巨型海洋平台的设计及优化设计 _大学论文.doc

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1、济南大学毕业设计1前言随着中国经济的发展,特别是作为支柱产业的石油化工和汽车工业的快速发展,石油和天然气供应不足的矛盾日益突出。石油天然气资源是发展石油工业的前提条件和基础,探明储量是制定石油工业长期发展规划和建设项目的依据,剩余可采储量的多少决定了石油工业发展潜力所在。目前我国陆上石油后备资源严重不足,原油产量增长缓慢。由于长期的强化开采,大多数主力油田在基本稳定基础上陆续进入产量递减阶段,开采条件恶化,开发难度增大。鉴于陆上资源的日渐枯竭,资源开发向海洋、尤其是深海进军已成必然趋势。因此，如何控制海上石油平台的震动，保护平台的安全可靠成为一个亟待解决的问题。1.1海洋平台简介

2、在陆地上钻井时，钻机等都安装在地面上的底座上；在海上钻井时，不可能将钻井设备安放在海里，因此就需要一个安放钻井设备等的场所，这个场所就是海洋钻井平台。海上钻井平台分类[2]如下：按运移性分为：固定式钻井平台，移动式钻井平台。移动式钻井平台又分为坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、浮式钻井平台。按钻井方式分为：浮动式钻井平台和稳定式钻井平台。浮动式钻井平台分又为，半潜式钻井平台、浮式钻井船和张力腿式平台；稳定式钻井平台又分为，固定式钻井平台、自升式钻井平台和坐底式钻井平台。固定式海洋平台是从海底架起的一个高出水面的构筑物，上面铺设甲板作为平台，用以放置钻井机械设备，提供

3、钻井作业场所及工作人员生活场所。海洋平台的安装包括：导管架的安装和工作平台的安装。其中导管架的安装方法有：提升法、滑入法和浮运法。工作平台的安装方法有：吊装和浮装。海洋平台的组成部分有：导管架和桩基、栈桥、上部模块、生活楼直升机甲板和火炬臂。-21-济南大学毕业设计图1.1海洋平台1.2固定式海洋平台的特点固定平台包括导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台等。钢质导管架式平台使用水深一般小于300米，通过打桩的方法固定于海底，它是目前海上油田使用广泛的一种平台。自1947年第一次被用在墨西哥湾6米水域以来，发展十分迅速，到1978年，其工作水深达到312米，目前世界上大

4、于300米水深的导管架平台有7座。通常评价海洋钻井平台的优劣指标有4个：稳定性、运移性、适用水深及经济性。固定式海洋平台的特点是：稳定性好、运移性差、适用水深浅、经济性一般。到2007年为止，在我国渤海区域先后建成了几十座固定式海洋平台，现已经拆除3座，报废2座，其余的都改装成采油平台。例如，渤海北油田的A,B平台，每座设计钻井32口，现在已改装成采油平台[2]。胜利油田埕岛海上油田开发采用的主要是固定式平台。固定式海洋平台的结构特点：平台有三部分组成即，上部结构、导管架和桩组成，如下图1.2所示：-21-济南大学毕业设计图1.2导管架海洋平台的主要结构上部结构平台甲板、甲板立柱

5、以及桁架结构，对钻井平台，甲板以两层居多，对于采油平台有时可以采用单层甲板的形式。甲板结构组要作用是为各种设备设施提供足够空间。导管架是导管立柱和导管梁组成的空间框架结构。各管连接点是管节点，关节点上受到的载荷很复杂，不仅受到轴向力还要传递弯矩。各管状构相交处形成了管状节点结构，由于管节点的几何形状复杂并受焊接影响，故其应力集中系数很高，容易发生疲劳破坏，因此它是导管架平台的重要结构部位，在设计中需要特别注意。桩的作用是把海洋平台固定于海底。桩通过导管架打入海底土中并通过导管固定和支撑上部平台。-21-济南大学毕业设计1.3发展海洋平台的重要性随着海洋开采范围的日益扩大,深海石油

6、开发已成为石油工业的重要前沿阵地。海洋平台是海上石油勘探开发的载体，固定式海洋平台是常用的一种海上石油勘探开发的承载体。海洋油田的开发建设与陆地油田截然不同,其最大的区别在于环境条件不同,海洋油田的开发建设必须与海洋环境条件相适应,即要充分考虑风、浪、流、冰等海况条件的影响。无论是浅海油田还是深海油田,其开发都是一个庞大的系统工程,主要包括油藏、钻井、测井以及海工工程和采油工程,海洋平台体积的不断增大引起载荷增大、费用增加、桩腿受力不均以及在恶劣环境下的剧烈震动等问题限制了海洋平台向深水发展。海上平台结构设计是海上平台设计的一个非常重要的组成部分。特别是对于海上平台的安全性和可靠

7、性至关重要。海上平台结构设计包括设计导管架结构及甲板结构和附属结构等各个方面的内容。例如确定结构布置原则,正确地选用材料和计算荷载方法,选取适用的荷载系数,确定荷载组合方式,进行强度、刚度和稳定性计算,编制材料表以及有关设计文件等。目前，世界上已探明的海上油气资源大部分蕴藏在大陆架及3000米以下的海底。有数据显示，深海能源储量将是陆地能源储量的100倍，但由于开采技术上的限制，其还是能源领域最具潜力的。我国拥有广阔的大陆架，有较为丰富的油气资源，加强对海上油田的开采能大大缓解我