1、海洋平臺介紹,內(nèi)容,概述 海洋平臺的分類 各種平臺的特點 平臺發(fā)展的趨勢及原因,教學重點： 海洋平臺的分類 各種平臺的特點 平臺的發(fā)展趨勢 教學難點： 掌握各種平臺的特點,海洋平臺是在海洋上進行作業(yè)的場所。海洋石油鉆探與生產(chǎn)所需的平臺，主要分鉆井平臺和生產(chǎn)平臺兩大類。在鉆井平臺上設鉆井設備，在生產(chǎn)平臺上設采油設備。平臺與海底片口有立管相通。平臺是進行海上鉆井與采油作業(yè)的一種海洋工程結(jié)構。海洋平臺一般都高出海面，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、儲存鉆井或采油設備用。,概述,1、按運動方式，可分為固定式與移動式兩大類,海洋平臺的分類,教學重點,海洋

2、平臺的分類（續(xù)2）,海上固定平臺：一種借助于樁腿擴展基礎或用其它方法支撐于海底，而上部露出水面，為了預定目的能在較長時間內(nèi)保持不動的平臺。,海上移動平臺：指可根據(jù)需要從一個作業(yè)地點轉(zhuǎn)移到另一個作業(yè)地點的海上平臺。它是海洋油氣勘探、開發(fā)的主要手段。除了鉆井平臺以外，生活動力平臺、作業(yè)平臺、生產(chǎn)儲油平臺等也可以采用移動平臺的形式。,2、按功能，海洋平臺的分類有鉆井平臺、生產(chǎn)平臺、生活平臺、儲油平臺等。,海洋平臺的分類（續(xù)1）,Tension Legs (steel tubular lengths screwed together),Snorre TLP,張力腿式平臺,重力式采油平臺,導管架式平臺,

3、牽索塔式平臺,鉆井平臺,海洋鉆井的目的是為了了解海底地質(zhì)構造及礦物儲藏情況，這項工作通常是由鉆井平臺來完成的。,各種平臺的特點,教學重點和難點,海上鉆井的設備相當復雜，包括井架(又稱鉆塔)、提升設備、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、井口系統(tǒng)、封井系統(tǒng)、水下鉆井設備的控制操作系統(tǒng)、運動補償系統(tǒng)等。因為海上鉆井要受到風、浪、流的影響，所以比陸上鉆井要復雜得多。,各種平臺的特點（續(xù)1）,1、坐底式鉆井平臺 坐底式鉆井平臺是早期在淺水區(qū)域作業(yè)的一種移動式鉆井平臺。平臺分本體與下體，由若干立柱連接平臺本體與下體，平臺上設置鉆井設備、工作場所、儲藏與生活艙室等。鉆井前在下體中灌入壓載水使之沉底，下體在坐

4、底時支承平臺的全部重量，而此時平臺本體仍需高出水面，不受波浪沖擊。在移動時，將下體排水上浮，提供平臺所需的全部浮力。如屬自航者，動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，結(jié)構愈重，而且立柱在拖航時升起太高，容易產(chǎn)生事故。由于坐底式平臺的工作水深不能調(diào)節(jié)，已日漸趨于淘汰。,各種平臺的特點（續(xù)2）,2、自升式鉆井平臺 自升式鉆井平臺是由一個上層平臺和數(shù)個能夠升降的樁腿所組成的海上平臺。這些可升降的柱腿能將平臺升到海面以上一定高度，支撐整個平臺在海上進行鉆井作業(yè)。這種平臺既要滿足拖航移位時的浮性、穩(wěn)性方面的要求，又要滿足作業(yè)時著底穩(wěn)性和強度的要求，以及升降平臺和升降樁腿的

5、要求。 由于自升式平臺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用。目前，在海上移動式鉆井平臺中它仍占絕大多數(shù)。,各種平臺的特點（續(xù)3）,3、半潛式鉆井平臺 半潛式鉆井平臺，又稱立柱穩(wěn)定式鉆井平臺。它是大部分浮體沉沒于水中的一種小水線面的移動式鉆井平臺，它從坐底式鉆井平臺演變而來，由平臺本體、立柱和下體或浮箱組成。此外，在下體與下體、立柱與立柱、立柱與平臺本體之間還有一些支撐與斜撐連接，在下體間的連接支撐一般都設在下體的上方，這樣，當平臺移位時，可使它位于水線之上，以減小阻力；平臺上設有鉆井機械設備、器材和生活艙室等，供鉆井工作用。平臺本體高出水面一定

