1、本科毕业论文（20 届）海洋平台的安全性与规范设计所在学院 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 .51. 绪论 .81.1 海洋钻井平台概述 .81.2 海洋平台结构的发展历史 .81.3 海洋平台结构的发展趋势 .91.4 海上钻井平台主要特点 .101结构复杂，火灾蔓延快 .102可燃物较多，火灾荷载大 .103电机设备多，用电量大 .104人员密集，相对孤立，易造成重大伤亡 .101.5 海上钻井平台火灾特点 .101蔓延迅速，易形成立方体燃烧 .102烟熏较大，有毒有害气体较多 .113火灾损失大，易造成群死群伤
2、 .114作战环境复杂，阵地进攻困难 .112.通风系统设计 .112.1 平台通风系统 .112.1.1 机舱通风的目的 .112.1.2 机舱的通风方式 .112.1.3 平台通风的要求 .122.1.4 平台舱室通风 .132.1.5 通风筒 .152.1.6 风雨密关闭装置 .182.1.7 防火风闸 .182.2 防火防爆对通风系统的要求 .192.2.1 通风导管及挡火闸 .192.2.2 动力通风 .202.3 平台通风系统综述 .212.3.1 海洋工程船舱室通风系统主要包含以下几个区域 .212.3.2 通风系统需要满足的主要规范 .212.3.3 载重线公约对通风筒的主要要
3、求 .212.3.4 起居处所通风系统 .222.3.5 设备处所通风系统 .252.3.6 危险区域通风系统 .252.4 机舱通风量的计算及风量分配 .252.4.1 机舱通风量计算方法 .251.按换气次数计算 .252.按设备散热量计算 .263.按燃烧所需的空气量计算 .264.按主机功率估算 .265.按柴油机机舱规范计算 .262.4.2 机舱通风量计算 .312.4.3 机舱通风量的分配 .342.5 机舱各部分排风布置 .352.5.1 主发电机房的通风布置 .35本科毕业论文 目录32.5.2 配电间通风布置 .362.5.3 主柴油机排烟布置 .362.6 风管的布置和风
4、机选型 .372.6.1 风管的布置原则 .372.6.2 风道材料 .382.6.3 风管尺寸的确定和风管阻力的计算 .382.6.4 风机选型 .392.6.5 电动机的选择要点 .402.7 各舱室通风装置 .412.7.1 发电机舱通风装置 .412.7.2 锅炉舱通风装置 .412.7.3 泵舱通风装置 .412.7.4 配电间通风装置 .412.7.5 泥浆舱通风装置 .413.舱底水系统的设计 .423.1 舱底水的危害 .423.2 舱底水来源 .433.3 舱底水系统的作用 .433.4 舱底水的油水分离方法 .433.5 舱底水管路布置方式和管径的确定 .453.5.1 管
5、路布置方式 .453.5.2 管径的确定 .463.5.3 舱底水管系布置安装要求 .493.6 舱底水泵参数的确定 .493.6.1 舱底泵的数量 .503.6.2 舱底泵的排量 .513.7 舱室舱底水的排除 .513.7.1 机器处所的排水 .513.7.2 货舱的排水 .533.7.3 油船货泵舱的排水 .543.7.4 其他处所的排水 .543.7.5 客船的排水 .543.7.6 载运危险货物处所的排水 .553.8 舱底水管理及附件 .55设计总结 .57致谢词 .58参考文献 .59外文翻译 .60本科毕业论文 正文2摘 要随着陆地油气资源开采力度的日渐增加和油气储量的不断减少
6、, 占全球总资源量34% 的海洋石油资源已成为人们关注的焦点和新型油气勘探开发的热点。海洋钻井平台作为海上油气勘探开发的重要设备之一, 目前已在世界范围内受到了普遍的关注。受海洋作业恶劣环境的影响, 海洋钻井平台技术发展在近十几年中发生了重大的变化, 人们已经不再满足于过去传统的平台设备技术和钻探方式,而是逐渐将目光从浅海移向深海、由浅油气层转向深油气层、由简单的地质层转向复杂的地质层等, 从而使得海洋钻井平台设备也将由过去比较单一的固定式、自升式等设备发展到技术先进、控制性好、钻探能力强、适应范围广的钻探船、半潜式平台等勘探开发设备上来, 并已成为当前和今后一段时间内世界海洋油气勘探开发的必
7、然趋势。“渤海二号”沉船事件，促使我国政府及中国船级社不断加强平台船舶设计的规范性和严密性，从中吸取教训和经验，规范版本逐年不断修改完善。中国船级社在海洋平台设计规范中提出了对通风筒高度和强度的明确要求，并完善了海洋平台应急排水系统的设计。因此，为确保海洋平台设计的安全性与规范性，对通风系统和舱底水系统的规范设计显得尤为重要，本文分别从这两方面进行了详细设计与计算。关键词 油气储量；油气勘探；钻井平台；通风筒；应急排水系统；舱底水系统本科毕业论文 正文3The safety of offshore platform design and specificationAbstract With t
8、he exploitation of oil and gas resources on land gradually increase the intensity of declining oil and gas reserves, accounting for about 34% of total global resources of the offshore oil resources has become a focus of attention and a new round of oil and gas exploration and development of hot spot
