1、东海科学技术学院本科毕业论文 目录 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 25米水深自升式修井平台舱底水和生活污水系统设计 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： 东海科学技术学院本科毕业论文 目录 目录 摘要 . 4 1. 前言 . 6 1.1. 平台对海洋环境的影响 . 6 1.2. 海洋环境 的保护 . 7 2. 海洋平台综述 . 9 2.1. 世界 海洋平台发展概况 . 9 2.2. 中国海洋平台发展概况 . 9 2.3. 海洋平台分类 . 9 2.3.1. 固定式平台 . 9 2.3.2. 活动式平台 . 10 2.3.3. 半固定式平台
2、 . 11 2.4. 国内外海洋平台差距及需要解决的问题 . 11 2.5. 我国海工装备重视发展的产品 . 12 2.6. 平台基本介绍 . 12 3. 船用管路附件的配置 . 14 3.1. CB3075-87 部分船用无缝钢管标准 . 14 3.2. GB5312-85 船用碳钢无缝钢管标准 . 17 3.3. 各种管子材料及使用范围 . 17 3.3.1. 无缝钢管（碳钢与低合金钢） . 17 3.3.2. 焊接钢管 . 18 3.3.3. 无缝铜管（铜及铜合金） . 18 3.3.4. 铸铁管（铜及铜合金） . 18 3.3.5. 塑料管 . 18 3.3.6. 玻璃纤维增强塑料管
3、. 18 3.4. 舱底水和生活污水系统管系阀件选用情况汇总 . 18 4. 舱底水系统 . 21 4.1. 舱底水系统基本介绍 . 21 4.1.1. 舱底水来源 . 21 4.1.2. 舱底水排放规定 . 21 4.1.3. 平台防油污设备规定 . 22 4.1.4. 舱底水的油水分离方法 . 22 4.1.5. 舱底水管管路布置方式和管径的确定 . 24 4.1.6. 舱底水管系布置安装要求 . 25 4.1.7. 对舱底水系统的要求 . 26 4.1.8. 舱底水系统的管理 . 26 4.2. 舱底水系统具体设计与计算 . 27 4.2.1. 甲板处所的油污水收集 . 27 4.2.2
4、. 甲板以下各舱室的油污水收集 . 28 4.2.3. 舱底水系统设计计算 . 30 4.2.4. 油污水的处理 . 31 5. 生活污水系统 . 32 5.1. 生活污水系统基本介绍 . 32 5.1.1. 生活污水 . 32 5.1.2. 生活污水的性质指 标 . 32 5.1.3. 生活污水的排放规定 . 33 5.1.4. 生活污水的设备要求 . 34 5.1.5. 生活污水的处理 . 35 5.2. 生活污水管管径计算 . 37 5.3. 生活污水系统具体计算 . 41 东海科学技术学院本科毕业论文 目录 5.3.1. 第一层生活楼 . 41 5.3.2. 第二层生活楼 . 42 5
5、.3.3. 第三层生活楼 . 44 5.3.4. 第四层生活楼 . 45 5.3.5. 生活污水处理 . 45 6. 设计总结 . 48 参考文献 . 49 附图 . 50 致 谢 . 51 东海科学技术学院本科毕业论文 摘要 4 25 米水深自升式修井平台舱底水和生活污水系统设计 摘要 伴随着人口增长、经济发展和人们生活水平的提高，我国在沿海海域也相应地建成了数百座海上工作平台。海洋平台在海洋开发中发挥着越来越重要的作用，在满足能源开发需 求的同时，这些平台也使环境污染问题日益严重。而海洋平台在生产和生活过程中的舱底水和生活污水会对海洋环境造成各种的污染。随着海洋环境污染的日益严重与人们环保
6、意识的不断提高，世界各国也随之出台了各类防污染公约，舱底水系统和生活污水系统是海洋防污染中的两个十分重要的系统。本次设计简要介绍了海洋平台的发展概况，并根据 船舶设计手册轮机分册汇总了 船用管子规格，最后针对各项规范对舱底水系统和生活污水系统的要求，详细设计了本平台的舱底水与生活污水的收集、处理及排放。使设计完成的平台中的舱底水和生活污水排放满足各类防污公约、 规范，减少海洋平台对海洋造成的污染。 关键词 海洋平台；舱底水；生活污水；海洋污染 东海科学技术学院本科毕业论文 摘要 5 The bilge water and sewage system of integrated pollutio
7、n prevention design on the Jack-up workover platform 【 Abstract】 Along with polulation growth, economic development and peoples living standards improve,our coastal waters built hundreds of offshore platforms.Offshore platforms in the ocean development plays an increasingly important role, at the sa
