1、 毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 20M 水深固定平台结构设计 前言 当前，世界经济复苏势头明显增强，全球对原油的需求持续增加，世界油运市场日趋旺盛。然而海洋平台结构的安全是从事海洋工程设地、检浏与维修工作人员所非常关心的事情。因此采用何种才法能够科学、合理地评价它们的安全程度也就成为海洋工程研究领域中的重要课题。可以预测，随着石油的需求量的增加海洋平台将会有新的发展。 海洋平台 的发展和前景 国际： 移动式平台 : 坐底式平台 自升式平台 钻井船 半潜式平台 张力腿式平台 牵索塔式平台 ； 固定式平台 :导管架 式平台 重力式平台 1.钻井模块既可以放到固定平台上，也可以采用移动式平台，但
2、是上部模块价格比较贵，一套要好几亿美元以上，所以一般都可以移植到移动式上面，一般是打一枪换一个地方。半潜式钻井平台是由座底式平台发展而来。到目前为止，半潜式钻井平台已经经历了第一代到第六代的历程。自升式钻井平台现在大多改造时都采取了悬臂梁结构。关于钻井船，在中国海域好象还没有一艘浮式钻井船（这里面不是技术原因，是地缘政治，固定式的好说话）。 2.固定平台包括导管架固定平台、深水顺应塔固定平台、混凝土固定平台等。由于混凝土平台自重 很大，对地基要求很高，使用受到限制。导管架平台使用水深一般小于 300m，世界上大于 300m 水深的导管架平台仅 7 座。 3. 浮式平台包括张力腿平台（ TLP）
3、、浮筒式平台（ SPAR）、半潜式平台（ SEMI）等，需要结合 SCR 等深海立管和水下生产系统等进行生产。 从 20032007 年的 5 年间，在墨西哥湾、西非近海等海域，全世界将共有 116 艘浮式生产储油卸油系统投入工作，其中浮船式 FPSO 77 艘， TLP 平台 16 艘， Spar 平台 13 艘，半潜式采油平台 10 艘。 据 Offshore统计，截至 2005 年 8 月，全世界 有 FPSO(包括新建和改装 )总计 145 艘。其中新建 (包括已建、在建以及还处于订单状态 )的 69 艘 FPSO 大部分都是由韩国、中国、日本、新加坡这 4 国承担，在已知建造船厂的
4、43 艘 FPSO 中， 4 国共占了 35 艘，接近 81.4。为已知建造厂商的 FPSO主要建造国所占比例：已知的 43 艘新建 FPSO 中，韩国 14 艘，中国 9 艘。新加坡 7 艘，日本 5 艘。韩国建造市场以三星重工为主，从其 1993 年建造第一艘 FPSO 算起，三星重工已建造或即将建造的 FPSO 共有 10 艘，其次为现代重工 3 艘，而大宇船舶与海洋工程也在 1999 年建造过 1 艘；中国的建造市场分配较平均，分别为大连新厂 3 艘、青岛北海船厂 1 艘、外高桥船厂 3 艘、沪东船厂 1艘、江南造船厂 1 艘：新加坡建造市场方面， (私营 )日立罗宾船坞有限公司 3
5、艘，吉宝远东 3 艘，吉宝造船厂 1 艘；日本建造市场分配也相对平均，石川岛播磨重工、名村造船公司、三井造船公司、三菱重工、日本钢管公司各 1 艘。在 76 艘改装的 FPSO 中 (包括已改装、在改装以及还处于订单状态 )，已知改装船厂的 FPSO 有 65 艘，其中 41 艘都是由新加坡的厂商改装，接近 63.1，主要为裕廊造船厂和吉宝造船厂 (裕廊造船厂 16 艘，吉宝造船厂 21 艘 )。统计结果显示，中、日、韩 3 国在改装方面似乎兴趣乏乏，韩国仅现代重工改装过 2 艘，中国则仅有沪东船厂在 1990 年改装过 1 艘，而日本同样只有住友重型机械公司、石川岛播磨重工和佐世保重工各改装
6、过 1 艘。从订单来看，截至 2004年 9 月， FPSO 的订单数为 1 6 艘，而到 2005年 8 月，订单增加到 27 艘，主要下单国家为巴西、尼日利亚、安哥拉、澳大利亚和中国。 2006 年统计。现今世界仅有 Spar 平台 14 艘， DDCV 平台 1 艘， SCF 平台 1 艘。工作海域除在建的 “Kikeh” 号 Spar 平台将在马来西亚外，其余均布置在墨 西哥湾。在已知总装厂商的 14 艘 Spar 平台和 DDCV 平台中，集中在美国 J.Ray McDermott 公司手中 9 艘 Spar 平台、 1 艘 DDCV 平台，另外 Technip 公司 3 艘 Spa
7、r 平台， Litton Ingalls 造船公司 1 艘 Spar 平台。而上部模块和船体的建造也基本集中在 J.Ray McDermott 和Technip 公司手中。而中、日、韩这 3 个造船总产量占世界 90以上的传统造船强国在 Spar 平台领域暂时无所作为。由于技术和海域海况的缘故，估计未来一段时间内 Spar 平台的建造市场仍将掌握在上述几家厂商手中， 客户也将以美国墨西哥湾为主，其它国家仅马来西亚订购 1 艘 2005 年10 月刊统计，当今世界已建或在建的 TLP 平台和 TLWP 平台总计为 23 艘 (TLP18 艘， TLWP5 艘 )。在已知装配厂商的 17 艘 TL
