船舶与海洋工程毕业设计：自升式海洋平台舱底水系统设计.doc

1、 本科毕业论文 （ 20 届） 自升式海洋平台舱底水系统设计 所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 目录 2 目录 摘要 . 4 1. 前言 . 6 2. 海洋平台概念综述 . 8 2.1 海洋钻井平台概述 . 8 2.2 中国 海洋钻井平台发展 现状 . 8 2.3 40 米自升式平台概述 . 9 3. 舱底水系统 . 11 3.1 舱底水系统概述 . 11 3.2 舱底水来源 . 11 3.3 舱底水管布置方式 . 11 3.4 舱底水管系布置安装要求 . 12 3.5 油污水的收集和处理 . 13 3.5.1 甲板处所的油污水

2、收集 . 13 3.5.2 甲板漏水口 . 13 3.5.3 甲板以下各舱室的油污水收集 . 17 3.6 舱底水管管径的 计算 . 27 3.6.1 舱底泵的配置与流量计 算 . 28 3.7 舱底水管管径的确定 . 28 3.8 舱底水管路及附件 . 29 3.9 舱底水的油水分离方法 . 29 3.10 油 污水的处理 . 33 3.11 舱底水排放规定 . 43 3.12 平台防油污设备规定 . 44 3.13 舱底水系统试验 . 44 3.14 舱底水 系统的管理 . 44 4. 系统管件和阀件的选用 . 46 4.1 各种管子材料及使用 . 46 4.1.1 无缝钢管（碳钢与低合金

3、钢） . 46本科毕业论文 目录 3 4.1.2 焊接钢管 . 46 4.1.3 无缝铜管（铜及铜合金） . 46 4.1.4 铸铁管（铜及铜合金） . 46 4.2 阀件选用要点 . 46 4.3 管阀件选用情况汇总 . 47 4.4 系统重要附件型式规格介绍 . 48 4.4.1 法兰铸铁单排吸入截止止回阀箱： . 48 4.4.2 法兰青铜截止止回阀 . 49 4.4.3 测探装置 . 51 5. 设计总结 . 53 参考文献 . 54 6. 致 谢 .错误 !未定义书签。 7. 附译文 . 55 本科毕业论文 摘要 4 摘要 在航行和作业的过程中，船舶和海洋平台难免会发生舱室进水等情况

4、。 舱底水系统的作用就是抽除舱底积水。舱底积水的原因很多，如船体接缝处的渗漏，雨水和甲板冲洗水的流入，管内液体的泄露和机械设备液体的泄放等。舱底水腐蚀船体，影响平台的稳性和作业安全，应及时排除。此外，发生海损事故，船体破损而大量进水时，舱底水系统担负着排出进入舱室水的任务。但是舱底水在排放过程中也给海洋 带来了较大的污染，直接或间接给人类的生活带来了各种 危害。随着海洋环境污染的日益严重和公众环保意识的不断增强，国际上的各类防污染公约对海洋平台污水处理及排放要求越来越高，执行也越来越严格，海洋平台防污染系统的设计和使用面临了严峻的挑战。 因此在本 设计中 ，我 简单 地 介绍了海洋平台的发展概

5、况，并针对 各种规范 中对舱底水系统管路的各项规定 ， 详细 阐述、计算并设计了自升式海洋 平台舱底水的收集、处理及排放 的管路系统，力求最后设计完成的平台的舱底水排放能满足 各类防污公约、规范及协议中对平台防污系统的要求 。 关键词 自升式海洋 平台； 舱底水系统 ；排放标准；海洋污染 本科毕业论文 摘要 5 The bilge water system of integrated design on the Jack-up drilling platform 【 Abstract】 The water may run into the cabin when the platform or

6、ship is in production.The function of the bilge water system is surking bilge water.There are many reasons for running into the water,such as the leakage from hull juncture, the rain,the water used to flush deck,the leak water from pipeline,and so on.The bilge water can make corrosion of the hull,af

7、fect the stability of the platform and the safety of work.So it must be ruled out timely.It can brought a large pollution to marine for the bilge water emissions.And it causes all sorts of hazards for the life of human.With the increasing of marine pollution and the growing awareness of environmenta

8、l protection, International Convention on marine pollution prevention for the Sewage treatment and disposal of offshore platform more and more stringent, the anti-pollution systems design and use is facing serious challenges. The design simply introduced the overview of development of offshore platf