9、s. Offshore drilling platform as an important offshore oil and gas exploration and development of equipment, has received worldwide attention. Subject to adverse environmental impact of marine operations, offshore drilling platform technology development in the last ten years major changes have take
10、n place, people are no longer satisfied with the traditional equipment and technology platforms and drilling methods, but attention gradually shifted from the shallow sea by the light turned deep reservoir, geological formations from simple to complex geological layers, which makes offshore drilling
11、 platforms and equipment also will be compared from the previous single, fixed type, such as jack-up to the advanced technology and equipment development, controlled well, drilling ability to adapt to a wide range of drilling ships, semi-submersible platforms, exploration and development of equipmen
12、t up, and has become the current and future period of time the worlds offshore oil and gas exploration and development of the inevitable trend.“Bohai II “ sinking, prompting the Government and the China Classification Society China continue to strengthen the normative platform for ship design and ri
13、gor, to learn and experience, constantly revised and improved version of the specification year. China Classification Society in the design of offshore platform in the proposed height and intensity of the ventilation tube of clear requirements and improve the emergency response of offshore platform
14、design of the drainage system. Therefore, to ensure the safety of offshore platform design and normative, the ventilation system and the bilge water system specification design is particularly important, the paper from these two aspects of the detailed design and calculations.Key Words Oil and gas r
15、eserves; oil and gas exploration; drilling platform; ventilation tube; emergency drainage system; bilge water system本科毕业论文 正文41. 绪论1.1 海洋钻井平台概述海洋钻井平台，是海洋工程中的一个重要的组成部分。 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之后的产物，有很高的科技含量。世 界 上 用 的 最 多 的 就 是 自 升 式 海 洋 平 台 和 半 潜 式 海 洋 平 台 。 多 在 北 海 和 墨 西 哥湾 工 作 ，
