25米水深自升式修井平台压载系统设计【毕业论文】.doc

1、毕业论文 文客久久网出品 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 25 米水深自升式修井平台压载系统设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 船舶与海洋工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 文客久久网出品 目录 摘 要 . 3 1 前 言 . 6 2 自升式平 台综述 . 7 2.1 自升式海洋平台的结构 . 7 2.2 当前建造自升式海洋平台的特点 . 9 3 压载水系统及阀门遥控 .10 3.1 压载水系统功能与原理 .10 3.2 压载水系统的型式 .10 3.3 各种全船压载系统的特点 .13 3.4 阀门遥控及液位遥测系统的功能 .14 3.5 阀门遥控系统的种类及原理 .

2、14 3.6 液位遥测系统的组成与原理 .17 4 25 米自升式海洋平台阀门遥控及压载系统设计 .21 4.1 25 米自升式海洋平台介绍及设计目的 .21 4.2 25 米自升式海洋平台压载方式 .21 4.3 平台升离状态下的压载方式 .22 4.4 平台漂浮状态下的压载方式 .23 4.5 25 米自升式海洋平台阀门遥控及液位遥测系统设计 .23 4.6 25 米自升式海洋平台压载系统计算及部件选择 .26 5 结论 .46 6 参考文献 .47 7 致谢 .49 毕业论文 文客久久网出品 25 米水深自升式修井平台压载系统设计 摘 要 经济的高速发展的今天，能源成了经济发展的前提和保

3、障。我国人口众多，经济发展迅速，但对能源远远供不应求。随着陆地资源日益枯竭，为了满足社会和经济发展的需求，必须向海洋进军。所以海洋平台是开发海洋最关键的武器，其中使用较普遍的是自升式修井平台，它 采用先进的桩腿结构和升降机构，配备钻井能力更强、自动化程度 更高的先进钻井设备，而且 对水深适应性强，用钢量少，造价较低，可增大离水面的距离，有良好的搞侧向移动性， 更加注重健康、安全、环保。 压载系统是一个在海洋平台上必不可少的环节，它可以让平台获得一个稳定的基础，避免极限恶劣的环境条件造成平台的倾覆和损坏。 随着船舶自动化程度的提高，大部分船舶和海洋平台的货油系统、压载水系统和舱底水系统都采用了远

4、程阀门遥控系统。因此，阀门遥控系统得到了迅猛的发展和广泛的应用。本文对船舶阀门遥控系统的驱动方式（液动、气动、电动及电液驱动）进行分析和比较，以及介绍和分析了遥测系统，以便 在平台压载系统的设计中，选择合适的阀门驱动方式。 关键词 自升式修井平台；压载系统；阀门遥控；遥测系统 毕业论文 文客久久网出品 25 meters of jack-up platform ballast water depth workover system design Abstract With the high speed development of economy today, energy became ec

5、onomic development prerequisite and the guarantee. Chinas huge population and rapid economic development, but to energy far in short supply.As land resources are increasingly exhausted, in order to meet the needs of the development of the society and economy, have to tap into the ocean. So the offsh

6、ore platform is the key weapons development of ocean, which is used more generally jack-up platform workover, it USES advanced of legs of structure and lifting mechanism, equipped with drilling stronger ability, and more automated advanced drilling equipment, and strong adaptability to water depth,

7、with steel quantity is little, low cost, can increase the distance from the surface, has the good make lateral mobility, paying more attention to the health, safety, and environmental protection. Ballast system is an offshore platform in the essential link, it can let platform get a stable foundatio

8、n, avoid limit harsh environmental conditions caused the fall of platform and damage. With the improvement of ship automation degree, most of the shipping and Marine platform of goods oil system, ballast water system and the bottom water system using remote valve remote control system. Therefore, th