9、orm, according to the platforms specific design and layout, and the requirement of anti-pollution system in various anti-pollution conventions, norms and agreements, against the provisions of Bilge Water Systems pipeline in the Handbook of Marine, it detailed elaborate bilge water and sewages collec

10、tion, treatment and disposal on this platform. 【 Key words】 jack-up drilling platform； bilge water system； emission standards； ocean pollution本科毕业论文 前言 6 1. 前言 世界经济的高速发展必然带来对能源的大量需求 ,石油天然气仍是当前的主要能源。我国已成为世界第 二大石油进口国 ,油气供求矛盾非常突出。我国陆地油气资源勘探开发程度现已很高 ,油气资源正迅速减少。向海洋进军 ,开发新的油气资源已成必然趋势。我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域 ,油气资

11、源十分丰富。在渤海、南黄海、东海、南海已有发现并进入早期开采。自升式钻井平台属于海上移动式平台 ,由于其定位能力强和作业稳定性好 ,在大陆架海域的油气勘探开发中居重要地位。近年来 ,全球范围深水自升式平台主要用来开 /采 3 类油田 ,即深水深井 (水深 106.7m 以上 ,井深超过 4572m)、天然气井及边际油田。如果未来几年在深水深井方面没有大的发 现 ,则对深水自升式平台的市场需求会减弱。开发天然气井需在天然气的输送与储存上投入大量资金 ,但不少发展中国家财力有限 ,也有虑及天然气泄漏污染环境的可能。如果油价回落不能支撑边际油田的开发 ,市场需求会进一步减弱。正面因素是 ,2000年

12、以来 ,平均每年有 3.9 个平台由于运作年限过长而退出市场。 中国已是世界造船大国 ,海洋工程方兴未艾。 2006 年 5月 31 日 ,国内首座 122m(400ft)水深平台“海洋石油 941” (JU-2000E 设计型号 )在大连船舶重工集团有限公司建成 ,交付中海油服使用。 2007 年 9月 3 日 ,中国首座 自行设计建造的齿轮齿条升降的自升式钻井平台“中油海5 号” ,在青岛北海船舶重工有限公司竣工并交付使用。如今中国已拥有一套完整的与船舶海洋工程配套的教育、科研、生产与工业体系。随着中国经济发展对能源需求的提高及科技的不断进步 ,可以相信在不远的将来 ,中国必将在自升式平台

13、的设计、建造与市场占有率上居重要地位。 近年来，海洋运输业得到了长足的发展，同时海洋运输也给海洋环境带来了很大的污染和破坏。保护海洋环境，阻止海洋污染越来越受到一些国际组织和沿海国家政府的重视，保护海洋环境已经成为全球的共识。船舶对海洋的污染包括油 类物质、生活污水、固态废弃物以及有毒废弃物等多种形式的污染，其中以油类污染最为严重。过去，公交系统、航空系统和船舶系统三大运输体系中，船舶被认为是最清洁、最环保的运输方式。但最近发现，仅 200多艘商船每年排放的颗粒物就达约 9 980 t，而全球每年排放的氮氧化物气体中 30来自海上船舶。日益变暖的地球，又引发了对“低碳经济”特别关注的时代。 2

14、009 年 9 月 9 日，温家宝总理签署国务院令，公布防治船舶污染海洋环境管理条例该条例于 2010 年 3 月 1 日起施行。近年来，随着我国船舶数量和吨位大大增加，船舶营运中产生的 船舶垃圾、生活污水、含油污水等船舶污染物越来越多，船舶在进行污染危害性货物装卸、过驳等作业时，对海洋环境也存在较大污染风险。因此条例加强了船舶产生的污染物排放、接收的监管和船舶给海洋环境造成污染的监管。 舱底水系统的作用是抽除舱底积水。舱底积水的原因很多，如船体接缝处的渗漏，雨水和甲板冲洗水的流入，管内液体的泄露和机械设备液体的泄放灯。舱底水腐蚀船体，造船货本科毕业论文 前言 7 损和影响操作，甚至影响船舶的

