大型导管架平台技术讲义
深远海海上风电导管架基础安装技术与实践探索
ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ. Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ
ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｔｈｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆａｒ￣ｒｅａｃｈｉｎｇ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｆａｒｍｓ.
油工程行业平台制作技术虽成熟ꎬ但其开发成本高ꎬ不
适用于追求低成本建设的海上风电项目ꎮ
长乐 Ａ 区测风塔项目导管架安装采用后桩法施
工ꎬ其主要工序有导管架沉放、钢管桩沉桩、水下灌浆
等ꎮ 本文通过总结项目实施经验ꎬ并结合深远海环境
工况以及实施过程中出现的问题ꎬ对深远海导管架安
装提出建议ꎬ为大规模开发深远海海上风电基础设计
量 ８０ ｔ / 根ꎻ导管架底部尺寸 ２２. ７ ｍ × ２２. ７ ｍꎬ上部平
台 １０. ２ ｍ × １０. ２ ｍꎬ高度 ５０. ９ ｍꎬ重量 ３８０ ｔꎮ 设计如
图 １、２ 所示ꎮ 设计中心点绝对位置偏差≤５００ ｍｍꎬ桩
顶水 平 位 置 的 相 对 偏 差 ≤ ２００ ｍｍꎬ 高 程 允 许 偏 差
１) 导管架底部设计防沉板ꎬ扩大导管架底部与淤
泥接触面ꎬ增加下沉阻力并使导管架受力均匀ꎬ以保证
缓慢沉放并且有效控制沉放水平度ꎮ
２) 在导管架上安装 ＧＰＳ 罗经、倾斜仪以及无线网
桥等设备ꎮ 吊装作业中ꎬ将位置和方位数据实时传输
到吊装控制中心ꎬ实现动态实时显示导管架位置以及
设计位置ꎮ 根据倾斜仪的数值ꎬ监测导管架的水平度
兰世平ꎬ周 通ꎬ贾小刚
设备原理故障性能 课程讲义
平台重要设备的概述一、概述一、海洋钻井平台海上钻井由于海洋的自然条件不同于陆地，需要建造“海上井场”以便安装钻井设备，储存器材和进行钻井作业，为了开发离海岸较近的海底油藏，为了适应不同的水深和自然条件，出现了多种类型的钻井装置，并不断地向前发展，大大促进了海上钻井的发展。
（一）固定式海上钻井平台导管架式平台：海上平台大多数是钢管焊接结构，先在井位安放一个在陆地预制的整体导向构架，再沿着它向海底打桩，这个导向架叫导管架，所以这种平台叫导管架式固定平台，它由三部分组成，最上面是二层的工作平台，上层安装钻机，吊车及住房。
二层安装着泥浆泵及泥浆池等设备。
中部是高出海面6－7米的导管架。
下部是打入海底几十米的钢桩，把桩打完后灌注泥凝土，使钢桩与导管架成为一体。
固定式钻井平台一般适用于有工业油流的油田，不适合钻探井，如遇到干井，数千吨的钢材就得白白报废。
混凝土重力型平台：能工作于较深水中，耐海水腐蚀性强，只需注意其由于内外温差所产生的热应力。
混凝土平台能依靠其本身巨大重量竖立在质地坚硬的海底。
建造时可在有防波的静水区进行，并安装各种设备，占用建筑面积小，甲板面积大，可以作钻、采、储油三种用途的平台，能节约大量的钢材。
（二）移动式海上钻井平台移动式钻井平台发展很快，先后出现的有：沉垫式、自升式、钻井船、半潜式四种类型。
除钻井船外的其它三种统统简称移动平台。
沉垫式平台用于水深不超过30米的范围，它的下部结构是浮箱或浮筒，由浮筒中灌水，就下沉坐在海底进行钻井。
把浮筒中的水排出，就能浮出水面进行拖航移拉。
自升式平台，它的上部结构象一艘驳船，可以浮在水面上。
它的特点是几条活动的桩脚，钻井位后可让桩脚下降并插入海底，接着再把上部结构升到海面以上一定高度进行钻井。
移位时，先让上部结构下降并浮在海面，再把桩脚从海底拔出，然后拖航。
自升式钻井平台适用于水深30米至90米。
是目前应用最广的一种，海洋现有钻井平台都属于这一类。
经改进后的平台除可钻探井外，还可以打多口定向生产井。
埕岛西区DPA平台导管架吊装就位技术
（ ）由于导 管架 尺寸 大 ，且 吊装用索 具必须 保 １
证 ４ 以上 的安 全系 数 ，如用 钢丝绳 进行 吊装 ，据 倍 计 算 ，钢丝 绳索具 的重 量将 会 达到 ４ 。 ８ｔ
（ ） 海 上 吊装 就 位 时 ，必 须 将 已 建 的 Ｃ １ — １ ２ Ｂ８
（ ） 吊索 。吊装 采用 四点 吊装 ，采 用 Ｆ 型合 ３ Ａ
成 纤 维 吊 装 带 。 Ｆ 型 合 成 纤 维 吊 装 带 具 有 重 量 Ａ
轻 、柔韧性 好 、耐腐 蚀 、操作 轻便ห้องสมุดไป่ตู้等 优点 ，其 安全
系数 可 以达到 ６ ～７倍 。吊装 参数 见表 １ 。 导管 架 顶 部 吊 耳 的 直 径 为 １ ４ ｍｍ，厚 度 为 ９
