海洋平台 思考题答案.docx

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海洋平台思考题答案

1）海洋平台按运动方式分为哪几类？

列举各类型平台的代表平台？

固定式平台:

重力式平台、导管架平台

活动式平台:

着底式平台（坐底式平台、自升式平台）、漂浮式平台（半潜式平台、钻井船）、浮式生产储油卸油船FPSO

半固定式平台:

牵索塔式平台Spar、张力腿式平台TLP

2）海洋平台有哪几种类型？

各有哪些优缺点？

固定式平台：

优点：

整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强缺点：

机动性能差,较难移位重复使用

活动式平台：

优点：

机动性能好缺点：

整体稳定性较差，对地基及环境条件有要求

半固定式平台：

优点：

适应水深大，优势明显缺点：

较多技术问题有待解决

3）导管架平台的设计参数有哪些？

平台使用参数、施工参数、海洋环境参数、海底地质参数

4）导管架平台的主要轮廓尺寸有哪些？

甲板尺寸、甲板高程、导管架的顶高程底高程和层间高程、飞溅区范围、冰磨蚀区范围、导管架腿柱倾斜度、水面附近的构件尺度、桩尖支承高程

5）桩基是如何分类的？

按打桩方式：

打入桩、钻孔再打桩、钻孔灌注桩及爆扩桩

按桩的材料：

钢管桩，普通钢筋混凝土方桩及普通或预应力混凝土桩等

钢管桩的底端型式：

开口式、封闭式、半封闭式

桩基础的型式主要有：

主桩式和群桩式

6）受压桩的轴向承载力计算方法有哪些？

现场试桩法，静力公式法，动力公式法，地区性的半经验公式法

7）横向载荷作用下单桩的破坏性状有哪些？

P104

桩顶产生水平位移和转交，桩身出现弯曲应力，桩前土体受侧向挤压。

桩身由于载荷产生的弯矩过大而断裂；桩周土被挤出，导致桩的整体转动、倾倒或桩顶位移过大。

分为刚性桩破坏、半刚性桩破坏、柔性桩破坏

8）什么是群桩效应？

当组成群桩的各个单桩间距较小时，由于相邻桩的相互作用，一般群桩的承载能力和变形特性要收到影响。

9）设计导管架的基本依据？

P126

水深，海洋环境，甲板空间，施工场地与设备

10）简述静力计算和动力计算的区别？

P147

静力计算研究的是静荷载作用的平衡问题，结构的质量不随时间快速运动，因而无惯性力。

动力计算研究的是动荷载作用下的运动问题，结构的质量随时间快速运功，惯性力的作用成为必须考虑的重要问题。

11）动荷载的种类包括哪些？

周期荷载，冲击荷载，随机荷载

12）简述海洋平台管节点的设计要求？

（1）管节点的设计应降低对延展性的约束，避免焊缝立体交叉和焊缝过度集中，焊缝的布置应尽可能对称于构件中心轴线

（2）设计中应尽量减小由于焊缝和邻近母材冷却收缩而产生的应力，特别要注意高约束的节点中，由于厚度方向的收缩变形可能引起的层状撕裂

（3）一般尽量不采用加劲板来加强节点，若用内部加强环，则应避免应力集中

（4）一般受拉和受压构件的端部连接应达到设计荷载所要求的强度

13）自升式平台的重量分类有哪些？

不同工况下分别有哪些重量组合方式？

拖航工况：

漂浮状态时平台的重量等于满载排水量，即：

满载排水量=空载重量+可变载荷

升降工况:

举升能力=空载重量+可变载荷（举升能力实际上受齿轮齿条装置动态强度的限制

预压载：

升降装置支持能力=空载主体重量+可变载荷（包含预压载荷）

桩腿箱地基反力=空载重量+可变载荷（包含预压载荷）预压载舱的舱容必须

比规定的压载量大，并留有足够的余量

钻井工况：

满载钻井重量=空载重量+可变载荷（包含钻井载荷）

风暴状况：

风暴状况平台重量=空载重量+可变载荷（放弃部分载荷）

14）简述自升式平台从到现场钻井到钻完井离开经历的全部操作程序？

移航—就位—放桩—预压—升起主体—作业—降下主体—拔桩—提桩—固桩后移航

15）半潜式平台的典型设计工况有哪些？

工况Ⅰ（平台满载、静水、半潜吃水）工况Ⅱ（Ⅰ+平台整体有一定升沉运动）

工况Ⅲ（Ⅱ+平台处于井架大钩有集中载荷时的钻井作业状态）

工况Ⅳ（平台满载、设计风暴、半潜吃水、横浪，且设计波长等于2倍平台宽度，波峰位于平台的中心线上）

工况Ⅴ（波谷位于平台中心线）

工况Ⅵ（平台满载、拖航吃水，受设计波长作用，波浪呈接近于平台对角钱的斜向入射，波长接近平台对角线长）

16）简述确定移动式平台排水量的方法？

P265

（1）初步估算步骤：

1）根据布置要求的面积和空间入手；2）确定平台所需的最小主尺度，勾画总布置草图，对布置地位进行核算；3）然后再估算各部分重量；4）最后根据重力与浮力平衡条件，确定排水量和吃水等要素。

（2）诺曼系数法：

根据平台外形尺寸和设备等可以初略估算平台的各部分重量。

可变载荷也可以根据业主要求按前面所述方法估算出来。

这时往往会出现估算得到的重量与平台排水量不相等的情况。

这时可以用诺曼系数法解决这一问题。

N>1，即排水量的增量必大于可变载荷的差额

（3）排水量裕量

在估算平台重量时，通常要加上一定的余量，原因如下：

1.估算误差，Wh,Wm,Wf和Wr都是近似值，其结果往往有误差。

平台上各种重量项目成百上千，往往会有遗漏。

2.设备增加：

在设计和建造中，业主提出增加设备和装置。

3.建造中有时会采用代用品，代用品的重量与原材料和原设备的重量往往不同。

因此在设计中应考虑排水量的余量。

17）简述移动式平台主尺度的设计步骤？

P227?

18）活动式平台受到的主要载荷有哪些？

正常作业工况：

静载荷包括平台重量、所有固定装置、供应品和压载重量以及作业载荷；环境载荷取操作手册中正常作业允许的最大风、波浪、海流要素或载荷以及海床支承力。

升降工况：

静载荷为升降平台主体或桩腿时的平台重量、固定装置、供应品和压载重量等；环境载荷取操作手册中规定的允许升降平台主体或桩腿时的最大风、浪和海流要素或载荷。

自存工况：

静载荷为适应自存状态的平台重量、固定装置、供应品和压载重量等；环境载荷取操作手册中规定的平台自存时的最大风暴条件。

迁移工况：

静载荷包括迁移时平台重量、所有固定装置、供应品和压载重量以及浮力；环境载荷:

①近海迁移：

风速不小于36m/s；②远洋迁移：

风速不小于51.5m/s。

19）设计半潜式平台的关键技术有哪些?

p9

高效钻井作业系统升沉补偿系统定位系统水下设备平台设备集成控制

20）设计SPAR平台的关键技术有哪些?