6、高度，以免波浪的沖擊。下體或浮箱提供主要浮力，沉沒于水下以減小波浪的擾動力。平臺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距離，以保證平臺的穩(wěn)性，所以又有立柱穩(wěn)定式之稱。,各種平臺的特點（續(xù)4）,4、鉆井船 鉆井船是設有鉆井設備，能在水面上鉆井和移位的船，也屬于移動式(船式)鉆井裝置。較早的鉆井船是用駁船、礦砂船、油船、供應船等改裝的，現(xiàn)在已有專為鉆井設計的專用船。目前，已有半潛、坐底、自升、雙體、多體等類型。鉆井船在鉆井裝置中機動性最好，但鉆井性能卻比較差。鉆井船與半潛式鉆井平臺一樣，鉆井時浮在水面。井架一般都設在船的中部，以減小船體搖蕩對鉆井工作的影響，且多數(shù)具有

7、自航能力。鉆井船在波浪中的垂蕩要比半潛式平臺大，有時要被迫停鉆，。增加停工時間，所以更需采用垂蕩補償器來緩和垂蕩運動。鉆井船適于深水作業(yè)，但需要適當?shù)膭恿Χㄎ辉O施。鉆井船適用于波高小、風速低的海區(qū)。它可以在600m水深的海底上進行探查，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,各種平臺的特點（續(xù)5）,生產(chǎn)平臺通常又叫浮油平臺，是專門從事海上油、氣等生產(chǎn)性的開采、處理、貯藏、監(jiān)控、測量等作業(yè)的平臺。有的是單個平臺，也可由幾個不同用途的平臺扭引橋相連，組成石油生產(chǎn)基地。按建筑材料可分為鋼筋混凝土平臺和鋼質(zhì)平臺；按結(jié)構型式可分為固定式平臺和移動式平臺。固定式平臺又可分為樁基式與重力式

8、兩種；移動式平臺又可分為自升式與張力腿式、牽索塔式等。,生產(chǎn)平臺,各種平臺的特點（續(xù)6）,1、重力式采油平臺 它一般都是鋼筋混凝土結(jié)構，作為采油、貯存和處理用的大型多用途平臺，它由底部的大貯油罐、單根或多根立柱、平臺甲板和組裝模塊等部分組成，規(guī)模較大的，可開采幾十口井，貯油十幾萬噸，平臺的總重量可高達數(shù)十萬噸。各類平臺，根據(jù)作業(yè)要求，配備相應的采油，處理及生活等設施。,各種平臺的特點（續(xù)7）,重力式平臺,優(yōu)點： 允許較大的頂部裝載從加工場地拖航至海上作業(yè)井口地點，因而使得海上吊裝帶裝配工作大大減少。 底部設有若干圓筒形儲油罐，增加了儲油能力。 結(jié)構由于與海底連接程度較好，承受波浪與海流等外載荷

9、的能力大大提高，工作水深70m150m左右。,重力式平臺,在構造上把采油、儲油合成一體，采用鋼筋混凝土節(jié)約鋼材，提高防腐能力，而且不需要打樁。 建造方式可以利用海岸低洼地方圍堤排水作為工地或把底座在陸上建造到一定程度下水。,2、導管架式平臺 樁基式平臺用鋼樁固定于海底。鋼樁穿過導管打入海底，并由若干根導管組合成導管架。導管架先在陸地預制好后，拖運到海上安裝就位，然后順著導管打樁，樁是打一節(jié)接一節(jié)的，最后在樁與導管之間的環(huán)形空隙里灌入水泥漿，使樁與導管連成一體固定于海底。這種施工方式，使陸上工作量減少。平臺設于導管架的頂部，高于作業(yè)區(qū)的波高，具體高度須視當?shù)氐暮r而定，一般大約高出4-5m，這樣