关键 词 ：导管架 ；浮 吊 ；吊带 ；就 位
由胜 利 石 油 管 理 局 和 美 国 能 源 开 发 公 司 在 埕 岛
西 区共 同投 资建 造 的埕 岛西 区 Ｄ Ａ 平 台是 目前 国 Ｐ 内最 大 的浅 海 平 台之 一 。其 导 管 架 上 部 的 尺 寸 为 ３ ×２ ，下部 的尺 寸为 ３ ． ０ ×３ ． ０ ， ４ｒ ｎ ８ｒ ｎ ７ ７ ８ｉ ｎ １７ ８ｒ ｎ 高度 １ ． ９ ｒ。 导 管 架 就 位 处 最 低 天 文 潮 位 为 ４ １ ｒ ｌ ６ ３ ｒ ． ３ｒ ，主导 管 的 平 面 斜 度 ８ ：１ ｌ ，空 间 斜 度 为 ５ ６ ６９：１ ． ５ ，导管 架 的 吊装 重 量 为 ６ ０ｔ ８ 。其 就 位 方位 为 Ｉ 、２轴线 与建 北方 向呈 ７ 。 。导 管架海 上 Ｏ角 吊装 就位 的难点 ：
２ 吊装 就 位 用 机 具 的选 择
深水导管架结构设计与安装技术研究——以荔湾3-1气田中心平台导管架为例
剖析 ２ ０ ０ ｍ 左 右 水深 的平 台导 管 架结 构 案例 ， 分 析 深 水 导管 架结 构设 计 和安 装 的关 键 技 术 问题 ， 包 括 设 计 环境 条件 研究 、 导 管架结 构 方案 选择 与优 化 、 导 管架基 础 结构 设计 和 导 管 架 施 工 技 术研 究 等 ， 以 期 为类似 的深水 导管 架结 构设 计 与安装 提供 借鉴 。
３ — １ 气 田 中心 平 台 导 管 架 结 构 方 案 的 确 定 和 基 本
设计工作 ， 可 为 今后 类 似 的深 水 导 管架 项 目提供 有
益 的借 鉴 。
３ ５ — ２ 等 气 田生产 的天 然气都汇 集到荔湾 ３ － １ 气 田中心 平 台， 经过处理和增压后 ， 通 过一条直径 ７ ６ ２ ｒ ｎ Ｉ ｎ 、 长度 ２ ７ ０ ｋ ｍ 的海底 管 道 输 送 到 位 于 珠海 市 的高 栏 港 天
１ 南 海荔 湾 ３ － １工程 概况
南 海荔 湾 ３ － １气 田位 于香 港 以南 约 ３ １ ０ ｋ ｍ 的
海域 ， 水深约 １ ５ ０ ０ ｒ ｎ ， 荔湾 ３ — １ 气 田、 番禺３ ４ － １ ／ ３ ５ — １ ／
经 验 的 基础 上 ， 通 过调 研 和 分 析 计算 ， 完 成 了 荔 湾
侯 金 林 于 春 洁 沈 晓鹏
（ 中海 ＂ ａ ｌ ｌ 研 究 总 院）
摘 要 以南海 荔 湾 ３ — １气田 中心 平 台导 管 架 为例 ， 分 析 了深 水导 管 架 结构 设 计 和安 装 中的 关键 技 术 问题 ， 包括 设计 环境 条件研 究 、 导管 架结构 方案 选择 与优 化 、 导 管架基 础 结构设 计 、 导管 架施 工 技 术研 究等 。荔 湾 ３ — １气 田 中心 平 台深 水 导 管 架结 构设 计 和 施 工 的成 功 经 验 ， 可 以为 类似 导 管 架
海洋平台结构与强度 第6章 导管架式平台强度分析
第六章 导管架平台强度分析
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(2)活载荷：活载荷为平台使用期间施加于平台上的 载荷，它随平台作业类型的不同而变化，按其时间变 化与作用可分为可变载荷与动力载荷。对于可变载荷 的数值，由于其作用位置变化缓慢，可作为静载荷处 理，它包括； ①钻井和生产设备的重量，这些设备可以移上或移 下平台，并可以在平台上移动； ②生活区、直升机平台的重量，生活供给设备、救 生设备、潜水设备及公用设备的重量，这些设备也可 以移上或移下平台； ③贮藏舱中消耗性的供给物品及液体重量； ④海生物附着和冰的聚积所增加的重量。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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二、 结构的理想化及构件应力计算
导管架结构支承于桩基上，桩基对导管架起 着支承和约束作用，因此在分析导管架平台时，必 须考虑结构—桩—土的共同作用。 在建立计算模型时；目前较常用的方法是将 导管架结构部分理想化为空间刚架，而对桩基部分 则可理想化为等效的直立桩，如图6.1所示。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
1
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
2
上节主要内容
2、半潜式平台结构强度设计谱算法