8、me time meet the demand for energy development, these platforms also cause the growing problem of environmental pollution.Offshore platforms in the process of production and living bilge water and sewage would be the marine environment caused by variety of pollution. With the increasingly serious po
9、llution of the marine environment and the continuous improvement of the awareness of environmental protection, Countries around the world will be introduced all kinds of anti-pollution conventions, Bilge water and sewage systems are two very important system in the marine pollution prevention. The d
10、esign brief overview of the development of the marine platform, Turbine volumes of ship design manual summarizes the specifications of the marine tube, Finally, the specification requirements for bilge water systems and sewage systems, detailed design of the platform, bilge water and sewage collecti
11、on. Bilge water and waste water discharge in the design is complete platform to meet all kinds of specification, to reduce the offshore platforms on marine pollution. 【 Key words】 offshore platforms； bilge water； sewage； ocean pollution 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 6 1. 前言 1.1. 平台对海洋环境的影响 伴随着能源、资源的日趋紧张和各国能源需求的
12、迅猛增长， 21 世纪世界各国将更多的依赖于海洋。海洋资源丰富，海洋开发已成为全球经济与技术发展的重要组成部分，而海洋油气开发又是当今海洋开发的主要内容之一。 21 世纪是海洋事业繁荣发展的时代，我们应该重视海洋，与海洋和谐相处，它既为人类提供了丰富的资源，又是人类繁荣发展和赖以生存的基础。我国岛屿海岸线长达 14000km，沿海海岸线长达 18000km，沿岸港口众多，海岸线曲折漫长。伴随着人口增长、经济发展和生活水平的提高，我国在南海、东海、黄海 、渤海等沿海海域也相应地建成了数百座海上工作平台，在满足能源开发需求的同时，这些平台也使环境污染与海上安全的问题日益严重。 伴随着我国社会科技和
13、经济的迅速发展，海洋受到了来自各方面不同程度的破坏和污染，海洋环境日益恶化尤其是近岸海域尤为严重。据中国海洋环境质量公报，在 2004 年我国海域未达到清洁水质标准的 海域面积 增加了 2.7 万平方公里； 而 严重污染的海域面积比 上 年增加 0.7 万平方公里；全年发生赤潮面积为 26630 平方公里， 相对于上年 增 长 面积 达 12080平方公里。 全海域未达到清洁海域水质标准的面积为 13.7 万平方公里。污染海域主要分布在珠江口、杭州湾、长江口、莱州湾、渤海湾、辽东湾和一些大中城市近岸水域。中国已成为世界上海洋环境污染最严重的国家之一，如果不及时地遏制和治理，海洋带给人们的不再是
14、富饶的资源与美丽的景色，而是无尽的深渊。 2010 年 4月 20 日，位于墨西哥湾“深水地平线”号钻井平台爆炸沉没，导致大量原油泄漏，污染了 4000 平方公里的海面。随后的“ 7.16”大连新港输油管道原油爆炸事故，再次把人们的视线聚焦到海洋污染上。虽然海洋环境污染有多方面的原因，但船舶是造成海洋直接污染的重要方面，对船舶与海洋平 台所带来的海洋污染控制已刻不容缓。 海洋污染指人类直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，以至于产生损害生物资源、危及人类健康、妨碍包括渔业活动在内的各种海洋活动，破坏海水的使用素质和舒适程度的有害影响。海洋污染多种多样，包括沿海工业污染物质的排放，海上采油、海上
