海洋工程各种平台分类与介绍
海洋平台的环境载荷
结构优化方法选择
拓扑优化
通过改变结构的拓扑构型，实现材料的高效利用和结构的轻量化 。
形状优化
调整结构的几何形状，以改善结构的受力性能和动力学特性。
尺寸优化
优化结构的截面尺寸和构件布局，以提高结构的承载能力和稳定性 。
结构优化效果评估
有限元分析
采用有限元方法对优化后的结构进行详细的受力分析和性能评估 。
04
CATALOGUE
海洋平台环境载荷计算方法研究
理论计算方法研究
1 2
基于势流理论的计算方法
通过建立海洋平台与周围流体的势流模型，利用 边界元等方法求解流体动力载荷。
基于莫里森公式的计算方法
针对小尺度结构物，利用莫里森公式计算波浪力 、水流力等环境载荷。
3
考虑流固耦合效应的计算方法
通过建立海洋平台与周围流体的流固耦合模型， 综合考虑结构变形对流场的影响，提高计算精度 。
海洋平台的环境载 荷
目录
• 海洋平台概述 • 环境载荷类型及特点 • 环境载荷对海洋平台影响分析 • 海洋平台环境载荷计算方法研究 • 环境载荷作用下海洋平台结构优化设计探
讨 • 总结与展望
01
CATALOGUE
海洋平台概述
定义与分类
定义
海洋平台是用于在海上进行石油 、天然气等资源的勘探、开发、 生产等作业的大型海上结构物。
数值模拟方法研究
01
基于有限元的数值模拟方法
利用有限元软件建立海洋平台的精细化模型，通过施加边界条件和载荷
，求解结构的应力和变形。
02
基于有限体积的数值模拟方法
通过建立海洋平台周围流体的有限体积模型，利用数值方法求解流体动
力载荷。
海洋工程分类
自动安装扶正过程
下水浮正
3、牵索塔式平台
➢ 组成：甲板、塔体、牵索系统
牵索塔式平台是一瘦长的桁架结构，其下端依靠重力基座坐落于海底或是依靠 支柱加以支撑，其上端支承作业甲板。
桁架的四周用钢索、重块、锚、锚链所组成的锚泊系统加以牵紧，使它能保持 直立状态。
➢ 特点：由于这种平台是由锚泊系统牵紧的，它在小风浪时仅发生微幅摆动；风浪
➢ 组成：平台分本体与下体，由若干立柱连接平台本体与 下体，平台上设置钻井设备、工作场所、储藏与生活舱 室等。
➢ 特点：钻井前在下体中灌入压载水使之沉底，下体在坐 底时支承平台的全部重量，而此时平台本体仍需高出水 面，不受波浪冲击。在移动时，将下体排水上浮，提供 平台所需的全部浮力。
➢ 工作水深：60m以内。
Anchors (various available)
小型张力腿－MiniTLP MINI TENSION LEG PLATFORM
Concrete tripod structure
2、导管架式平台 ➢ 导管架式平台由若干根导管组合成导管架，并用钢桩固定于海底。 ➢ 施工：导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安装就位，然后顺着导管
打桩，钢桩穿过导管打入海底，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管 之间的环形空隙里灌入水泥浆，使桩与导管连成一体固定于海底。这种 施工方式，使海上工作量减少。
沉垫四周的裙板防止周围泥土掏空。
适用海底条件：由于沉垫承压低（0.24～0.3Pa），适 用平整海底
3、半潜式钻井平台
➢ 组成：由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。平台上设有钻井机械设 备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。在下体与下体、立柱与立柱、 立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接。
海洋工程装备资料
海洋工程装备资料海洋工程装备是指为开展海洋工程活动所需的各种设备和工具。
它们可以用于勘察与测量、施工与安装、运输与搬运以及维护与检修等环节，为海洋工程的进行提供了必要的支持和保障。
本文将介绍海洋工程装备的分类和常见的应用。
1.勘察和测量装备：包括测深仪、声纳、测量船、遥感器等。
通过测量海底地形、水文条件和海洋环境等，为海洋工程的规划和设计提供数据支持。