10、可避免波浪的沖擊。樁基式平臺的整體結(jié)構剛性大，適用于各種土質(zhì)，是目前最主要的固定式平臺。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)濟性較差。,各種平臺的特點（續(xù)8）,鋼制導管架采油平臺,鋼制導管架平臺由導管架、樁基和頂部設施（甲板結(jié)構和甲板模塊）組成。 導管架：由若干豎立的鋼管、橫向和斜向的鋼管連接焊成都空間桁架結(jié)構。 樁基：由許多經(jīng)過導管架打入海底的樁組成。 甲板結(jié)構：由桁架、支骨及甲板組成的位于導管架頂端的結(jié)構，通常設兩層工作平臺，用以布置生產(chǎn)和生活設施。,3、張力腿式平臺 張力腿式平臺是利用繃緊狀態(tài)下的錨索鏈產(chǎn)生的拉力與平臺的剩余浮力相平衡的鉆井平臺或生產(chǎn)平臺。一般來說，半潛式

11、平臺的錨泊定位系統(tǒng)，都是利用錨索的懸垂曲線的位能變化來吸收平臺在波浪中動能的變化。懸垂曲線鏈的特征之一是鏈的下端必須與水底相切，以保證錨柄不會從水底抬起，這樣就可保證錨的抓力。張力腿式平臺也是采用錨泊定位的，但與一般半潛式平臺不同，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，不是一般容易起放的轉(zhuǎn)爪錨。張力腿式平臺的重力小于浮力，所相差的力可依靠錨索向下的拉力來補償，且此拉力應大于波浪產(chǎn)生的力，使錨索上經(jīng)常有向下的拉力，起著繃緊平臺的作用。,各種平臺的特點（續(xù)9）,4、牽索塔式平臺 牽索塔式

12、平臺是一瘦長的桁架結(jié)構，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、錨鏈和錨所組成的錨泊系統(tǒng)加以牽緊，使它能保持直立狀態(tài)。由于這種平臺是由錨泊系統(tǒng)牽緊的，它在小風浪時僅發(fā)生微幅擺動；風浪大時，由于桁架結(jié)構擺動幅度大，會把重塊拉得離開海底，從而要吸收掉風浪的一部分能量，因此平臺仍可維持在許可范圍內(nèi)擺動。這種平臺結(jié)構簡單，構件尺寸小，故所受到的風、浪、流的作用力也小。這種平臺能適用于300600m水深的海域。但若水深超過600米，則由于要提高桁架的抗彎能力，建造時所耗用的材料會大大增加，經(jīng)濟上不一定合算。,各種平臺的特點（續(xù)10）,牽索塔平臺,牽索

13、塔平臺由甲板、塔體、牽索系統(tǒng)三部分組成。 塔體是一個類似導管架的空間鋼架結(jié)構，用對稱布置的纜索將塔保持正浮狀態(tài)。 遇到大幅值長周期的風暴波時，系統(tǒng)變軟，較大順應性出現(xiàn)，因此，牽索塔平臺比導管架平臺和重力式平臺更適合于深水海域作業(yè)。,FPSO,浮式生產(chǎn)儲油裝置（Floating Production Storage and Offloading system，F(xiàn)PSO），是海洋石油工業(yè)集油氣生產(chǎn)、儲存、外輸、生活、動力于一體的海上油氣處理大型設施，目前已成為海上油氣田開發(fā)的主流生產(chǎn)方式。 FPSO本身就是一艘大型的船舶，可以有舵，能自航，也可以無舵，靠拖航就位。該裝置通過固定式單點或懸鏈式單點系

14、泊系統(tǒng)固定在海上，可隨風浪和水流的作用360全方位地自由旋轉(zhuǎn)。,FPSO,FPSO通常與采油平臺或海底采油系統(tǒng)組成一個完整的采油、原油處理、儲油和卸油系統(tǒng)。 工作原理：通過海底輸油管線接受從海底油井中采出的原油，并在船上進行處理，然后儲存在貨油艙內(nèi)，最后通過卸載系統(tǒng)輸往穿梭油輪(Shuttle Tanker)。,FPSO,FPSO,FPSO,FPSO的主要功能有： 原油生產(chǎn)和污水處理 在FPSO主甲板以上，可根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求設置生產(chǎn)甲板。生產(chǎn)甲板就相當于一座陸地處理廠，在生產(chǎn)甲板上設置油氣生產(chǎn)和污水處理所不可缺少的設備，如加熱器、分離器、冷卻器、污水脫油裝置、壓縮機、輸送泵、安全放空裝置等，