15、交通活动，采矿，大陆径流，大气中污染物的沉降和海洋中的污染物等等。海洋平台对海洋的污染主要有油污水和生活污水。 海洋石油开发对海洋造成的污染，其对海洋造成的主要表现在：（ 1）生活废弃物、生产（工作）废弃物和含油污水排入海洋。（ 2）意外漏油、溢油、进喷 等事故的发生。（ 3）认为过程中和自然过程中产生的废弃物和含油污水流入海洋中。石油进入海洋之后造成的危害是明显的，它使海水中大量的溶解氧被石油吸收，油膜覆盖于水面，使海水与大气隔离，造成海水缺氧，导致海洋生物死。对幼鱼和鱼卵的危害是很大的，在石油污染的海水中孵化出来的幼鱼鱼体扭曲并且无生命力，油膜和油块能黏住大量的鱼卵和幼鱼使其死亡。油污使经
16、济东海科学技术学院本科毕业论文 正文 7 鱼类、贝类等海产品产生油臭味，成年鱼类、贝类长期生活在被污染的海水中其体内蓄积了某些有害物质，当进入市场被人食用后危害人类健康。 海洋平台生活污水为： 任何型式的厕所、小 便池和厕所排水孔的排出物和其他废弃物；医务室（药房、病房等）的洗手池、洗澡盆和这些处所排出孔的排出物；装有活着的动物的处所的排出物；或混有上述定义的排出物的其他废水。未经处理的生活污水排放之后，会造成水中溶解氧含量降低，破坏水环境的自净过程和生态平衡，改变水环境的生态特征，造成水生动物死亡或迁移。船舶与海洋平台生活污水也可能使海水出现富营养化，使海洋动、植物群中的好气性群体被低级的厌
17、氧群体所取代。 1.2. 海洋环境 的保护 （ 1）船舶与海洋平台防污染管理体制简介 联合目的国际海事组织 (IMO)的 目的 是通过国际组织的活 动促进海上安全和防止海洋污染。为 了 防止船舶与海洋平台造成污染及经济陪偿 ， IMO 在 保护海洋环境方面进行法律 、 技术和科学上的合作，为 世界 各国提供了一个有效的机构。 IMO 建立了由各国政府、联合国有关机构及机关、团体提名的专家组成的组织机构，主要有： 1） IM0 海上安全委员会 (MSC) 2） MSC 下设的危险货物运输分委会 (CDG) 3） MSC 下 设 的散装化学品分委会 (BCH) 4） IMO 法律委员会 (LEG)
18、 5） IM0 海洋环境保护委员会 (MEPC) 6） 伦敦倾废公约 缔约 国协商会议 7） 放射性废物投置海洋的政府间 专家小组 8） 倾废科学专家组 MEPC 是 IMO 在保护海洋环境中的主要机构，其职责是审议组织范围内的有关防止和控制船舶与海洋平台造成海洋污染的任何事宜，实施防止和控制船舶与海洋平台造成海洋污染公约和协议书，或者履行根据这些公约及协议书赋予该组织的职责。 IMO 通过 MEPC 和其它机构提出防止海洋污染的具体建议或措施，制订必要的协议书或防污公约草案，供各国政府在外交大会上讨论通过。 （ 2）国内外控制船舶与海洋平台油污染法规 防止和控制船舶与海洋平台污染海洋不是一个
19、国家或地域能完美解决的，必须制定国际性防污公约， IMO 制定的国际防污公约的生效，对所有从事国际运输的船舶就有一定的约束力。所有我国加入的国际防污公约或协议书，都构成我国防污公约的一部分。 MEPC1992 年 1 月的统计资料， IMO 制定和管理的（行使秘书处职责的）关于防止船舶造成海洋污染的各种公约和协议书共有 13 个，其中已经生效的有 8 个，我国加入的有 6 个，而适用范围最广，技术性最东海科学技术学院本科毕业论文 正文 8 强，最复杂，影响最大的是 MARPOL73-78 防污染公约。 1973 年国际防止船舶造成污染公约由国际海事组织在 1973 年 10 月 8 日至 11
20、 月 2 日召集的国际海洋污染会议上通过。随后该公约 通过国际海事组织于 1978 年 2 月 6日至 17日召开的国际油船安全和防污染会议（ TSPP会议）通过的 1978 年协定书的修订。再经 1978 年协定书修订的该公约，称为经 1978 年协定书修订的 1973 年国际防止船舶造成污染公约，简称 73/78 防污公约。 此外我国还加入了国际干预公海油污事故公约、 1969 民事责任公约、 1990 年国际油污防备、反应和合作公约、 1992 年民事责任公约、 2001 年燃油公约等一系列船舶防污染公约。 在国内我国还制定了一系列控制船舶污染海洋的法规，例如：围油栏技术 、防治船舶污染
21、海洋环境管理条例、海船和内河船舶防污染结构与设备规范、海洋环境保护法、海洋石油勘探开发油污应急计划海洋石油勘探开发油污应急计划船上油污应急计划等。 从目前的海洋污染情况来看，减少海上平台对海洋环境的影响势在必行。本次设计针对海洋平台舱底水系统和生活污水系统对海洋环境产生污染的问题，对舱底水和生活污水的防污系统产生的污水进行全方位的处理，使之达到规范要求。 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 9 2. 海洋平台综述 2.1. 世界 海洋平台发展概况 1897 年，在美国加州 Summer land 滩的潮汐地带上首先架起一座 76.2 米长的木架， 将 钻机 置于 上面 进行 打井，这是世界上第