2.施工和安装装备：包括各类平台、施工船、起重设备、打桩机等。
用于各类海洋工程的施工与安装，例如海洋油气平台、风电场基础等。
3.运输和搬运装备：包括吊车、货船、拖船等。
用于将各类海洋工程设备和材料从陆地运输至海洋工程现场，以及在海洋中进行搬运作业。
4.维护和检修装备：包括潜水器材、遥控器、无人机等。
用于海洋工程设备的定期维护和检修工作，保障设备的正常运行。
在实际应用中，海洋工程装备具有广泛的应用领域和重要的地位。
以下是其中的一些常见应用：1.海洋油气开发：海洋工程装备在海洋石油和天然气的勘探、开发和生产过程中起着关键的作用。
它们可以用于海洋油气平台的建设、运输管道的铺设以及油气井的施工与维护等。
2.海洋风电场建设：海洋工程装备在海上风电场的建设中也起到了重要的作用。
它们可以用于风电设备的安装与调试、海底电缆的布设与连接以及风电设备的维护与检修等。
3.海洋交通建设：海洋工程装备可以用于海洋港口和码头的建设与维护。
例如，大型起重设备可以用于港口的装卸作业，潜水器材可以用于码头的维修与检修。
4.海底资源开发：海洋工程装备在海底资源的开发方面也有广泛的应用。
例如，潜水器材可以用于海底矿产的勘探与开采，声纳设备可以用于海洋生物资源的调查与评估。
综上所述，海洋工程装备在海洋工程活动中起着重要的作用。
它们能够提供必要的支持和保障，促进海洋工程的顺利进行。
随着科技的不断进步，海洋工程装备的功能和性能也将不断提升，为海洋工程的发展和利用海洋资源提供更好的条件。
[汇总]海洋平台种类
![[汇总]海洋平台种类](https://img.taocdn.com/s3/m/f1615c4cbf23482fb4daa58da0116c175f0e1e9e.png)
海洋平台种类按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。
固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。
活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承情况可分为着底式和浮动式两类。
近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。
固定式平台桩基式平台① 导管架型平台。
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。
平台甲板的尺寸由使用工艺确定。
基础结构（即下部结构）包括导管架和桩。
桩支承全部荷载并固定平台位置。
桩数、长度和桩径由海底地质条件及荷载决定。
导管架立柱的直径取决于桩径，其水平支撑的层数根据立柱长细比的要求而定。
在冰块飘流的海区，应尽量在水线区域（潮差段）减少或不设支撑，以免冰块堆积。
对深海平台，还需进行结构动力分析。
结构应有足够的刚度以防止严重振动，保证安全操作。
并应考虑防腐蚀及防海生物附着等问题。
导管架焊接管结点的设计是一个重要问题，有些平台的失事，常由于管结点的破坏而引起。
管结点是一个空间结点，应力分布复杂；近年应用谱分析技术分析管结点的应力，取得较好的结果。
导管架由导管（即立柱）和导管间的水平杆和斜杆焊接组成，钢桩沿导管打入海底。
打桩完毕后，在两者的环形空隙内用水泥浆等胶结材料固结，使桩与导管架形成一个整体，以承受巨大的竖向和水平荷载。
若桩的承载能力不能满足要求时，可在立柱之间和角立柱的周围增设钢桩。
这种平台施工时一般先在陆地上预制导管架,再用驳船拖运就位进行安装,通过调节压舱水使驳船倾斜，然后用卷扬机将导管架送入水中，由其自身浮力悬浮在水中，再向导管架立柱内灌水，同时用起重船把导管架竖立就位于海底井址，再将桩逐段连续打入海底土层固定。
海洋平台概述
Rig Name: GSF Arctic III Delivery Year:1984 Water Depth:1800ft Drilling Depth:25,000ft Semi-sub Generation: 3 海O洋w平ne台r:概Tr述ansocean Inc.
