海洋工程概論課件

海洋工程概論.海洋工程概論.1內(nèi)容：前言一、我國(guó)海洋石油工業(yè)二、海洋工程研究的對(duì)象和范圍海洋平臺(tái)一、概述二、海洋平臺(tái)的分類(lèi)三、各種不同平臺(tái)的特點(diǎn).內(nèi)容：前言.2前言

當(dāng)今世界面臨著人口、資源和環(huán)境三大問(wèn)題。隨著世界人口的增長(zhǎng)和陸地資源因加速開(kāi)采而日漸枯竭，海洋資源的開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境的保護(hù)與利用已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)題。.前言當(dāng)今世界面臨著人口、資源和環(huán)境三大3一、我國(guó)海洋石油工業(yè)

我國(guó)海域遼闊，海岸線長(zhǎng)達(dá)18000多公里，海域面積47.7萬(wàn)平方公里，大陸架面積為130多平方公里。從60年代初期開(kāi)始，我國(guó)就開(kāi)始了海洋石油資源的勘探工作，先后發(fā)現(xiàn)了渤海、南黃海、東海、珠江口、鶯歌海、北部灣六個(gè)大型含油氣的地質(zhì)盆地。海洋石油資源總量約450億噸，天然氣資源儲(chǔ)量約14萬(wàn)億立方米，分別占全國(guó)油氣資源總量的57％和33％。1990年突破100萬(wàn)噸大關(guān)，1994年的原油產(chǎn)量達(dá)到了647萬(wàn)噸，天然氣產(chǎn)量達(dá)到了3.7億立方米。1998年原油產(chǎn)量達(dá)到了163l萬(wàn)噸，天然氣38億立方米，2000年400萬(wàn)桶/天，全球在2000年海洋原油日產(chǎn)量達(dá)到2600萬(wàn)桶，天然氣年產(chǎn)量達(dá)到6580億立方米。.一、我國(guó)海洋石油工業(yè)我國(guó)海域遼闊4我國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)工程面臨四個(gè)方面的挑戰(zhàn)：1．我國(guó)近海石油地質(zhì)條件較為復(fù)雜，如渤海油田的近岸灘涂地區(qū)。2．原油性質(zhì)特殊，輕、中、重三種油質(zhì)中，中質(zhì)與重質(zhì)油儲(chǔ)量可能會(huì)多些。3．國(guó)際油價(jià)起伏不定，不時(shí)處于疲軟狀態(tài)。4.’海況條件比中東等地區(qū)差，臺(tái)風(fēng)、海冰、地震影響較大。.我國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)工程面臨四個(gè)方面的挑戰(zhàn)：.5與英、美、日本、挪威等先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)的海洋石油工程仍有些差距，表現(xiàn)在：1，平臺(tái)設(shè)計(jì)2，平臺(tái)材料3，平臺(tái)設(shè)備及儀器儀表系統(tǒng)4，平臺(tái)的制造工藝5，海上施工安裝.與英、美、日本、挪威等先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)的海洋石油工程仍有些6二、海洋工程研究的對(duì)象和范圍從廣義上說(shuō)，所有涉及或與海洋環(huán)境有關(guān)的工程都可以歸為海洋工程研究的范圍，如海洋平臺(tái)、系泊系統(tǒng)、海底管線以及其它開(kāi)發(fā)海洋資源的設(shè)備和工程建筑。

潛水器技術(shù)；海底管線埋設(shè)、檢測(cè)與維修技術(shù)；海洋油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)；海洋空間利用技術(shù)；海上施工技術(shù)；．．．．．．包括以下技術(shù)：.二、海洋工程研究的對(duì)象和范圍從廣義7里海地區(qū)阿塞拜疆（50%）哈薩克斯坦和土庫(kù)曼斯坦（30%-40%）北海地區(qū)（產(chǎn)量最多）海灣地區(qū)非洲遠(yuǎn)東地區(qū)巴西1997年儲(chǔ)量達(dá)169億桶.里海地區(qū)北海地區(qū)海灣非洲遠(yuǎn)東巴西1997年.8..9..10..11..12..13..14海洋平臺(tái)一、概述