15、以及為生產(chǎn)需要的其它配套設施。處理合格的原油進艙儲存；處理達標的生產(chǎn)污水直接排海或作為油田注水的水源；分離出來的天然氣作為發(fā)電機和加熱鍋爐的燃料，或輸送到陸地供客戶使用。,FPSO,FPSO的主要功能有： 供電和供熱 開發(fā)一個油田需要大量的機械設備，而要維持這些設備和生產(chǎn)流程的正常運轉(zhuǎn)，離了電和熱是不行的。FPSO利用生產(chǎn)過程中分離出來的廢氣作為燃料，進行發(fā)電和加熱鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的熱量供生產(chǎn)流程加熱，而所發(fā)的電除供給FPSO本身生產(chǎn)和照明利用外，還可通過海底電纜輸送到各井口平臺，向井口平臺提供電力。這樣，可以減少井口平臺上的設備和重量，簡化井口平臺的布置，節(jié)約工程費用和操作費用。,FPSO,F

16、PSO的主要功能有： 生活基地和生產(chǎn)指揮中心 在FPSO上除了布置生產(chǎn)設施以外，還布置有供生產(chǎn)操作人員生活和休息的住房。由于FPSO主尺度較大，為布置住房提供了有利條件，住房定員從幾十人到上百人。住房內(nèi)除設置臥室和餐廳外，還配備了專門的會議室、娛樂室、辦公室、報房和中央控制室，不但為FPSO上的操作人員提供寬敞、舒適的生活和休息環(huán)境，還可以監(jiān)控整個生產(chǎn)流程的運轉(zhuǎn)情況，為附近平臺提供支援和服務，成為油上油田名副其實的生產(chǎn)指揮中心。,FPSO,FPSO的主要功能有： 儲存合格的原油 FPSO主甲板下面的艙室，除壓載水艙、燃油艙、淡水艙、機泵艙和部分工藝艙室之外，絕大部分艙室都是用來儲存處理合格的原

17、油的，其儲油量從幾萬噸到幾十萬噸，相當于一座海上大油庫，和其他只能儲存12萬噸的全海式開發(fā)方案相比，具有獨特而明顯的優(yōu)勢。FPSO的設計噸位和原油儲存能力視油田海域的水深和油田的產(chǎn)能而定，一般應能儲存油田10天以上的產(chǎn)量，否則，需要穿梭油輪頻繁地?？客廨?，受氣候影響較大。,FPSO,FPSO的主要功能有： 外輸合格的原油 FPSO還可兼做海上輸油碼頭，供穿梭油輪?？浚ㄟ^輸油泵、計量系統(tǒng)和輸油軟管將合格的原油輸送到穿梭油輪上外運銷售。穿梭油輪可以旁靠，也可以串靠FPSO。,FPSO,FPSO與其他海洋平臺相比，有明顯優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在如下方面： 生產(chǎn)系統(tǒng)投產(chǎn)快，投資低，若采用油船改裝成FPSO，

18、優(yōu)勢更為明顯，而且目前很容易找到船齡不高，工況適宜的大型油船。 甲板面積寬闊，承重能力與抗風浪環(huán)境能力強，便于生產(chǎn)設備布置。,FPSO,FPSO的主要優(yōu)點： 儲油能力大，船上原油可定期、安全、快速地通過卸油裝置卸入穿梭油船中運輸?shù)桨渡?，穿梭油船不僅可與FPSO串聯(lián)，也可旁靠FPSO系泊。最新FPSO還具備了海上天然氣分離壓縮罐裝能力，提高了油田作業(yè)的經(jīng)濟性。 應用靈活，移動方便，其海上自航能力是其他海洋平臺系統(tǒng)所不具備的，因此，F(xiàn)PSO可根據(jù)作業(yè)需要和實際情況迅速轉(zhuǎn)換工作海域和回廠檢修。,平臺發(fā)展的特點及原因,經(jīng)過近百年的發(fā)展，平臺得到了很大的發(fā)展，其發(fā)展特點為： 由木質(zhì)平臺發(fā)展到鋼質(zhì)平臺 由