15、稳性和航行安全，应及时排除。此外，发生海损事故，船体破损而大量进水时，舱底水系统担负着排出进入船舱水的任务。舱底水借助舱底水 吸口、水 管、阀箱和舱底水泵等排出。对我国内河船舶来说，因其航道尚未渠化，水文、气象变化异常，船员驾驶技艺差异较大，碰撞、触礁现象时有发生，为提高局部破损后的排水功能，对舱底泵的排量、舱底水管内径适度加大，并取与海船要求一致是合理的。尤其是漓江旅游客船和广泛使用的长大舱口货船来说，应急排水更为突出，是避免因进水造成自由液面影响的有效安全措施。 随着社会不断的发展 ,“以人为本”思想的在各个领域的不断贯彻实施 ,国家对环境和水域的污染重视的程度不断加强 ,船舶对舱底水处理

16、系统的要求也在逐渐严格。只有对现行船舶舱底水 系统有全面、深入的了解 ,才能在实际中得到正确的运用 ,也为今后进一步的要求打下坚实的认识基础。 本科毕业论文 正文 8 2. 海洋平台概念综述 2.1 海洋钻井平台概述 海洋平台是 用于海上油气资源勘探、开发的移动式、固定式平台等的统称，是海洋工程中的一个重要组成部分。它的主要作用就是在海洋上面创建一个供钻井设备能够正常工作的平台。它是石油和船舶行业结合的产物。有很高的科技含量。世界上用的最多的就是自升式和半潜式海洋平台。多在北海和墨西哥湾工作，在我国的渤海油田也有部分。 海洋是人类巨大的宝库，不仅能提供丰富的海洋资源、矿产资 源，而且海底还蕴藏

17、着极其丰富的石油资源。及统计，海洋石油资源总量约占全世界石油资源总量的 1/3。有专家估计，海洋石油资源量约占全世界储量的 45%。 世界上最早的海洋石油勘探要追溯到 1887 年。在美国加利福尼亚的圣巴巴拉地区靠近海边的萨马兰得油田开发过程中，人们不断向海下追踪和开发油田，用木桩作基础建立了第一个海上钻井平台，从此开创了海洋石油工程和石油开发的历史。世界上第一座近海石油平台出现于 1947 年，美国在墨西哥湾水深 6 米处建造了世界上第一座钢制石油平台。 1965 年，美国埃克森石油公司在南加利福尼亚近岸 海域用“卡斯 -1”号钻井装置打下了第一口深水井，水深为 193 米。这口深水井的建造

18、，吹响了人类海洋石油勘探走向深海的号角。 目前已有 80多个国家在近海开展石油商业活动，原油产量占世界石油总产量的 30%左右。 自升式钻井平台，又称为桩脚式钻井平台，是世界石油承包商采用最多的一种平台，适应于近海油气田的勘探开发。自升式钻井平台可分为三大部分；船体，桩脚和升降机构。需要打井时，将桩脚插入或坐入海底，船体还可顺着桩腿上爬，离开海面，工作时可不受海水运动的影响。打完井后，船体可顺着桩腿爬下来，浮在海面上，再将桩脚拔出海底 ，并上升一定高度，即可拖航到新的井位上。 早在 1869 年美国人 Samuel Lewis 最先申请了自升式钻井平台专利 ,但由于技术方面的原因，一直未能成功

19、建造出真正的自升式钻井平台。多年后，滨海钻井承包商们认识到在 40英尺或更深的水中工作，升降系统的造价比坐底式船要低得多，由于经济原因，自升式钻井平台开始兴起。但是直到 1954 年 ,世界上第一座自升式钻井平台“德隆 1 号”才问世。据 RIGZONE 网站统计 ,到 2002 年底 ,全世界共有 397 座自升式钻井平台。 2.2 中国 海洋钻井平台发展 现状 我国石油工业 于 上世纪 50 年代末 才开始 起步 ， 时间较晚 。 1963 年，在对海南岛和广西地质资料进行详尽分析的基础上，决定在中国南海建造海上石油平台。此后的 2 年间，广东茂名石油公司用土办法制成了中国第一座浮筒式钻井

