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淺談海上采油平臺(tái)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(duì)海上采油平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究，在對(duì)海上采油平臺(tái)結(jié)構(gòu)特定以及海上采油平臺(tái)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(tái)設(shè)計(jì)的方法，從而通過(guò)對(duì)海上采油平臺(tái)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(kāi)展采油工作，這對(duì)我國(guó)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(tái)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

石油是重要的能源之一，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程中，不斷對(duì)石油資源進(jìn)行開(kāi)采，而就目前我國(guó)陸地上的石油資源已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展的需求，因此，我國(guó)開(kāi)始在海洋中進(jìn)行石油資源的開(kāi)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(tái)，依據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案對(duì)海上采油平臺(tái)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(kāi)展。

1　具體實(shí)例

某海域在對(duì)石油資源進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，搭建了相應(yīng)的海上采油平臺(tái)，該海域利用所搭建的采油平臺(tái)進(jìn)行鉆井、采油工作，并且隨時(shí)進(jìn)行滾動(dòng)開(kāi)發(fā)。該海域水較深，并不適宜進(jìn)行砂石平臺(tái)的搭建，因此，針對(duì)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(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，針對(duì)該方案進(jìn)行采油平臺(tái)的搭建，所采用的平臺(tái)結(jié)構(gòu)為導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)，搭建了導(dǎo)管架采油平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了鉆井、采油以及修井工作的一體化，因此，該平臺(tái)也被稱(chēng)為鉆采修一體平臺(tái)。該海域的生活平臺(tái)采用的是固定式導(dǎo)管架采油平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其與鉆采修一體平臺(tái)之間通過(guò)棧橋?qū)崿F(xiàn)連接，并且連接的距離為30m。

2　平臺(tái)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(huì)不斷的上漲，而退潮后，水位又會(huì)大幅度下降，在對(duì)采油平臺(tái)進(jìn)行施工的過(guò)程中，也需要充分注意到該海域的這一特點(diǎn)，在對(duì)平臺(tái)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(duì)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(tái)的設(shè)計(jì)更加的合理和科學(xué)。

（2）平臺(tái)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(tái)具體的應(yīng)用功能，來(lái)對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，在陸地上先對(duì)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(duì)施工的環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)也能夠有效提升平臺(tái)施工的質(zhì)量，使得平臺(tái)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(duì)平臺(tái)的位置進(jìn)行優(yōu)化配置。在對(duì)石油的分布情況做到具體的了解后，就可以開(kāi)始進(jìn)行平臺(tái)選址，一般來(lái)說(shuō)，平臺(tái)都會(huì)選擇在入海口的河道口處，平臺(tái)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(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的影響。同時(shí)，將平臺(tái)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(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)本文所提到的海域來(lái)說(shuō)，平臺(tái)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(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體使用功能來(lái)說(shuō)，該平臺(tái)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(duì)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(tái)上的甲板設(shè)置的高度需要控制在9.0m處。

（3）平臺(tái)用鋼。該平臺(tái)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(duì)所選擇的鋼材在進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)合格之后，才能夠正式的投入到平臺(tái)結(jié)構(gòu)施工中。針對(duì)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(tái)主要構(gòu)件設(shè)計(jì)。該海域的平臺(tái)主要采用的是鉆采修一體平臺(tái)，在該平臺(tái)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(tái)導(dǎo)管架所構(gòu)成，這8個(gè)平臺(tái)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(lái)說(shuō)，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(lèi)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(duì)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(tái)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(tái)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(tái)施工場(chǎng)地主要有三個(gè)場(chǎng)地：陸上鋼結(jié)構(gòu)加工車(chē)間、岸邊組對(duì)場(chǎng)地和海上工地。（1）陸上車(chē)間。其包括鋼板號(hào)料、切割；鋼管樁和鋼管的分段卷制和焊接接長(zhǎng)、坡口加工。（2）岸邊組對(duì)場(chǎng)地。岸邊組對(duì)場(chǎng)地應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)組對(duì)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(zhǎng)、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(zhǎng)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(chǎng)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)海上平臺(tái)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(kāi)展。采用適宜的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，可有效的提升采油的效率，從而為我國(guó)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(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

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

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

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