19、固定式平臺發(fā)展到移動式平臺 由淺海平臺發(fā)展到深海平臺,教學重點,平臺發(fā)展的趨勢及原因（續(xù)1）,發(fā)展的原因主要有： （1）技術的發(fā)展 （2）開采活動由淺海發(fā)展到深海 （3）平臺重復使用的考慮 （4）平臺性能改善的要求,深海油氣開發(fā)現(xiàn)狀,海洋油氣勘探開發(fā)已從淺海擴大到中深海域(100500m) 、深海(5001 500m) 、甚至超深海( 1500 m以上)，在一次又一次刷新深水油氣開發(fā)記錄后,本世紀初,石油工業(yè)已經(jīng)把目光投向蘊藏在3000m海底的油氣藏。深水油氣開發(fā)正在成為世界石油工業(yè)的主要增長點和科技創(chuàng)新的前沿。 深水油氣田開發(fā)中,傳統(tǒng)的導管架平臺和重力式平臺正逐步被深水浮式平臺和水下生產(chǎn)系統(tǒng)

20、所代替。,深海油氣開發(fā)現(xiàn)狀,目前,全世界已有2300多套水下生產(chǎn)設施、204座深水平臺運行在全世界各大海域,最大工作水深張力腿平臺(TLP)已達到1434m、SPAR為2073m、浮式生產(chǎn)儲油裝置(FPSO)為1900m、多功能半潛式平臺達到1920m以上、水下作業(yè)機器人(ROV)超過3000m,采用水下生產(chǎn)技術開發(fā)的油氣田最大水深為2192m,最大鉆探水深為3095m。 與此同時,深水鉆井裝備和鋪管作業(yè)技術也得到迅速發(fā)展,全世界已有14艘在役鉆探設施具備進行3000m水深鉆探作業(yè)能力,第5代、第6代深水半潛式鉆井平臺和鉆井船已在建造中。第6代深水鉆井船的工作水深將達到3658m,鉆井深度可達

21、到11000m；深水起重鋪管船的起重能力達到14000噸,水下焊接深度為400m,水下維修深度為2000m,深水鋪管長度達到12000km) 。,深海油氣開發(fā)現(xiàn)狀,中國海洋石油總公司已擁有15艘鉆井裝備和藍疆號大型海上起重鋪管船,其中3艘鉆井裝備作業(yè)水深在300 m以上,最大鉆探水深達到505m,大型起重鋪管裝備的起重能力達到3800噸。目前,中國海洋石油總公司正在啟動深水鉆井、鋪管裝備等方面的前期研究;我國的FPSO建造速度和建造質(zhì)量已達到國際先進水平,平均建造周期為 22個月/艘,遠遠低于發(fā)達國家36個月/艘的平均建造周期 。,3維海洋平臺,中油海61號自升式平臺,中油海82號坐底式平臺,

22、Maverik+做出的平臺模型,半潛式平臺,自升式平臺,固定導管架式鋼質(zhì)平臺,風浪中的海洋平臺,海洋平臺系統(tǒng),世界上最大的海洋平臺(寬75m，長126m，高100m),新型深海平臺,MinDOC,The MinDOC 3, with its vertical columns arranged in a triangular shape and connected to pontoons, at first looks like a semisubmersible. However, the unit behaves like a spar in terms of stability and d

23、ynamic response to waves.,新型深海平臺,The MinDOC 3 hull can accommodate traditional rectangular topsides, but BASS has designed an efficient, modular, triangular topsides. The MinDOC 3 hull being built for ATP will have a T-shaped topsides and will have top-tensioned risers.,The Sevan FPSO is used as a f

24、loating production and storage for hydrocarbons. The hydrocarbons are stored in tanks in the hull of the platform and are transported by shuttletankers or by pipe line to onshore refineries.,SEVAN HULL,.The hull is fitted with machinery, power generators, transformators, electric boards, fire control systems, ballast pumps and cargo pumps. The FPSO also has a processing plant for hydrocarbons installed on deck. Depending on charact