8、P 平台和 TLWP 平台中，荷兰 Heerema 公司独占鳌头，承担了其中 5 艘 TLP平台、 2 艘 TLWP 平台的总装，占到将近 41.2。此外， Guif 海事公司承担 4 艘 TLP 平台，美国J.Ray McDermott 公司 3 艘 TLP 平台， Aker-Gulf 海事公司 2艘 TLP 平台，新加坡的远东莱文斯顿造船有限公司 (FELS)承担了 1 艘 TLWP 平台。而从船体 (下沉箱 )建造来看，韩国的三星重工和大宇船厂分别承建 5 艘和 3 艘，其它大部分船体则均由意大利和美国的公司建造，另外新加坡方面也负责了 2 艘 TLP 平台的船体建造。从订单情况看，美国
9、墨西哥湾是 TLP 平台的传统用户，其 TLP的投入量仍将缓慢持续增长，而西非地区现对 TLWP 平台有着较大兴趣，加上油、气开发潜力巨大，预计未来订单量还会有所增加。 2006 年统计，世界现有 Semi-FPS 平台和 DDS 平台 43 艘，主要工作地为美国墨西哥湾、北欧和巴西。在 DDS 平台建造方面。主要厂商为韩国现代重工、大宇船 舶与海洋工程、新加坡远东莱文斯顿造船有限公司、 PPL 船厂、俄罗斯 Vyorg 船厂以及其它一些日本、欧洲知名船厂。在运营方面，工作水深排世界前 15 名的半潜式平台中，巴西国家石油 (BR)占 9 艘，英国石油公司 (BP)2 艘，壳牌石油 1 艘，美
10、国 ATP 油气公司 1 艘， Chevron 公司 1 艘，美国 Anadarko石油公司 (APC)1 艘。目前主要下单国家为美国和巴西 国内：海上可移动钻井装置一般包括坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船四种。第一座自升式钻井平台“德朗 1 号” ,建于 1950 年 ,但到 1953 年成 了一座永久性的固定式平台。第一座移动自升式钻井平台是 1954 年建的“滨海 51 号”。 1954 年建的“嘎斯先生号”是提升甲板式的自升式平台。 1955 年建造了第一座三腿自升式钻井平台“天蝎号” ,首次在桁架式桩腿上使用了齿条和齿轮升降系统。 1956 年滨海公司的 54
11、号钻井平台在桁架式桩腿上使用液压升降系统。 1957 年建的“嘎斯先生号”开始用液压升降系统的沉垫支承式装置。 1967 年建的“德莱塞 1 号”开始具有自定位功能。到 1974 年移动自升式钻井平台就能在 105m 的水深作业。自升式钻井平台一般分独立桩腿自升式和沉垫式 支承两种类型。 半潜式钻井平台是从坐底式平台演化而来的 ,1961 年在一座坐底式钻井平台“蓝水 1 号”加装立柱建成第一座半潜式钻井平台。 1963 年建成第一座三角形半潜式钻井平台“海洋钻井者号”。 1964年建的“蓝水 2 号”是第一座长方形半潜式钻井平台。 20 世纪 70 年代 ,半潜式钻井平台开始装上推进器 ,便
12、于托航和定位。 1973 年以后建造的大多数半潜式钻井平台具有某种自航功能。 1978 年建成第一座动力定位半潜式钻井平台 Sedco709 号。 1953 年第一艘移动式旋转钻井船投入使用 ,该船可在 120m 水深作业 ,钻井深度达 2100m。一般改装普通轮船或专门设计建造移动式钻井船。钻井船的船体可以是一个或者两个。随着石油工业科学技术的不断完善与进步 ,海上可移动钻井装置在钻井能力、工作水深、可变载荷、生活设施、安全环保、自动化程度等方面都有很大的发展。目前海上可移动钻井装置已发展到第五代 ,大多数可以自航并配有动力定位装置到更深的作业海域钻探更深的井。 总结 随着世界经济的发展，
13、海洋平台 在经济发展中的作用日益重要。要实现我国成为世界 强 国的目标，首先就要在 石油 产量上超过 其他 ， 石油是经济发展的一个重要指标，国际对石油的竞争也越来越激烈了。 目前国内外的 海洋平台 需求大增，我们应该抓住机遇，加快 平台设计 的发展，为我国的经济建设服务 。 参考文献 1）时忠民 结构系统可靠性分析方法在平台结构中的应用 (中海石油工程设计公司 陆鑫森上海交通大学 ) 2）周亚军 赵德有 海洋平台结构振动控制综述 （大连理工大学船舶上程系，大连 116024) 3）翟钢军 基于可靠度的导管架海洋平台结构优化设计研究 (大连理工大学，大连 116023) 4）付军强 海上可移动
14、钻井装置发展综述与展望 (上海海洋石油局，上海市 200120) 5）胡军，唐友刚，石烜 海洋老龄石油平台安全监管体系探讨（天津大学， a.建筑工程学院暨港口与海洋工程天津市重点实验室； b.管理学院，天津 300072） 6）侯 强 1,张衍涛 2,刘永庆 2 海洋平台现场动态应力测试 (1.胜利石油管理局海洋石油开发公司 ,山东 东营 257237;2.胜利石油管理局勘察设计研究院 ,山东 东营 257237) 7）姚艳萍 ,林钟明 ,陈瑞峰 在役固定平台的结构评估 （中国船级社 ,北京 100007） 8） Jinping Ou, Xu Long, Q.S .Li, Y.Q. Xiao. Vibration control of steel jacket off shore platform structures with damping isolation systems. Engineering Structures.2006.10.29(2007):15251538 9） ABS.Rules for Building and Classing Offshore Installations .American Bureau of Shipping, Two World Trade Center,106th Floor, New York, NY 10048 USA