半潜式平台设计谱法的计算通常可以分为四个 部分： 1、波浪外力分析 2、波浪载荷下的空间刚架计算 3、响应函数计算 4、短期与长期统计预报
海上风电导管架建造技术研究
专版研究园地 海上风电导管架建造技术研究文／谢志伟 魏笑科 邹福顺 林阳峰 涂源根 陈世明 陈城 胡力文０ 引言一座海上风力发电机通常由风力发电机、机舱、塔筒、导管架、海底预埋深基础桩组成。
海上风电导管架主体为桁架结构，上部有大型法兰与风机塔筒连接，下部为插入式导管架灌浆段与海底预埋深基础桩联接，此外导管架上还有工作平台、登船梯、靠船件、J 型管、灌浆管等附属构件，整个海上风电导管架长和宽各20多米，高度40米以上，重量约900吨。
１ 概述海上风电导管架是把风力发电机、机舱及相关附属设备固定在海上的重要基础结构。
除了承受风力发电机、机舱及相关附属设备的重力和风力发电机运转时的震动外，海上风电导管架位于水下的结构长期承受洋流、潮流、海底冲刷的侵蚀，水面上的结构长期承受台风、盐雾、覆冰的困扰，因此，对海上风电导管架建造过程中的技术质量要求极高。
本文以广州文船重工有限公司承建的中广核阳江南鹏岛400兆瓦海上风电导管架建造为背景，研究风电导管架建造技术，以确保建造过程中产品质量可控、提高建造效率、降低安全风险。
２ 海上风电导管架建造技术研究广州文船重工有限公司承建了中广核阳江南鹏岛400兆瓦海上风电场25套导管架，这批导管架单套重约为900吨，主体尺寸长×宽×高分别为23.9m ×23.9m ×40.64m 。
选定在中山市马鞍岛广州文船重工有限公司风电工程基地进行建造，基地配备了600吨龙门吊、160吨龙门吊、270吨平板运输车、电焊机、卷板机、数控下料机、五轴大型相贯线切割机器人、自动打砂除锈设备、超声波探伤仪、X 射线探伤仪、空压机等施工设备。
导管架建造工艺流程如图1所示。
图1 海上风电导管架建造工艺流程2.1 预制阶段预制阶段主要包含了管节、片体、过渡段以及其他附属结构预制。
2.1.1 管节预制管节是由直径不等、厚度为32mm ～70mm 的卷管焊接而成，焊接时采用逐步退接法，在专用焊接流水线上进行焊接，流水线的固定式焊机上有伸缩焊接臂，能伸入管内进行内环缝焊接。
埕岛油田导管架平台阳极水下快速防护技术
了指标要求。
（ 目主持 栏 焦 晓梅 ） 来自一８ 一 ８
油气 田地 面工 程 （ｔｐ／ ｗｗｗ ．ｑＩ ｍｇ ．ｏ ） ｈｔ ：／ ｙ－ ： ： ｄ ｃｃ ｒ ｎ
第３ 卷第４ ０ 期 （０ １０ ）（ 程 管理 ） ２ １ ．４ 工 程 是金属 离 子得 到 电子 的过程 ，称 为还 原过 程 。可
（ ）提 高 了换热 器 的热效 率 ，降低 了加热 炉负 ２
荷 ，每天 节 约燃料 气 约 １２ ０ｍ ，年 可节 约燃 料气 ０
４ ０ ｍ。 ０Ｘ１ 。
（）原 油泵 的 出 口压力 降低 ０２ＭＰ 以上 ，每 ３ ． ａ
天节 电 １ ０ Ｗ ・ ，年 可节 电 ５９×１ Ｗ・ 。 ８ ｈ ｋ ． ０ ｋ ｈ
用 下式表 示
Ｍｅ Ｈ２ ２ｅ Ｍｅ ２ ＋， Ｈ２ ・ Ｏ＋ －＊ ・ ｅ ２ ０
阳极 快速 防护 技 术 的研 究非 常必 要 ，开 发 出适应 于
海洋 工程 中金属 使用 量越 来越 大 ，而使用 的金 成很 难 除去 。
属 中 ８ ％是 钢 铁 。海 水 是 最 丰 富 的 天然 电 介 质 ， Ｏ 而海 洋工程 钢结 构大 多均 受海 水或 多雾 的海洋 大气 金 属有 多种 优 良的机 械性 能和 其他各 种性 能是
因为 金属 有特殊 的结 晶格 子 ，即金 属 型结 晶 。如果
侵蚀 。在海 洋环 境 中 ，钢 铁 的腐蚀 速度 大约是 大气 金属 晶格 被破坏 ，其 性 能也 就遭 到破坏 ，从 金相 观 中腐 蚀 速 度 的 １ 倍 ，每 年 因腐 蚀 所 造 成 的 经济 损 点 看 ，金 属 的腐 蚀 实 际 上 就 是 金 属 结 晶 格 子被 破 ０ 失 占全 球 经 济 生产 总值 的 ２ ～４ 。据 统 计 ，因 ％ ％ 为腐蚀 带来 的损 失 比地震 台风 等 自然 灾 害造成 的损
海上风电项目中导管架基础施工技术易万剑
海上风电项目中导管架基础施工技术易万剑发布时间：2021-11-02T02:00:46.957Z 来源：基层建设2021年第23期作者：易万剑[导读] 近年来，我国对电能的需求不断增加，海上风电项目建设越来越多中国电建四川工程有限公司四川成都 610058摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，海上风电项目建设越来越多。
已建和在建海上风电项目中，单桩基础和高桩承台基础是主要基础结构形式，最近几年开始使用导管架基础。