22、一口海上钻井。 1920 年委内瑞拉搭制了木制平台进行钻井。 1938 年美国为开发墨西哥湾陆上油田的延续部分，开发了世界上第一个海洋油田。 二十实际五十年代后随着世界钢铁行业的发展，将 木制结构平台 也随之变成了 钢管架平台。 19641966 年英国、挪威成功地开发了北海油田 ， 标志着人们开发海上油田的技术 的 成熟 化， 1932年，美国得克萨斯公司造了一条钻井驳船 “Mcbride” ，到路易斯安那州 Plaquemines 地区“Garden” 岛湾中打井。这是人类第一次 进行 “ 浮船钻井 ” ，即这个驳船在平静的海面上漂浮着，用锚固定进行钻井。同年，该公司按设计意图建造了一条坐
23、底式钻井驳船“Gilliasso” 。 1933 年这艘驳船在路易斯安那州 Pelto 湖打了 “10 号井 ” ，钻井进尺 5700英尺。以后 各国也 设计和制造了 许多 不同型号的坐底式钻井驳船，它的使用标志着现代海上钻井业的诞生。 1954 年，第一条自升式钻井船 “ 迪龙一号 ” 问世， 12 个圆柱形桩腿。随后 生产的 几条自升式钻井平台，皆为多腿式。 1953 年， 由 Cuss 财团造成的 “Submarex” 钻井船是世界第一条钻井浮船。 1962 年，壳牌石油公司用世 界上第一艘 “ 碧水一号 ” 半潜式钻井船钻井成功。 “ 第一条三角形的半潜式平台是 1963 年完工的 “
24、 海洋钻工号 ” ，第二条是 1965 年完工的 “ 赛德柯 135” 。 后来，钻井平台又有新的型式出现。 例如 “Spar” 和张力腿平台。 2.2. 中国海洋平台发展概况 我国石油工业 起步于 20 世纪 50 年代 后期 ， 1963 年，在对广西 与 海南岛地质资料进行详尽分析的基础上， 我国 决定在南海建造海上石油平台。此后的 两 年 期 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。 1966 年 12 月 31 日， 中国的第一座正式海上平台在渤海下钻，于 1967 年 6月 14 日获 得 工业油流， 这标志
25、着我国的石油工业进入了正式的发展阶段 。 在八十年代后，我国开始自行设计建造了各种钢构平台，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；最有名的是 1984 年上海船厂建造的半潜式钻井平台“勘探三号”， 它为发现中国东海平湖油气田残雪构造，作出了 巨大 贡献。 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”。 2.3. 海洋平台分类 2.3.1. 固定式平台 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 10 （ 1）桩基式平台 1）导管架
26、型平台。在软土地基上应用较多的一种桩基平台。由上部结构（即平台甲板）和基础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机 升降台等。 2）塔架型平台。另一种适于软土地基的桩基平台。由腿柱（通常直径达 6 米）、水平杆和斜杆及大梁 (圆形或箱形 )组成。为减小挡水面积，桩均设置在腿柱内 ,排成圆形，桩顶与腿柱焊接，空隙内灌入水泥浆，以防止薄壁腿柱发生局 部压屈，并使桩固定在腿柱下端。施工时将塔架侧放并拖运就位 ,注入压舱水，使塔架直立 ,然后打桩，最后安装平台甲板。在自然条件恶劣的深水区，目
27、前多采用导管架和塔架的组合方式。 （ 2）重力式平台 1）钢筋混凝土重力式平台。依靠自身重量维持稳定的固定式海洋平台。主要由上部结构、腿柱和基础三部分组成。基础分整体式和分离式两种。整体式基础一般是由若干圆筒形的舱室组成的大沉垫。沉垫也可采用平板分仓的蜂窝式结构，其侧表面可做成多波形或平板形。分离式基础用若干个分离的舱室做基础，它对地基适应性强，受力明确，抗动力性能好，腿柱间 距大，在拖航及下沉作业时较安全。 2）钢重力式平台。也属于分离式基础型 ,由钢塔和钢浮筒组成，浮筒也兼作储油罐。 3）钢 -钢筋混凝土重力式平台。上部结构和腿柱用钢材建造，沉箱底座用钢筋混凝土建造，可充分发挥两种材料的特
28、性。 2.3.2. 活动式平台 （ 1）着底式平台 1）坐底式平台。最早的活动平台采用钻井驳船。后来随着海洋石油钻探水深的不断增加 ,钻井驳船进一步发展成坐底式平台 ,它由沉垫、立柱和平台甲板三部分组成 ,适用于水深为 530 米而且海底比较平坦的场合。沉垫可以是整体式，也可以是分离式。向沉垫内灌水，平台即下沉坐落在海 底。把水排出 ,平台就能浮起，故这种平台又有沉浮式之称 ,要求沉得下，坐得稳，浮得起。中国建成的胜利一号平台即属浅海坐底式平台。 2）自升式平台。由一个驳船式船体和若干能升降并能起支撑作用的桩腿组成，船体有足够的浮力以运载钻井设备和给养到达工作地点。作业时平台被桩腿支撑并抬升到海面以上。转移时，把桩腿拔起，驳船式船体下降浮于水面，即可拖运到另一地点。 （ 2）浮动式平台 1）钻井船。把钻井设备安装在船体上，靠锚系或动力定位，在漂浮的状态下钻井。一般都有自航能力，可在几百米或上千米水深的海域工作，但对风浪极为敏感， 当风力超过 7 8级，波高超过 3 4 米时就要停止作业。 2）半潜式平台。主要由上部结构、下潜体、立柱及斜撑组成，下潜体有靴式、矩形驳船