海洋平臺(tái)是在海洋上進(jìn)行作業(yè)的場(chǎng)所。海洋石油鉆探與生產(chǎn)所需的平臺(tái)，主要分鉆井平臺(tái)和生產(chǎn)平臺(tái)兩大類(lèi)。在鉆井平臺(tái)上設(shè)鉆井設(shè)備，在生產(chǎn)平臺(tái)上設(shè)采油設(shè)備。平臺(tái)與海底片口有立管相通。平臺(tái)是進(jìn)行海上鉆井與采油作業(yè)的一種海洋工程結(jié)構(gòu)。海洋平臺(tái)一般都高出海面，能夠避免波浪的沖擊。型式有三邊形、四邊形或多邊形。上下兩層甲板或單層甲板面供安裝、儲(chǔ)存鉆井或采油設(shè)備用。.海洋平臺(tái)一、概述.15..161、按運(yùn)動(dòng)方式，可分為固定式與移動(dòng)式兩大類(lèi)

群柱式樁基式腿柱式海洋平臺(tái)固定式移動(dòng)式樁式重力式浮式坐底式順應(yīng)式船式半潛式坐底式自升式獨(dú)立腿式沉墊式牽索塔式張力腿式二、海洋平臺(tái)的分類(lèi).1、按運(yùn)動(dòng)方式，可分為固定式與移動(dòng)式兩大類(lèi)群柱式海洋17

2、按功能，海洋平臺(tái)的分類(lèi)有鉆井平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)、生活平臺(tái)、儲(chǔ)油平臺(tái)、近海平臺(tái)等。.2、按功能，海洋平臺(tái)的分類(lèi)有鉆井平臺(tái)、生18

TensionLegs(steeltubularlengthsscrewedtogether)SnorreTLPTopsideLimitations(weight)Columns(cancontainequipmentetc)Anchors(variousavailable)Drillingcapability.TensionLegsSnorreTLPTo19

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..23鉆井平臺(tái)

海洋鉆井的目的足為了了解海底地質(zhì)構(gòu)造及礦物儲(chǔ)藏情況，這項(xiàng)工作通常是由鉆井平臺(tái)來(lái)完成的。三、各種不同平臺(tái)的特點(diǎn).鉆井平臺(tái)海洋鉆井的目的足為了了解海底地24海上鉆井的設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜，包括井架(又稱(chēng)鉆塔)、提升設(shè)備、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、井口系統(tǒng)、封井系統(tǒng)、水下鉆井設(shè)備的控制操作系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)等。因?yàn)楹Ｉ香@井要受到風(fēng)、浪、流的影響，所以比陸上鉆井要復(fù)雜得多。

.海上鉆井的設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜，包括井架(又稱(chēng)251、坐底式鉆井平臺(tái)

坐底式鉆井平臺(tái)是早期在淺水區(qū)域作業(yè)的一種移動(dòng)式鉆井平臺(tái)。平臺(tái)分本體與下體，由若干立柱連接平臺(tái)本體與下體，平臺(tái)上設(shè)置鉆井設(shè)備、工作場(chǎng)所、儲(chǔ)藏與生活艙室等。鉆井前在下體中灌入壓載水使之沉底，下體在坐底時(shí)支承平臺(tái)的全部重量，而此時(shí)平臺(tái)本體仍需高出水面，不受波浪沖擊。在移動(dòng)時(shí)，將下體排水上浮，提供平臺(tái)所需的全部浮力。如屬自航者，動(dòng)力裝置都安裝在下體中。坐底式的工作水深比較小，愈深則所需的立柱愈長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)愈重，而且立柱在拖航時(shí)升起太高，容易產(chǎn)生事故。由于坐底式平臺(tái)的工作水深不能調(diào)節(jié)，已日漸趨于淘汰。

.1、坐底式鉆井平臺(tái)

坐底式鉆井平臺(tái)是早期在淺水區(qū)域作262、自升式鉆井平臺(tái)