9、e valve remote control system has developed rapidly and widely used. In this paper, the ship valve remote control system drive mode (hydraulic, pneumatic, electric and electric hydraulic drive) are analyzed and compared, and this paper introduces and analyzes the telemetry system, so that in the des

10、ign of the system platform ballast, choose the right valve drive way. Key Words workover jack-up platform； ballast system; valve remote control; telemetry systems 毕业论文 文客久久网出品 1 前 言 在经济高速发展的今天，能源成了经济发展的前提和保障。我国是世界第二大石油进口国，而且我国人口从多，经济发展迅速，对能源远远供不应求。我国很早就开始陆地上的能源开采，随着陆地资源的日益贫乏，逐步将重心转移向海洋。我国拥有广阔的海域资源，而

11、且海底蕴藏的石油天然气资源非常丰富。海洋能源开发不同于陆地能源开发，它需要特殊的装备，通过它我们才能将能源顺利的从海底开采出来，这个装备就是海洋平台。海洋平台结构的先进程度也就决定了它的开采能力。 当今在能源开采上，用的比较多的是自升式海洋平台。自升式修井平台主要由平台结构、 桩腿、 升降机构、 钻井装置、起重装置以及生活楼等装置组成。升降机构将平台举升到海面以上 ,使平台在工作时免受海浪冲击 ,桩腿的支撑使平台站立在海底进行修井工作。完成作业后后 ,把平台降至海面 ,升起桩腿并将其升至拖航位置 ,就能拖航到下个井位作业。由于平台在修井作业过程中，必须确保具有足够的稳性，通过压 载水系统向平台

12、提供插桩预压负载，使得平台达到一定的插桩深度，获得足够的地基支撑力，所以对压载系统进行合理的设计是十分有必要的。 毕业论文 文客久久网出品 2 自升式平台综述 2.1 自升式海洋平台的结构 海洋平台是海洋资源开发的重要装备。海洋资源的开发伴随着海洋平台的开发。目前海洋平台的种类已有很多，按其结构分主要有固定式平台、移动式平台和顺应式平台。而在这些平台中移动式平台应用比较广泛。按平台的功能分可将平台分为：钻井平台、生产平台两大类。本论文所设计的 25 米海洋平台是属于自升式海洋平台。 自升式海洋平台的结构主 要由主体和若干桩腿组成。可垂直升降的桩腿是通过升降装置得以实现的。自升式海洋平台的使用范

13、围广泛可使用于不同土壤条件和较大的水深等各种情况下，并且移动方便，因此在海洋资源开发中得到了广泛的应用。如图 2.1.1 是本论文所需要对它的压载系统进行设计的 25 米自升式海洋平台。 图 2.1.1 25 米自升式钻井平台 一般来说自升式平台主体通常是单甲板箱形结构，此结构可以是单层底也可以是双层底。主体的俯视平面形状和桩腿的应用数目有着密切关系，一般有三腿形成三角形、四腿形成矩形和五腿形成五角形等如图 2.1.2 毕业论文 文客久久网出品 图 2.1.2 平台主体的平面形状 根据平台主体的结构型式，自升式海洋平台的类型可以被分为井口槽式海洋平台和悬臂梁式海洋平台。 自升式平台升离水面需要

14、依靠桩腿的支撑作用，这才能使平台达到作业状态，从而使作业顺利进行。桩腿的作用除了要支承平台的全部重量外，还要经受住各种因环境因素对平台产生的外力的作用。桩腿按其型式又可被分为壳体式及桁架式两种，如图 2.1.3 和图2.1.4 所示。所谓壳体式是指用钢板焊接成封闭式的桩腿结构，它的形状又有圆形和方形。为了与升降装置相配合，从而达到升降的目的，在桩腿上设几根长齿条和销孔 。桁架式桩腿是由杆组合成的，它的截面形状多为三角形或方形和方形的桁架腿。 图 2.1.3 壳体式桩腿 毕业论文 文客久久网出品 图 2.1.4 桁架式桩腿 自升式海洋平台中通常用的升降装置有：液压式和电动齿轮齿条式。 (1)液压