Rig Name: Ocean Baroness Year Built:1973 Upgrade:2001-Keppel FELS Water Depth:6500ft Drilling Depth:35,000ft Owner: Diamond Offshore
海洋平台概述
• 2. 移动式平台又称活动平台，它是为适应勘探、施
工、维修等海上作业必须经常更换地点的需要而发 展起来的。现有的活动平台分坐底式、自升式、半 潜式、船式、牵索塔、张力腿式等等很多种不同的 结构形式。由于机动性能好，故一般均用于钻井。
海洋平台概述
2.1 钻井船
钻井船是设有钻井设备，能在水面上钻井和移位的船，也属于移动式(船式)钻井装 置。较早的钻井船是用驳船、矿砂船、油船、供应船等改装的，现在已有专为钻井设 计的专用船。目前，已有半潜、坐底、自升、双体、多体等类型。钻井船在钻井装置 中机动性最好，但钻井性能却比较差。钻井船与半潜式钻井平台一样，钻井时浮在水 面。井架一般都设在船的中部，以减小船体摇荡对钻井工作的影响，且多数具有自航 能力。钻井船在波浪中的垂荡要比半潜式平台大，有时要被迫停钻，增加停工时间， 所以更需采用垂荡补偿器来缓和垂荡运动。钻井船适于深水作业，但需要适当的动力 定位设施。钻井船适用于波高小、风速低的海区。它可以在3000~4000 m水深的海底 上进行探查，钻深可达到10000多米，掌握海底油、气层的位置、特性、规模、贮量， 提供生产能力等 。
海洋工程考试试题
海洋工程考试试题一、选择题（每题 2 分，共 30 分）1、海洋工程中，用于测量海洋深度的仪器是（）A 温度计B 盐度计C 测深仪D 流速仪2、以下哪种海洋结构物主要用于海洋石油开采（）A 海上风力发电塔B 海洋牧场C 钻井平台D 跨海大桥3、海洋工程中，防止金属结构腐蚀的常用方法不包括（）A 涂防腐漆B 采用不锈钢材料C 增加电流保护D 提高结构温度4、海洋平台在设计时需要考虑的主要环境载荷是（）A 风载荷B 雪载荷C 地震载荷D 波浪载荷5、以下哪种海洋能源属于可再生能源（）A 海洋石油B 海洋天然气C 潮汐能D 煤炭6、海洋工程中，用于监测海洋水质的参数通常不包括（）A pH 值B 溶解氧含量C 重金属含量D 大气压力7、浮式海洋平台的定位方式不包括（）A 锚泊定位B 动力定位C 重力定位D 桩基础定位8、以下哪种材料在海洋环境中具有较好的耐腐蚀性（）A 碳钢B 铝合金C 钛合金D 铸铁9、海洋工程中，用于海底管道铺设的方法是（）A 顶管法B 盾构法C 拖管法D 沉管法10、海洋平台上的消防系统通常包括（）A 自动喷水灭火系统B 气体灭火系统C 泡沫灭火系统D 以上都是11、以下哪种海洋生物对海洋工程设施的影响较小（）A 藤壶B 牡蛎C 海豚D 贻贝12、海洋工程中，用于海洋地质勘察的方法是（）A 钻探取样B 物探C 槽探D 以上都是13、海洋平台上的救生设备不包括（）A 救生艇B 救生圈C 降落伞D 救生衣14、以下哪种海洋灾害对海洋工程的影响最大（）A 海啸B 赤潮C 海冰D 风暴潮15、海洋工程中，用于防止海洋污染的措施是（）A 安装污水处理设备B 加强垃圾管理C 限制船舶排放D 以上都是二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、海洋工程的研究对象包括_____、＿____和_____等。
2、海洋平台按其运动特性可分为_____平台和_____平台。
3、海洋中的波浪主要分为_____波和_____波。
海洋工程各种平台分类与介绍
海洋工程各种平台分类与介绍下面图文并茂简单介绍下海洋平台分类、钻井船、FPSO SEVAN平台，纯属胡扯，各位看官不要喷我，海洋平台简单可以分为以下2大类（1）固定式平台:导管架式平台重力式平台（2）移动式平台: 坐底式平台自升式平台半潜式平台张力腿式平台牵索塔式平台SPAR平台第一个导管架平台(Jacket)，适用于浅近海。
导管架平台可以看作最原始，最直接的将钻井设备与海底连接起来的措施。
钢桩穿过导管打入海底，并由若干根导管组合成导管架。
导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安装就位，然后顺着导管打桩，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管之间的环形空隙里灌入水泥浆，使桩与导管连成一体固定于海底。
重力式（混凝土）钻井平台: 混凝土重力式平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础(沉箱)，用三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构，在平台底部的巨大基础中被分隔为许多圆筒型的贮油舱和压载舱，这种平台的重量可达数十万吨，正是依靠自身的巨大重量，平台直接置于海底。
坐底式钻井平台是早期在浅水区域作业的一种移动式钻井平台。
平台分本体与下体（即浮箱），由若干立柱连接平台本体与下体，平台上设置钻井设备、工作场所、储藏与生活舱室等。
钻井前在下体中灌入压载水使之沉底，下体在坐底时支承平台的全部重量，而此时平台本体仍需高出水面，不受波浪冲击。
自升式钻井平台(Jack-up)又称甲板升降式或桩腿式平台。
这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力、器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到新的井位。
半潜式平台(Semi)是大部分浮体沉没于水中的一种小水线面的移动式平台，它从坐底式平台演变而来，由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。
此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接，在下体问的连接支撑一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力；平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。