自升式鉆井平臺(tái)是由一個(gè)上層平臺(tái)和數(shù)個(gè)能夠升降的樁腿所組成的海上平臺(tái)。這些可升降的柱腿能將平臺(tái)升到海面以上一定高度，支撐整個(gè)平臺(tái)在海上進(jìn)行鉆井作業(yè)。這種平臺(tái)既要滿足拖航移位時(shí)的浮性、穩(wěn)性方面的要求，又要滿足作業(yè)時(shí)著底穩(wěn)性和強(qiáng)度的要求，以及升降平臺(tái)和升降樁腿的要求。

由于自升式平臺(tái)可適用于不同海底土壤條件和較大的水深范圍，移位靈活方便，便于建造，因而得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在海上移動(dòng)式鉆井平臺(tái)中它仍占絕大多數(shù)。

.2、自升式鉆井平臺(tái)

自升式鉆井平臺(tái)是由一個(gè)上層平臺(tái)和27

..283、半潛式鉆井平臺(tái)

半潛式鉆井平臺(tái)，又稱(chēng)立柱穩(wěn)定式鉆井平臺(tái)。它是大部分浮體沉沒(méi)于水中的一種小水線面的移動(dòng)式鉆井平臺(tái)，它從坐底式鉆井平臺(tái)演變而來(lái)，由平臺(tái)本體、立柱和下體或浮箱組成。此外，在下體與下體、立柱與立柱、立柱與平臺(tái)本體之間還有一些支撐與斜撐連接，在下體問(wèn)的連接支撐一般都設(shè)在下體的上方，這樣，當(dāng)平臺(tái)移位時(shí)，可使它位于水線之上，以減小阻力；平臺(tái)上設(shè)有鉆井機(jī)械設(shè)備、器材和生活艙室等，供鉆井工作用。平臺(tái)本體高出水面一定高度，以免波浪的沖擊。下體或浮箱提供主要浮力，沉沒(méi)于水下以減小波浪的擾動(dòng)力。平臺(tái)本體與下體之間連接的立柱，具有小水線面的剖面，主柱與主柱之間相隔適當(dāng)距離，以保證平臺(tái)的穩(wěn)性，所以又有立柱穩(wěn)定式之稱(chēng)。

.3、半潛式鉆井平臺(tái)

半潛式鉆井平臺(tái)，又稱(chēng)立柱穩(wěn)29..304、鉆井船

鉆井船是設(shè)有鉆井設(shè)備，能在水面上鉆井和移位的船，也屬于移動(dòng)式(船式)鉆井裝置。較早的鉆井船是用駁船、礦砂船、油船、供應(yīng)船等改裝的，現(xiàn)在已有專(zhuān)為鉆井設(shè)計(jì)的專(zhuān)用船。目前，已有半潛、坐底、自升、雙體、多體等類(lèi)型。鉆井船在鉆井裝置中機(jī)動(dòng)性最好，但鉆井性能卻比較差。鉆井船與半潛式鉆井平臺(tái)一樣，鉆井時(shí)浮在水面。井架一般都設(shè)在船的中部，以減小船體搖蕩對(duì)鉆井工作的影響，且多數(shù)具有自航能力。鉆井船在波浪中的垂蕩要比半潛式平臺(tái)大，有時(shí)要被迫停鉆，。增加停工時(shí)間，所以更需采用垂蕩補(bǔ)償器來(lái)緩和垂蕩運(yùn)動(dòng)。鉆井船適于深水作業(yè)，但需要適當(dāng)?shù)膭?dòng)力定位設(shè)施。鉆井船適用于波高小、風(fēng)速低的海區(qū)。它可以在600m水深的海底上進(jìn)行探查，掌握海底油、氣層的位置、特性、規(guī)模、貯量，提供生產(chǎn)能力等

.4、鉆井船

鉆井船是設(shè)有鉆井設(shè)備，能在水面上鉆井和移31..32

生產(chǎn)平臺(tái)通常又叫浮油平臺(tái)，是專(zhuān)門(mén)從事海上油、氣等生產(chǎn)性的開(kāi)采、處理、貯藏、監(jiān)控、測(cè)量等作業(yè)的平臺(tái)。有的是單個(gè)平臺(tái)，也可由幾個(gè)不同用途的平臺(tái)扭引橋相連，組成石油生產(chǎn)基地。按建筑材料可分為鋼筋混凝土平臺(tái)和鋼質(zhì)平臺(tái)；按結(jié)構(gòu)型式可分為固定式平臺(tái)和移動(dòng)式平臺(tái)。固定式平臺(tái)又可分為樁基式與重力式兩種；移動(dòng)式平臺(tái)又可分為自升式與張力腿式、牽索塔式等。

生產(chǎn)平臺(tái).