16、 也 有 部 分 在 我 国 的 渤 海 油 田 。在工业占国家经济主导地位的今天，石油、天然气是世界各国非常重要的能源和战略物资。其在工农业生产、国防建设以及人们的日常生活中扮演着至关重要的角色。而当今，世界各国主要通过海洋钻井平台在海上寻找石油、天燃气。因此，海洋钻井平台的设计与世界各国的石油、天燃气产业有密切的关系，关系到各国工业经济的提升。海洋钻井平台是集油田勘探、油气处理、发电、供热、原油产品储存和外输、人员居住于一体的综合性海洋工程设备，是实施海底油气勘探和开采的工作基地。海洋钻井平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，其所处的海洋环境又十分复杂和恶劣，台风、海浪、海流、海冰、和潮汐还有
17、海底地震这些都对平台的安全构成了严重的威胁。同时，由于海洋环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、缺陷损伤扩大以及疲劳损伤累积等因素都将能导致平台结构构件和整体抗力的逐渐衰减，影响平台结构的服役安全性和耐久性。因此，海洋平台的设计与制造只有在一个国家的综合工业水平整体提高与进步的基础上才能完成。（1）按运动方式可分为固定式与移动式两大类海洋平台 张 力 腿 式牵 索 塔 式顺 应 式 自 升 式坐 底 式底 座 式 半 潜 式船 式浮 式移 动 式 重 力 式桩 式固 定 式（2）按使用功能的不同可分为钻井平台、生产平台、生活平台、储油平台、近海平台等。1.2 海洋平台结构的发展历史本
18、科毕业论文 正文5海洋平台的建造历史可以追溯到 1887 年在美国加里福尼亚所建造的第一座用于钻探海底石油的木质平台。而钢质导管架平台则是在 1947 年首次出现于墨西哥湾 6 米水深的海域，此后，海洋平台得到了迅速的发展。到 1978 年，钢质导管架平台的工作水深已达 312 米，而不久前高度为 486 米的巨型导管架平台也已安装于墨西哥湾 411 米水深的海域。第一座坐底式平台是 1949 年在墨西哥湾钻井的“环球 40 号” 。在 50 年代建造了近 30 座坐底式平台。50 年代末，坐底式平台的工作水深已达到 27.43 米（90 英尺） 。1963 年出现了一座大型坐底式平台，其工作
19、水深达 53.34 米（175 英尺） 。此后 10 年中，坐底式平台没有什么发展。直到 19731974 年间，由于原油价格暴涨，人们对适合于水深小于 30 米的浅水区工作的坐底式平台的需求再一次表现出来，于是在 70 年代后半期又建造了一些坐底式平台，此后又趋冷落。由于我国有大片的浅水及海滩地区需要勘探开发，在所采用的钻探装备中，坐底式平台占有重要的地位。1979 年建成并投入使用的“胜利一号”坐底式平台是我国设计、制造的第一座坐底式平台，它的作业水深范围为 25 米。为了适应在不同水深范围内钻井，1954 年出现了第一座自升式钻井平台“加利福尼亚号” 。到 1960 年，大约有 30 座
20、自升式平台在使用中，最大工作水深约 5060米。60 年代，自升式平台不仅在数量上大为增加，而且咋结构上也得到了不断的改进，到 60 年代末，自升式平台的工作水深已达到 91.44 米（300 英尺） 。在 70 年代，为了满足全世界勘探的需要，自升式钻井平台的数量迅速增加，到 70 年代末，自升式钻井平台的最大工作水深已达 137.16 米（450 英尺） 。1962 年出现的第一座半潜式平台是由一带有稳定立柱的坐底式平台改建而成，60年代共建造了大约 30 座半潜式平台。半潜式平台的数量在 70 年代迅速增加，设计重点表现在自推进、动力定位、恶劣海况、更大的工作水深（1830 米）及更大的
21、钻井深度（9144 米） 。在此期间，运动补偿装置的使用提高了钻井效率。80 年代，半潜式平台的最大工作水深能力为 3048 米，半潜式平台已开创了在北纬 60 度以北的北海海域钻井的记录。自 1973 年北海建成第一座混凝土重力式平台 Ekofisk Tank 平台后，相继又有 20余座混凝土重力式平台投入使用。混凝土重力式平台的安装水深也在逐渐增大，由最初的 70 米水深已发展到 305 米水深。1.3 海洋平台结构的发展趋势人们对海上油气资源需求的不断增加，促使海洋平台结构不断地向前发展。今后一段时间，海洋平台结构应加强以下几个方面的研究。1. 深海平台结构的研究随着海上油气生产向着更深
22、的海域推进，以张力腿平台为代表的深海平台必将继续受到广泛的重视和发展，研究热点主要在于：寻求更为经济有效的结构型式，以适应极深海油田或极深海边际油田开发的需要；深海平台结构的非线性动力分析，尤其是会危及平台安全的长周期慢漂运动，以及高频响应中所产生的二阶和频力和高阶脉本科毕业论文 正文6冲力；张力腿平台的张力腿系统的研究，尤其是张力腿的极限承载能力、疲劳断裂可靠性以及维修问题；张力腿平台的锚固基础的研究，尤其是筒型基础和以压载控制的可回收基础的研究。2. 简易平台结构的研究在石油价格不断上涨以及开发海上边际 油田需要的推动下，简易平台在国外应运而生，迄今应用甚广，并不断发展而日趋成熟。我国正在