20、平台，在莺歌海渔村水道口外距海岸 4 公里处钻了 3 口探井，并在 400 米深的海底钻获了 15 升原油。 1966 年 12 月 31 日，中国的第一座正式海上平台在渤海下钻，并于 1967 年 6 月 14 日喜获工业油流，从此 我国的石油工业进入了正式的发展阶段 。 80 年代初 ,我国与日、美、法等国合作开发了渤海、南海等地区的石油资源 ,从此全面推进了我国海洋石油及海洋工程开发 。近年来 ,我国在海洋平台、油气输运、海底管道、深潜技本科毕业论文 正文 9 术等多方面均取得了巨大的进展。海洋油气工业装备始终是海洋工程的重要组成部分 ,海洋油气开发所需的工业设备包括有油田勘探、钻井、采

21、油、油气集输等系统所需的平台、船舶、管道、机具等。由于海上操作环境恶劣 ,对这些设备的安全、可靠性要求都很高。在平台方面 ,我国自 80 年代开始就自行设计建造了各种类型的钢结构平台 ,如自升式平台、半潜式平台、坐底式平台及步行式平台等。其中较著名的有 1982 年 ,大连造船厂建造的“大脚三号”自升式钻井平台； 1983 年 ,黄埔船厂建造的“华海一号 ”沉垫式钻井平台； 1984 年 ,上海船厂建造的半潜式钻井平台“勘探三号”； 1988 年 ,北海船厂建造的极浅海步行式钻井平台“胜利二号”；1988 年 ,中华船厂与烟台船厂建造的坐底式钻井平台“胜利三号”。 就我国目前的海洋工程研究的成

22、就来看 ,我国现在已经建有专门的海工设计所、研究所、海工实验室及设有相关专业的各大专院校等。经过多年来的研究 ,目前我国在海洋环境及荷载、平台结构响应分析、桩基分析、管道分析、管节点的应力与疲劳、海洋平台用钢、海工结构的无损检测等方面都取得了卓有成效的成果。 目前我国在建造平台 、船体吨位总量方面仅次于韩国而居世界第 2 位，但在自行设计建造用于平台、船上的主机、特别是浮式钻井专用设备方面几乎还是空白。 2.3 40米自升式平台概述 我们所要设计的 40 米自升式平台是一艘三桩腿的自升悬臂梁式工程辅助支持平台，具有工程辅助支持和钻井两种功能，钢制非自航。在钻井状态下，平台设计作业水深 40 米

23、（含天文潮和风暴潮），最大钻井深度 5000 米（使用 4.5 英寸钻杆）；在工程辅助支持 1 状态下，平台设计作业水深 40 米（含天文潮和风暴潮）；在工程辅助支持 2 状态下，平台设计作业水深35 米（含天文潮和风暴潮）；平台主体 为箱型结构，形状接近三角形， 总长 75 米，总宽 49.8米，型深 5.2 米 。桩腿采用圆柱形桩腿，艉二艏一，桩腿下端设有桩靴（拖航时桩靴完全收回平台体内）。每个桩腿设有一套升降装置，桩腿通过升降装置与船体连接和固定，并可将船体支撑到一定高度，升降装置采用电动齿轮齿条升降系统。 该平台作为工程辅助支持平台时，首先将平台拖航到位并按该状态要求预压完成后，平台升

24、到预定高度，将横移轨道及其上面的设施向平台艏部、沿悬臂梁上面的轨道移动，再在平台悬臂梁上配置 100 人生活居住模块及其配套设施（如救生设备等），通过悬臂梁纵向移动，可以扩大平台甲板的有效面积同时可以调整平台三根桩腿的受力状态。在该状态下，包括燃烧臂、钻具、药品等钻井用可变载荷需全部清空，除油漆间、乙炔瓶间外，没有危险区。 100人生活居住模块上的海水、淡水及电由平台供给，生活污水通过单独吊装上的生活污水处理模块进行处理，处理后存放到生活污水舱。 该平台配置标准的钻井设备，作为钻井平台时，通过悬臂梁和横向轨道，平台在同一地点可以钻探多口井。 固定生活楼设在平台艏部，可以提供 100 人的生活居住条件。直升机甲板设置在生活楼上层的前方，为平台人员提供交通条件。船体艏部和尾部分别 设有 2 台就位绞车。 该平台为施工人员提供居住的空间，但生活中所产生的各类生活污水及工作中产生的油本科毕业论文 正文 10 污水对海洋环境的污染却成了一个不可小看的问题，海洋平台防污染系统的设计可在一定程度上减少平台对海洋环境的污染，对于防止平台对海洋环境造成污染有着非常重大的意义。