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淺談海上采油平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

汪姍薄景富饒?jiān)扑蓜⑹拷軛罾?br/>（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

本文主要針對海上采油平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究，在對海上采油平臺結(jié)構(gòu)特定以及海上采油平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理分析的基礎(chǔ)上，得出如何在海上進(jìn)行采油平臺設(shè)計(jì)的方法，從而通過對海上采油平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析，使得相關(guān)人員能夠更好的在海上開展采油工作，這對我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化具有重要的影響作用。希望本文的研究能夠?yàn)橄嚓P(guān)的人員提供一定的參考。

海洋；采油平臺；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

石油是重要的能源之一，我國在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程中，不斷對石油資源進(jìn)行開采，而就目前我國陸地上的石油資源已經(jīng)無法滿足現(xiàn)今社會發(fā)展的需求，因此，我國開始在海洋中進(jìn)行石油資源的開采。但是海洋畢竟不同于陸地，海洋環(huán)境也較為復(fù)雜，因此，必須要建立海上采油平臺，依據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案對海上采油平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而可以保障海上采油工作的順利開展。

1　具體實(shí)例

某海域在對石油資源進(jìn)行開采的過程中，搭建了相應(yīng)的海上采油平臺，該海域利用所搭建的采油平臺進(jìn)行鉆井、采油工作，并且隨時(shí)進(jìn)行滾動開發(fā)。該海域水較深，并不適宜進(jìn)行砂石平臺的搭建，因此，針對該海域的具體情況，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員制定出了一個(gè)有效的平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，針對該方案進(jìn)行采油平臺的搭建，所采用的平臺結(jié)構(gòu)為導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)，搭建了導(dǎo)管架采油平臺，實(shí)現(xiàn)了鉆井、采油以及修井工作的一體化，因此，該平臺也被稱為鉆采修一體平臺。該海域的生活平臺采用的是固定式導(dǎo)管架采油平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其與鉆采修一體平臺之間通過棧橋?qū)崿F(xiàn)連接，并且連接的距離為30m。

2　平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想

（1）設(shè)計(jì)原則。該海域在漲潮期間水位會不斷的上漲，而退潮后，水位又會大幅度下降，在對采油平臺進(jìn)行施工的過程中，也需要充分注意到該海域的這一特點(diǎn)，在對平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要選用合適的施工技術(shù)，制定出最佳的建造周期，對生產(chǎn)期間可能出現(xiàn)的影響因素進(jìn)行具體分析，從而使得平臺的設(shè)計(jì)更加的合理和科學(xué)。

（2）平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思想

首先，實(shí)施模塊化施工。根據(jù)海域的具體環(huán)境特點(diǎn)以及該平臺具體的應(yīng)用功能，來對平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，在陸地上先對模塊化進(jìn)行制造，在模塊化制造完成后，再將其放到海上進(jìn)行安裝，這樣有利于對施工的環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)也能夠有效提升平臺施工的質(zhì)量，使得平臺可以順利的進(jìn)行作業(yè)，從而能夠最大限度的縮減工期，使得相應(yīng)的施工費(fèi)用得到縮減。然后，對平臺的位置進(jìn)行優(yōu)化配置。在對石油的分布情況做到具體的了解后，就可以開始進(jìn)行平臺選址，一般來說，平臺都會選擇在入海口的河道口處，平臺要盡可能的設(shè)置在水位較深的區(qū)域，這樣可以降低漲潮落潮對平臺結(jié)構(gòu)的影響。同時(shí)，將平臺設(shè)置在水位較深的區(qū)域，也有利于船舶?？课恢玫脑O(shè)計(jì)，從而使得船舶可以停靠在海邊，有利于保障施工進(jìn)度和施工的安全。

3　海上平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。針對本文所提到的海域來說，平臺的使用壽命設(shè)計(jì)在15年，而在環(huán)境條件下，重現(xiàn)期間隔需要控制在50年。

（2）結(jié)構(gòu)總體布置。就該海域平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體使用功能來說，該平臺在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，主要采用的結(jié)構(gòu)形式為單層以及導(dǎo)管架組合的鋼質(zhì)樁基結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)表面的大小為67m×28m，該海域由于具有明顯的漲潮和退潮現(xiàn)象，就需要在對其海底的高程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，最佳的高程應(yīng)該選取在海下5m處。而平臺上的甲板設(shè)置的高度需要控制在9.0m處。

