(wěn)定性會(huì)會(huì)比較好好？3.2生產(chǎn)平臺(tái)臺(tái)生產(chǎn)平臺(tái)臺(tái)是專門門從事海海上油、、氣等生生產(chǎn)性的的開采、、處理、、貯藏、、監(jiān)控、、測(cè)量等等作業(yè)的的平臺(tái)。。形式：有有的是單單個(gè)平臺(tái)臺(tái)，也可可由幾個(gè)個(gè)不同用用途的平平臺(tái)相連連，組成成石油生生產(chǎn)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(tái)臺(tái)和鋼質(zhì)質(zhì)平臺(tái)；；2.按結(jié)構(gòu)型型式可分分為：固固定式平平臺(tái)和移移動(dòng)式平平臺(tái)。固固定式式平臺(tái)又又可分為為樁基式式與重力力式兩種種；移移動(dòng)式平平臺(tái)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(tái)臺(tái)一般為鋼筋筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)，由底底部的大貯貯油罐、單單根或多根根立柱、平平臺(tái)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(tái)臺(tái)，規(guī)模較較大的可開開采幾十口口井，貯油油十幾萬(wàn)噸噸，平臺(tái)的的總重量可可高達(dá)數(shù)十十萬(wàn)噸。施工：在海岸圍堤堤排水形成成的工地上上建造平臺(tái)臺(tái)，建好后后拆堤放水水起浮平臺(tái)臺(tái)，拖運(yùn)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(nèi)注水水下沉到仍仍有適當(dāng)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(diǎn)：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(qū)優(yōu)點(diǎn)：較大的頂部部裝載被拖拖至作業(yè)井井口，海上上裝配量減減少；貯油油能力增強(qiáng)強(qiáng)；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(jié)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(diǎn)：隨著水域增增加造價(jià)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(dǎo)管架架式平臺(tái)導(dǎo)管架式平平臺(tái)由若干干根導(dǎo)管組組合成導(dǎo)管管架，并用用鋼樁固定定于海底。。施工：導(dǎo)管架先在在陸地預(yù)制制好后，拖拖運(yùn)到海上上安裝就位位，然后順順著導(dǎo)管打打樁，鋼樁樁穿過導(dǎo)管管打入海底底，樁是打打一節(jié)接一一節(jié)的，最最后在樁與與導(dǎo)管之間間的環(huán)形空空隙里灌入入水泥漿，，使樁與導(dǎo)導(dǎo)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(yōu)點(diǎn)：平臺(tái)設(shè)于導(dǎo)管管架的頂部，，高于作業(yè)區(qū)區(qū)的波高，具具體高度須視視當(dāng)?shù)氐暮r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(tái)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)構(gòu)剛性大，適適用于各種土土質(zhì)，是目前前最主要的固固定式平臺(tái)。。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(jīng)濟(jì)濟(jì)性較差。適用水深：300m導(dǎo)管架正在下下海自動(dòng)安裝扶正正過程下水浮正3、牽索塔式式平臺(tái)組成：甲板、塔體體、牽索系統(tǒng)統(tǒng)牽索塔式平臺(tái)臺(tái)是一瘦長(zhǎng)的的桁架結(jié)構(gòu)，，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(yè)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(tǒng)加以牽牽緊，使它能能保持直立狀狀態(tài)。特點(diǎn)：由于這種平臺(tái)臺(tái)是由錨泊系系統(tǒng)牽緊的，，它在小風(fēng)浪浪時(shí)僅發(fā)生微微幅擺動(dòng)；風(fēng)風(fēng)浪大時(shí)，由由于桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)擺動(dòng)幅度大大，會(huì)把重塊塊拉得離開海海底，從而要要吸收掉風(fēng)浪浪的一部分能能量，因此平平臺(tái)仍可維持持在許可范圍內(nèi)（允允許塔的傾斜斜度在2°以以內(nèi)）擺動(dòng)。。水平力主要要由系纜系統(tǒng)統(tǒng)承受。適用水深：300～600m優(yōu)點(diǎn)：這種平臺(tái)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)件件尺寸小，故故所受到的風(fēng)風(fēng)、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(shí)所耗用的的材料會(huì)大大大增加，經(jīng)濟(jì)濟(jì)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(tái)張力腿式平臺(tái)臺(tái)是利用繃緊狀狀態(tài)下的錨索索鏈產(chǎn)生的拉拉力與平臺(tái)的的剩余浮力相相平衡的鉆井井平臺(tái)或生產(chǎn)產(chǎn)平臺(tái)。張力腿式平臺(tái)臺(tái)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(bǔ)償，起起著繃緊平臺(tái)臺(tái)的作用，使使平臺(tái)平面外外運(yùn)動(dòng)（橫搖搖，縱搖，垂垂蕩）較小，，近似于剛性性。有平面內(nèi)內(nèi)運(yùn)動(dòng)（縱蕩蕩、橫蕩）。。張力腿式平臺(tái)臺(tái)與半潛式平平臺(tái)的聯(lián)系與與區(qū)別：聯(lián)系：均有平臺(tái)、立立柱、浮箱，，均采用錨泊泊定位區(qū)別：錨泊定位系統(tǒng)統(tǒng)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(huì)從水底抬抬起，這樣就就可保證錨的的抓力。張力腿式平臺(tái)臺(tái)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)構(gòu)－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(zhuǎn)盤、浮筒筒、懸鏈?zhǔn)藉^錨鏈組成；浮筒具有貯油油能力與生產(chǎn)產(chǎn)設(shè)備；浮筒下一段備備有貯油容器器；浮筒上面一段段設(shè)有轉(zhuǎn)盤，，居住艙及工工作設(shè)備HOOVERDIANAGULFOFMEXICONEPTUNEGULFOFMEXICO,USATopsidesinstallation

Hullinstallation

Thehullwhilstintransit

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

GULFOFMEXICO,