随着海上风电建设向深水化、大型化方向发展，导管架基础将越来越多地被采用。
文中分析海上风电项目深水导管架基础施工关键技术进行分析。
关键词：海上风电；导管架；调平；沉桩；水下灌浆引言随着全球对能源类型的要求不断升级，风电作为新型清洁无污染的可再生能源，已先后成为世界各国能源开发的重点领域。
目前，世界上已有超过100个国家先后发展了风电能源。
风电能源包括陆上风电和海上风电，陆上风电发展早于海上风电。
虽然海上风电发展较晚，但其发展迅速。
从1990年第1台风力发电机在瑞典建成并投入运营开始，经过30年的发展，海上风电建设已初具规模，成为了风电建设领域的重要板块之一。
海上风电基础是海上风电发展的关键，在开发不同海域风场中，为了适应不同的地基条件，使风机安全稳定地运行，发展了不同基础形式，主要包括导管架基础、单桩基础、吸力桶基础和高桩承台基础。
1导管架的起吊安装及调平1）导管架运输船自航至机位附近。
2）测量人员在导管架运输船上测量导管架中心位置，根据实际机位中心坐标指导运输船就位，使导管架中心与实际机位中心基本重合；在导管架平台上设置2个GPS测点，法兰面布置1台测倾仪。
3）待运输船精确就位后，起重船进行挂钩，保持吊带处于即将受力的状态。
施工人员拆除工装，同时布置的2根缆风绳将导管架与起重船锚机连接。
4）在导管架起吊后，GPS实时测量导管架位置，实时反馈导管架3个支腿的平面位置及标高。
5）根据导管架与钢管桩的相对位置数据，缓慢调整导管架位置，直至导管架最长支腿插尖对准钢管桩，落钩使最长支腿缓缓插入钢管桩，继续调整使其余2根支腿插入钢管桩，安装结束并及时测量导管架的法兰水平度。
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分片预制
Norway Training 12 Oct. 2009
总装
二、大型导管架设计、预制和安装技术
3、导管架-装船
起重装船
滑移装船
多轮车装船
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二、大型导管架设计、预制和安装技术
4、导管架-运输
多船拖行
单船拖行
双船拖行
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•支撑和保护隔水套管及海底管线立管
（They support laterally and protect the 26-30 inch well conductors and the
pipeline riser）
导管架和桩的安装方法对设计具有重要的影响
（The installation methods for the jacket and the piles have a profound impact on the design.）
自重 附件载荷 灌浆 阴极保护和涂料重量 船撞击载荷 事故载荷
环境载荷
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二、导管架建造技术
1、导管架-设计
导管架设计的主要内容
导管架设计标准：
API RP2A (WSD) (LRFD): USA NORSOK: Norway ISO199XXX: international
2
中国石油海洋工程有限公司
China National Petroleum Offshore Engineering CO. LTD
第一部分 概述
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一、概
述
1947年，出现世界上第一 座钢质固定平台后，发展很
快。70年代，在美国路易斯
安那州墨西哥湾建成了当时 世界上最大的钢质固定平台， 水深达到312m。
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二、导管架建造技术
1、导管架-设计
气隙
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二、导管架建造技术
1、导管架-设计
疲劳设计
设计软件： Sesam Asas USFOS (SESAM) ABAQUS Patran AUTOSHIP Installjac (Sesam) Simo Splice (Sesam) GRLWeap Shake CAJAC (3D AutoCad)
双船拖行
二、大型导管架设计、预制和安装技术
5、导管架-安装
导管架在建造场地的码头上以竖立式（小型导管架）或者水平式
The jacket is built in the vertical (smaller jackets) or horizontal position (bigger jackets) on a