生產(chǎn)平臺(tái)通常又叫浮油平臺(tái)，是專(zhuān)門(mén)從事海上油、氣等生產(chǎn)33

1、重力式采油平臺(tái)它一般都足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，作為采油、貯存和處理用的大型多用途平臺(tái)，它由底部的大貯油罐、單根或多根立柱、平臺(tái)甲板和組裝模塊等部分組成，規(guī)模較大的，可開(kāi)采幾十口井，貯油十幾萬(wàn)噸，平臺(tái)的總重量可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。各類(lèi)平臺(tái)，根據(jù)作業(yè)要求，配備相應(yīng)的采油，處理及生活等設(shè)施。.1、重力式采油平臺(tái).34..35

2、導(dǎo)管架式平臺(tái)樁基式平臺(tái)用鋼樁固定于海底。鋼樁穿過(guò)導(dǎo)管打入海底，并由若干根導(dǎo)管組合成導(dǎo)管架。導(dǎo)管架先在陸地預(yù)制好后，拖運(yùn)到海上安裝就位，然后順著導(dǎo)管打樁，樁是打一節(jié)接一節(jié)的，最后在樁與導(dǎo)管之間的環(huán)形空隙里灌入水泥漿，使樁與導(dǎo)管連成一體固定于海底。這種施工方式，使步上工作量減少。平臺(tái)設(shè)于導(dǎo)管架的頂部，高于作業(yè)區(qū)的波高，具體高度須視當(dāng)?shù)氐暮r而定，一般大約高出4-5m，這樣可避免波浪的沖擊。樁基式平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)剛性大，適用于各種土質(zhì)，是目前最主要的固定式平臺(tái)。但其尺度、重量隨水深增加而急驟增加，所以在深水中的經(jīng)濟(jì)性較差。.2、導(dǎo)管架式平臺(tái).36..37

3、張力腿式平臺(tái)

張力腿式平臺(tái)是利用繃緊狀態(tài)下的錨索鏈產(chǎn)生的拉力與平臺(tái)的剩余浮力相平衡的鉆井平臺(tái)或生產(chǎn)平臺(tái)。一般來(lái)說(shuō)，半潛式平臺(tái)的錨泊定位系統(tǒng)，都是利用錨索的懸垂曲線的位能變化來(lái)吸收平臺(tái)在波浪中動(dòng)能的變化。懸垂曲線鏈的特征之一是鏈的下端必須與水底相切，以保證錨柄不會(huì)從水底抬起，這樣就可保證錨的抓力。張力腿式平臺(tái)也是采用錨泊定位的，但與一般半潛式平臺(tái)不同，其所用錨索是繃緊成直線的，不是且懸垂曲線的，鋼索的下端與水底不是相切的，而是幾乎垂直的。用的錨是樁錨（即打入水底的樁作為錨用），或重力式錨（重塊）等，不是一般容易起主的轉(zhuǎn)爪錨。張力腿式平臺(tái)的重力小于浮力，所相差的力可依靠錨索向下的拉力來(lái)補(bǔ)償，且此拉力應(yīng)大于波浪產(chǎn)生的力，使錨索上經(jīng)常有向下的拉力，起著繃緊平臺(tái)的作用。.3、張力腿式平臺(tái).38..39

4、牽索塔式平臺(tái)

牽索塔式平臺(tái)是一瘦長(zhǎng)的桁架結(jié)構(gòu)，其下端依靠重力基座坐落于海底或是依靠支柱加以支撐，其上端支承作業(yè)甲板。桁架的四周用鋼索、重塊、錨鏈和錨所組成的