海洋平台种类
活动式平台
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5～30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。 自升式平台分为插桩自升式和沉垫自升式。桩腿可插入海底，也可在桩腿下面设置“桩靴”或独立的小沉垫。桩腿结构可以是封闭壳体式，也可以是构架式。桩腿升降机构，有电动液压式和电动齿轮齿条式。船体平面形状可以是三角形、矩形或五边形，其特点是浮运方便,作业时稳定性好，适用水深为5～90米。这种平台的应用较广。 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、矩形驳船船体式、条形浮筒式。其外形与坐底式平台相似，上部结构装设全部钻井机械、平台操作设备以及物资储备和生活设施、它是一个由顶板、底板、侧壁和若干纵横仓壁组成的空间箱形结构，水密性较高，能提供较大的浮力，作业时下潜体灌入压舱水使其潜入水下一定深度，靠锚缆或动力定位。拖航时排出压舱水，使下潜体浮在水面。在浅水区作业时可使下潜体坐落在海底，类似坐底式平台。它既可在10～600米深的海域工作,又能较好地适应恶劣的海况，但其经济水深一般为100～300米。 在深水海域中开发石油时，坐底式钻井平台不能满足要求；自升式平台虽然使用水深较大，但不经济；浮动式钻井船可适用于较大水深，然而受海况的影响，其开工率很低；而半潜式平台既可在很深的海域工作，又较能适应恶劣的海况，有良好的运动特性。 遇到恶劣天气时，要引缆作业，可用船用撇缆枪。因此，半潜式平台是目前深海钻井的主要装置。
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海洋工程各种平台分类与介绍
下面图文并茂简单介绍下海洋平台分类、钻井船、FPSO SEVAN平台，纯属胡扯，各位看官不要喷我，海洋平台简单可以分为以下2大类
（1）固定式平台:导管架式平台重力式平台
（2）移动式平台: 坐底式平台自升式平台半潜式平台张力腿式平台牵索塔式平台SPAR平台
第一个
导管架平台(Jacket)，适用于浅近海。
导管架平台可以看作最原始，最直接的将钻井设备与海底连接起来的措施。
钢桩穿过导管打入海底，并由若干根导管组合成导管架。
导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安装就位，然后顺着导管打桩，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管之间的环形空隙里灌入水泥浆，使桩与导管连成一体固定于海底。
重力式（混凝土）钻井平台: 混凝土重力式平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础(沉箱)，用三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构，在平台底部的巨大基础中被分隔为许多圆筒型的贮油舱和压载舱，这种平台的重量可达数十万吨，正是依靠自身的巨大重量，平台直接置于海底。
坐底式钻井平台是早期在浅水区域作业的一种移动式钻井平台。
平台分本体与下体（即浮箱），由若干立柱连接平台本体与下体，平台上设置钻井设备、工作场所、储藏与生活舱室等。
钻井前在下体中灌入压载水使之沉底，下体在坐底时支承平台的全部重量，而此时平台本体仍需高出水面，不受波浪冲击。
自升式钻井平台(Jack-up)又称甲板升降式或桩腿式平台。
这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力、器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到新的井位。
半潜式平台(Semi)是大部分浮体沉没于水中的一种小水线面的移动式平台，它从坐底式平台演变而来，由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。
此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接，在下体问的连接支撑一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力；平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。
张力腿平台（TLP）了。
张力腿式平台利用绷紧状态下的锚索链产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡。
张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力量可依靠锚索向下的拉力来补偿，而且此拉力应大于由波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。
张力腿平台则包括单柱式TLP、最小化TLP和延伸TLP，其中单柱式TLP和最小化TLP又称为迷你式TLP。
牵索塔式钻井平台得名于它支撑平台的结构如一桁架式的塔，该塔用对称布置的缆索将塔保持正浮状态。
在平台上可进行通常的钻井与生产作业。
原油一般是通过管线运输，在深水中可用近海装油设施进行输送。
SPAR平台的理念源自于浮标，实际上它结构的大部分都是浮筒。
主体是单圆柱结构，垂直悬浮于水中，特别适宜于深水作业，在深水环境中运动稳定、安全性良好。
主体可分为几个部分，有的部分为全封闭式结构，有的部分为开放式结构，但各部分的横截面都具有相同的直径。
由于主体吃水很深，平台的垂荡和纵荡运动幅度很小，使得SPAR平台能够安装刚性的垂直立管系统，承担钻探、生产和油气输出工作。
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