（3）平臺用鋼。該平臺結(jié)構(gòu)主要采用的施工材料為鋼，所選擇的鋼材具有一定的韌性，能夠承受-40℃的沖擊，針對所選擇的鋼材在進(jìn)行過嚴(yán)格的檢驗(yàn)合格之后，才能夠正式的投入到平臺結(jié)構(gòu)施工中。針對導(dǎo)管架中的各個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)，應(yīng)該選用更高質(zhì)量的鋼材，這樣可以有效的提升節(jié)點(diǎn)施工的質(zhì)量，在一定程度上也能夠保障抗層狀的完整性，使得抗層狀撕裂的性能要求能夠得到最大限度的滿足。

（4）平臺主要構(gòu)件設(shè)計(jì)。該海域的平臺主要采用的是鉆采修一體平臺，在該平臺中，主要的附屬設(shè)施包括導(dǎo)管架、鋼管樁、上部甲板以及防護(hù)欄等。其中導(dǎo)管架主要是由8個(gè)平臺導(dǎo)管架所構(gòu)成，這8個(gè)平臺導(dǎo)管架主要分為兩排布置，在縱向上，每個(gè)導(dǎo)管架之間的距離都在8.0m，而就橫向上來說，每個(gè)導(dǎo)管架之間的距離都在7m。所有的導(dǎo)管架都是四腿設(shè)計(jì)，其表面的尺寸大小為8m×8m，導(dǎo)管架的支腿的應(yīng)用材料為鋼管，鋼管的類型為直縫卷鋼管，導(dǎo)管架的高程均為5m，在導(dǎo)管架中，設(shè)置有3道橫拉筋，而這3個(gè)橫拉筋的高程分別為-5m，-3m和4m，其高程的確定適宜泥面為參考。而鋼管樁則主要采用的材料為直縫卷鋼管，鋼管樁共有30根，都從導(dǎo)管架的支腿部位進(jìn)行插入。為了保障其穩(wěn)定性，需要選擇地質(zhì)條件較好的土層，對樁尖形成支撐，在入土深度的確認(rèn)上，需要依據(jù)地質(zhì)的具體情況，最好將入土的深度控制在20m。在導(dǎo)管架腿與鋼樁的間隙部位進(jìn)行水泥漿的注入，以保障導(dǎo)管架和鋼樁的穩(wěn)定性。平臺甲板除在井口區(qū)主梁采用焊接工字鋼H800×300×16×24外，其他主梁采用H型鋼HM600×300，次梁采用H型鋼HN400×200，小梁采用H型鋼HN300×150。平臺鋪板除走道區(qū)鋪8mm花紋鋼板外，其他區(qū)域均滿鋪8mm厚鋼板。鋪板材質(zhì)采用Q235-A。

4　施工方案

鋼平臺施工場地主要有三個(gè)場地：陸上鋼結(jié)構(gòu)加工車間、岸邊組對場地和海上工地。（1）陸上車間。其包括鋼板號料、切割；鋼管樁和鋼管的分段卷制和焊接接長、坡口加工。（2）岸邊組對場地。岸邊組對場地應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)組對焊接、上船的要求。在岸邊預(yù)制廠主要包括鋼管樁二次接長、導(dǎo)管架焊接及上部甲板分模塊焊接。在滿足運(yùn)輸船運(yùn)輸能力及鋼樁的自身穩(wěn)定性等要求情況下，應(yīng)盡量增加鋼樁分段長度。導(dǎo)管架整體預(yù)制。上部甲板組塊的組裝應(yīng)根據(jù)駁船的運(yùn)輸能力、岸上和海上的吊裝能力等因素將上部甲板分成若干單元模塊進(jìn)行組裝。多個(gè)導(dǎo)管架和鋼樁按計(jì)劃順序采用駁船運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

結(jié)語

綜上所述，針對海上平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，可以有效的保障采油工作的順利開展。采用適宜的平臺結(jié)構(gòu)，可有效的提升采油的效率，從而為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供豐富的石油資源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展。

[1]何學(xué)謙.對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中兩個(gè)關(guān)鍵問題的探討[J].山西建筑，2011（08）.

[2]趙英年.海洋石油生產(chǎn)平臺平面布置設(shè)計(jì)原則[J].中國海上油氣，工程，2012（01）.

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