淺談海上采油平臺結(jié)構(gòu)設計

汪　姍　薄景富　饒云松　劉士杰　楊　雷　（海洋石油工程股份有限公司，天津　300451）

淺談海上采油平臺結(jié)構(gòu)設計

汪姍薄景富饒云松劉士杰楊雷
（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)設計進行了探究，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)設計原理分析的基礎上，得出如何在海上進行采油平臺設計的方法，從而通過對海上采油平臺結(jié)構(gòu)設計的分析，使得相關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為相關的人員提供一定的參考。

海洋；采油平臺；結(jié)構(gòu)設計

石油是重要的能源之一，我國在經(jīng)濟發(fā)展的進程中，不斷對石油資源進行開采，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)境也較為復雜，因此，必須要建立海上采油平臺，依據(jù)相應的設計方案對海上采油平臺結(jié)構(gòu)進行合理的設計，從而可以保障海上采油工作的順利開展。

1　具體實例

某海域在對石油資源進行開采的過程中，搭建了相應的海上采油平臺，該海域利用所搭建的采油平臺進行鉆井、采油工作，并且隨時進行滾動開發(fā)。該海域水較深，并不適宜進行砂石平臺的搭建，因此，針對該海域的具體情況，相關的設計人員制定出了一個有效的平臺結(jié)構(gòu)設計方案，針對該方案進行采油平臺的搭建，所采用的平臺結(jié)構(gòu)為導管架結(jié)構(gòu)，搭建了導管架采油平臺，實現(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管架采油平臺結(jié)構(gòu)設計，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)設計原則和設計思想

（1）設計原則。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，在對采油平臺進行施工的過程中，也需要充分注意到該海域的這一特點，在對平臺進行設計時，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)的影響因素進行具體分析，從而使得平臺的設計更加的合理和科學。

（2）平臺結(jié)構(gòu)設計的思想

首先，實施模塊化施工。根據(jù)海域的具體環(huán)境特點以及該平臺具體的應用功能，來對平臺結(jié)構(gòu)進行模塊化設計，在陸地上先對模塊化進行制造，在模塊化制造完成后，再將其放到海上進行安裝，這樣有利于對施工的環(huán)境進行優(yōu)化，同時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行作業(yè)，從而能夠最大限度的縮減工期，使得相應的施工費用得到縮減。然后，對平臺的位置進行優(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，將平臺設置在水位較深的區(qū)域，也有利于船舶停靠位置的設計，從而使得船舶可以停靠在海邊，有利于保障施工進度和施工的安全。

3　海上平臺結(jié)構(gòu)設計

（1）設計標準。針對本文所提到的海域來說，平臺的使用壽命設計在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)設計的具體使用功能來說，該平臺在結(jié)構(gòu)設計上，主要采用的結(jié)構(gòu)形式為單層以及導管架組合的鋼質(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行設計時，最佳的高程應該選取在海下5m處。而平臺上的甲板設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行過嚴格的檢驗合格之后，才能夠正式的投入到平臺結(jié)構(gòu)施工中。針對導管架中的各個特殊節(jié)點，應該選用更高質(zhì)量的鋼材，這樣可以有效的提升節(jié)點施工的質(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)件設計。該海域的平臺主要采用的是鉆采修一體平臺，在該平臺中，主要的附屬設施包括導管架、鋼管樁、上部甲板以及防護欄等。其中導管架主要是由8個平臺導管架所構(gòu)成，這8個平臺導管架主要分為兩排布置，在縱向上，每個導管架之間的距離都在8.0m，而就橫向上來說，每個導管架之間的距離都在7m。所有的導管架都是四腿設計，其表面的尺寸大小為8m×8m，導管架的支腿的應用材料為鋼管，鋼管的類型為直縫卷鋼管，導管架的高程均為5m，在導管架中，設置有3道橫拉筋，而這3個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，都從導管架的支腿部位進行插入。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。在導管架腿與鋼樁的間隙部位進行水泥漿的注入，以保障導管架和鋼樁的穩(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。岸邊組對場地應滿足鋼結(jié)構(gòu)組對焊接、上船的要求。在岸邊預制廠主要包括鋼管樁二次接長、導管架焊接及上部甲板分模塊焊接。在滿足運輸船運輸能力及鋼樁的自身穩(wěn)定性等要求情況下，應盡量增加鋼樁分段長度。導管架整體預制。上部甲板組塊的組裝應根據(jù)駁船的運輸能力、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行組裝。多個導管架和鋼樁按計劃順序采用駁船運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

結(jié)語

綜上所述，針對海上平臺結(jié)構(gòu)進行合理的設計，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)濟發(fā)展提供豐富的石油資源，進而實現(xiàn)現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展。

[1]何學謙.對結(jié)構(gòu)設計中兩個關鍵問題的探討[J].山西建筑，2011（08）.

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

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