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一、概
述
平台的优点是井口安装在平台甲板上，钻井和采油作 业在平台上进行，工艺简单，操作安全方便。
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中国石油海洋工程有限公司
China National Petroleum Offshore Engineering CO. LTD
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二、大型导管架设计、预制和安装技术
2、导管架-预制
卧
式
方 法
立 式
预预制
分片预制
总装
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二、大型导管架设计、预制和安装技术
导管架预制
卧式预制
立式预制 Tower Built at AGM
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5
一、概
述
Drilling Modules
桩基式平台 由钢质桩、导管架和
平台组成。导管架先在陆上预制,浮运或
用驳船拖运到安装地点就位,然后打桩将 导管架固定，导管架顶部安装甲板，所 有设备都安装在甲板上。 可用来钻生产井和采油。
Integrated Deck &
Jacket & Piles:
极限状态：
极限载荷状态ULS 确定正常工作状态的极限值
变形极限状态SLS
事故极限状态ALS 疲劳极限状态FLS
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确定变形的极限值
非正常工作载荷的极限值 循环载荷的效应
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二、导管架建造技术
1、导管架-设计
极限状态的组合
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二、导管架建造技术
1、导管架-设计
导管架的设计荷载
上部模块钢结构自重 设备净重 管道净重 设备和管道内的有效载荷 甲板有效载荷 操作载荷 流体静压 风载荷 流载荷 波浪载荷 冰载荷 海洋生物 地震 不垂直
导管架载荷
上部模块载荷
操作载荷 安装载荷 运输载荷 装船载荷 预制载荷
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二、导管架建造技术
1、导管架-设计
导管架设计的注意事项：
桩的布置位置 吊耳的位置 打桩过程中可能与格床，桩和桩锤干涉 固定立管的位置 . 立管和J形管的路径 X型斜撑非常有效 桩靴用筋板与导管架腿连接 避免重叠结头 尽可能减少管的数量 . 估计阳极块和涂料重量
中国石油海洋工程有限公司
China National Petroleum Offshore Engineering CO. LTD
大型导管架平台技术
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主要内容
概 四个 部分
述
导管架设计、预制和安装 组块设计、预制和安装 结 论
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Norway Training
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一、概
述
经过近60多年的发展，钢制导管架 平台从设计、预制和海上安装技术已经 是一套非常成熟的技术，直到目前为止， 它仍然是海上油田开发应用最广泛的一 种类型。 使用最深的水深是460米，导管架最 大重量：上部组块最大重量为：33000 吨
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第二部分 导管架建造技术
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二、ห้องสมุดไป่ตู้管架建造技术
1、导管架-设计
导管架的主要功能（Jackets functions）
•给生产设施提供支撑并保持稳定
（They provide the substructure for the production facility (topside), keeping it stable above the waves）