23、开始大规模的滩海油田开发，其中不乏分散而且小块的边际性油田。在我国油田开发正在由过去的地质储量管理转变为经济可采储量管理的形势下，引人简易平台的概念并结合我国实际情况积极开展简易平台结构的研究、开发和应用，对于加快我国滩海油田的开发和使更多边际性油田能够达到开发经济界限，从而使这些宝贵的储量资源得到开发和利用将具有十分现实和重要的意义。3.结构控制技术在海洋平台结构中的应用研究结构振动控制技术在航空航天领域较早得到了应用，近年来，在土木工程结构的振动控制中也已开始得到应用。由于海洋平台结构所处的海洋环境更为恶劣，只靠传统的结构加强措施来抵御外部环境载荷以满足结构的可靠性是很不经济的，如果将结构
24、控制技术引人到海洋平台结构的振动控制中，那么海洋平台结构的可靠性将得到进一步的提高，尤其对于简易平台结构来说，采用结构控制技术可以使结构型式更趋简单、合理，因而可以获得更大的经济效益。1.4 海上钻井平台主要特点1结构复杂，火灾蔓延快海上钻井平台内部结构十分复杂，为了满足生产、生活的需要， 往往将一个大空间在分成多个房间，造成内部舱室紧凑、走道宽度狭小，层间高度低矮，楼梯坡度较大，出入口小，一旦发生火灾，极易造成火势迅速扩大蔓延。2可燃物较多，火灾荷载大由于平台舱室在装饰装修过程中，大量使用了可燃材料。平台在生产过程中，需要使用大量油料；在试油期间，排放石油、天然气等易燃易爆物品，扩大了平台危
25、险区，遇到火源极易引起火灾。 3电机设备多，用电量大平台各种类型的钻井电机及生产辅助设备繁多，生活电器集中安放，部分电器线路还敷设嵌置在装饰层中，一旦电机设备、生活电器发生故障或电线超荷载、短路等，很容易造成火灾。 4人员密集，相对孤立，易造成重大伤亡平台职工居住十分密集，外协人员还不时上平台，居住拥挤，且对平台通道不熟悉。一旦发生火灾，容易产生惊慌失措的情绪，相互拥挤，很难及时疏散。另外，海上钻井平台远离陆地，孤立作战。发生火灾时，人员逃生困难，易造成二次伤亡。1.5 海上钻井平台火灾特点本科毕业论文 正文71蔓延迅速，易形成立方体燃烧平台发生火灾时，火势会沿着室内、舱内的机器设备、电缆线、
26、管线、走道、楼梯、出入口以及具有良好传导性能的钢板，迅速向四周和上下层扩散蔓延，使火势在短时间内扩展为大面积、多层次的立方体燃烧。 2烟熏较大，有毒有害气体较多由于可燃材料较多，一旦发生火灾，能释放一氧化碳、二氧化碳及氯化氢等有害气体和烟雾。另外，在燃烧时所产生的夹杂着毒害气体的烟雾阻碍人们的视线，不但会对人员直接构成生命威胁，而且会影响到灭火人员寻找火源、疏散人员物资以及战斗展开。 3火灾损失大，易造成群死群伤钻井平台具有房间多、门窗多及可燃物质多等特点，由于每层建筑内部都有纵横走廊，各房间的通风管道都相互连通，通风条件极其良好，一旦发生火灾，往往是一处着火，到处冒烟，烟雾和火焰很快冲进走廊
27、，形成猛烈的烟气对流，火势迅速扩展至整个平台，威胁控制室、起居舱室、机械舱室和储油舱室等要害部位。一旦火势失去控制，必将烧毁许多精密仪器和钻井平台重要生产设施，使钻井平台的指挥中心丧失功能，人员也会因火势的威胁无路可逃，极易形成群死群伤的重特大事故。 4作战环境复杂，阵地进攻困难钻井平台作为海上会移动的固定物，往往受一些自然条件的限制。火灾的扑救同样会在水面作战时，受到水流、风向、水深、潮汐等外部因素的影响，使消防艇不能或很难接近，实施有效的救援。因钻井平台的走廊、通道窄小，火灾发生后，大量物品会散落各处，使得本就狭小的通道更为狭窄。如果船舱的间隔板被烧塌、楼梯被烧毁而形成障碍的话，那么势必严
28、重地阻碍了进攻的节奏，给进攻增加了难度。本文由此针对通风系统和舱底水系统展开设计与计算，以确保平台安全可靠。2.通风系统设计2.1 平台通风系统2.1.1 机舱通风的目的平台机舱需要良好的通风换气，以达到如下目的：（1）为发电柴油机、主柴油机、锅炉提供足够的新鲜空气量。（2）排除可燃气体以防止爆炸和火灾。（3）维持机舱内良好的工作环境。2.1.2 机舱的通风方式：（1）机械送风和机械抽风；（2）机械送风和自然排风；（3）机械抽风和自然进风；（4）自然进风和自然排风各舱室通风方式的选择须根据具体舱室的通风要求及有关规范、规则、和公约的本科毕业论文 正文8要求而定。CCS 规范和 1993 年 I
29、MO MSC(Maritime Safety Council)通函 601 号机舱防火推荐分油机设独立封闭舱室，设自闭式钢质门。对该舱室要求独立的送风和抽风系统，风量可按散热风量计算和换气 20 次，两者中取大值。机舱通风机供风时，由烟囱风口排出。机舱还需要设排风风机，一般是设可逆的转风机兼供风及排风用，风机的布置应注意防止海水的浸入。当排气不能通过烟囱或排风口排出时，应另外设一个抽风机。抽风系统的设计应维持机舱内稍微有正压，通常不超过 50Pa。2.1.3 平台通风的要求通风量的确定确定通风量时应针对不同的舱室，按规范和规则的要求采用下述两种计算方法，并取大值来确定。1.按每小时换气次数计算通风量qtl=n1 *V1式中 qtl 通风量( m3/h)；n1换气次数（次/h）;V1通风舱室容积（ m3） 。一般舱室要求的换气次数见表：每小时换气次数通风舱室 送风 抽风 附注起居室、卧室 15 - 空调餐厅、办公室 15 20 空调病室 12 12 空调厨房 2040 4060 配餐间 15 30 公共卫生间 - 15 客船公共卫生间 1530 洗衣室 1012 30 烘衣间 25 10 油漆间和灯间 - 15 CO2站室 - 1012 干粮室 1012 - 空调制冷机室 1015 30 走道 - 5 舵机室 - 5 应急消防泵舱 - 5 应急发电机室 - 5