15、式 液压式升降装置：利用液压缸和其他各种装置之间的配合达到桩腿升降。 (2)电动齿轮齿条式 电动齿轮齿条式升降装置通过齿轮带动桩腿的升降。在这类升降装置的特有齿轮架的顶部和底部安装有缓冲装置（缓冲垫），以起到缓冲作用 (例如缓和桩腿与海底碰撞产生的损害力 )。 对于自升式海洋平台，在 通常情况下，它工作状态可以有五种情况： 拖航状态、 放桩与提桩状态、 插桩和拔桩状态、 桩腿预压状态、 着底状态。各种状态都有各自的受力特点，本论文的目的是对自升式平台压载系统的设计并未涉及这方面的研究。 2.2 当前建造自升式海洋平台的特点 当前在建的平台呈现了一个新的趋势。目前在建的平台数量多，更新快；船厂在

16、建平台的交货速度慢，因为对平台的技术要求越来越高了；新自升式海洋平台造价越来越高，新的平台技术高，压载水系统及阀门遥控，大大提高了平台的自动化程度，本文的目的就是为了提高 25 米自升式海洋平台的自动化水平， 对其阀门遥控及压载水系统进行设计。 毕业论文 文客久久网出品 3 压载水系统及阀门遥控 3.1 压载水系统功能与原理 3.1.1 压载水系统原理 在压载水总管、支管上安装遥控蝶阀，通过遥控来实现压载水的注入、排出、调驳。各压载水舱内都有安装液位传感器，以监测各压载水液位、容积等舱内因素。 (l)压载水的注入 :舱底压载系统通用海底门、压载水把海水吸进海水总管，经过遥控阀门到达压载水总管，

17、再通往各舱支管后进入各压载水舱。 (2)压载水的排出 :每个压载水舱的压载水可以通过舱底压载所用的通用泵和压载水泵将压载水吸入各支管然后将其排至压 载水处理装置处理后再排往舷外。 (3)压载水的调驳 :通过对应的管路上的阀门的开关，对各个舱室内的压载水进行调节，从而达到船舶的横向稳定要求。 3.1.2 船舶设置压载水系统的目的 (1)适应各种装载状况，保持适当的排水量、吃水、纵倾和横倾，保持一定的航行性能。 (2)保持恰当的 GM，获得适当的复原力。 (3)减小过大的弯矩和剪切力 3.2 压载水系统的型式 （ 1）支管式 这是一种各压载舱都能够独立注水排水的管系布置方法见图 3.2.1），这种

18、方法适用于双层底内压载舱注排水，而且是压载管径较小、压载舱数不多的 小型船舶。 压载水系统采用这种方式时，压载泵布置在机舱得里面，集合管布置在机舱前面得端壁或后面的端壁，集合管至压载泵之间的连接用的是总管，集合管至各压载舱用支管连接。所以该方式的特点是总管短支管长。 毕业论文 文客久久网出品 图 3.2.1 支管式压载系统 （ 2）总管式 采用这种方式时压载时，总管是按船长方向进行敷设的，在总管引出各舱的支管，在支管上需要安装阀门及吸口。阀门一般采用遥控阀门可以是小轴传动，也可以是液压或气动遥控阀门。 总管式也分几种方式。图 3.2.2 所示的为一根总管方式，适用于 1000t 一下的小型船舶。图 3.2.3 所示为双总管式，适用于稍微大一些的船舶，载重量 DW 一般不超过 5000t。对更大的船舶，因压载水量大，压载管直径大，不容易将舱内的水抽干净，一般需设扫舱吸口。如图 3.2.4 所示为另设两根扫舱总管的方式。如图 3.2.5 所示为不另设扫舱总管，扫舱吸口直接接在压载总管上的方式。 图 3.2.2 单总管式压载系统