p10

波浪载荷及平台运动相应垂荡、纵摇运动不稳定性及控制技术涡激振荡及控制技术系泊系统和立管系统的作用与影响

21）海洋平台设计荷载分为哪三类？

各类荷载的定义？

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使用荷载：

平台安装后，在整个使用期间，平台受到的除环境荷载以外的各种荷载。

环境荷载：

由海洋的风、波浪、海流、海冰和地震等水文和气象要素在海洋平台上引起的荷载。

施工荷载：

平台在施工期间所受到的荷载，是发生在建造、装船、运输、下水、安装等阶段的暂时性荷载。

22）在导管架平台建造过程中常见的施工载荷有哪些？

吊装力装船力运输力下水力和扶正力安装期地基反力

23）在海洋平台服役过程中常见的使用载荷有哪些？

P19甲板荷载直升飞机着降荷载船舶停靠荷载

Pdf�固定荷载：

作用在平台上的不变荷载，当水位一定时荷载为一定值。

主要包括，平台在空气中的重量和平台水下部分的浮力。

�活动荷载：

与平台使用和正常操作有关的荷载。

其作用位置、大小和方向是可变的，主要分为可变荷载（缓慢变化，静载）和动力荷载（循环、冲击、事故荷载，动力特性显著）。

24）试分析活动载荷和固定载荷的不同之处？

25）最基本的、起控制作用的荷载组合有哪四种？

1.设计的工作环境与平台上的固定荷载和相应的最大活荷载组合；

2.设计的工作环境与平台上的固定荷载和相应的最小活荷载组合；

3.设计的极端环境条件平台上的固定荷载和相应的最大活荷载组合；

4.设计的极端环境条件平台上的固定荷载和相应的最小活荷载组合；

26）海洋油气开发包括哪几个阶段？

海洋油气开发的特点？

第一阶段：

寻找石油阶段。

普查性的地球物理勘探；

第二阶段：

开发阶段。

评估石油品质、储量。

第三阶段：

生产阶段。

打生产井并进行油气的采集、处理、储存、

运输等生产设施的建设并进行生产。

特点：

高技术高投入高风险建设周期长且油气田寿命短

27）海上油气集输系统有哪几种类型及各类型的特点和适用范围？

1.全陆式集输系统

定义：

把开采出来的油气全部送往岸上处理、储运并外运的系统统称。

特点：

海上工程量小，便于生产管理，生产操纵费用相对较低，经济效益好，且受气候影响小。

适用于：

浅水、离岸近、油层压力高的油气田

2.半海半陆式集输系统

定义：

在海上进行油气初处理，把主要的油气深加工的集输设备及储存、外输工作放在陆地上的油气集输系统称。

适用：

离岸不远、油气田产量高、海底适合铺设输油管线以及陆上有可利用的油气生产基地或输油码头的油气田，尤其适用于气田的集输。

3.全海式集输系统

定义：

海上油气生产处理设备系统，以及为其提供集中、计量、处理的生产场地、支撑生产设备的结构物全部建在海上。

特点：

简化原油和燃气的运输环节，可使油气田的开发向自然条件恶劣的深海和储量大油气田发展。

适用于各个时期各种油气田的开发。

28）导管架平台的特点有哪些，由哪几个部分组成？

特点：

平台结构简单整体结构刚性大安全可靠适用于各种土质造价低海上安装工作量小

组成：

导管架钢管桩甲板结构设施和设备模块

29）导管架平台的导管架的主要作用？

支承上部结构，提高整体稳定性；作为打桩定位和导向的工具；将平台上面的负荷比较均匀地传递到桩上；可安装系靠船的设备，作为附属设备支撑；可作为安装上部结构时的临时工作平台。

30）导管架平台在飞溅区和冰磨蚀区范围杆件的设置要求？

不宜在飞溅区内设置水平构件；不宜在冰作用区内设置水平构件和斜撑

31）导管架平台的设计依据和一般要求有哪些？

依据：

平台的用途和甲板的尺寸、平台的位置和方位、平台所在位置水深和平台甲板高程、平台总体布置、海洋环境资料和场地调查

要求：

使用要求安全要求环境保护要求施工条件要求经济条件要求

32）海洋平台设计可分为哪几个阶段？

常用的设计方法有哪些？

阶段：

方案设计阶段基本详细施工

方法：

母型设计规范设计按强度理论直接计算

33）影响管节点疲劳强度的主要因素有哪些？

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应力幅和应力循环次数：

高（低）应力幅低（高）寿命；

残余应力：

焊接拉应力高→塑性变形→裂纹→破坏，热处理；

材料缺陷：

应力集中，检查检验；

海洋环境：

腐蚀疲劳，低温疲劳；

S-N曲线：

标准试件试验结果，忽略实际影响。

34）我国获得自升式平台主要方式有哪些？

直接从国外购买引进购买平台图纸国内建造自主设计建造

35）自升式海洋平台的结构组成和拖航方式？

船体+升降机构+桩腿+桩靴+专业设备+生活模块+直升机平台+吊机等湿拖+干拖

36）自升式平台的强度分析至少应考虑哪几种设计工况？

正常作业工况、迁移工况、升降工况和自存工况

（2）正常作业工况系指在规定的环境条件下，平台满载并升到预定标高进行正常作业时的状态。

�（3）迁移工况系指平台进行迁移过程中的状态，可分为油田内迁移工况和远洋迁移工况。

�（4）升降工况系指平台升降桩腿，预压及升、降平台主体时的状态。

�（5）自存工况系指极端环境条件下，平台不能继续作业，但可通过调整可变载荷或放弃部分载荷以及其他措施以达到某种较为安全的状态。

37）自升式平台桩腿长度如何确定？

38）导管架平台结构设计有哪些原则和特点？

设计依据：

平台的用途和甲板的尺寸、平台的位置和方位、平台所在位置水深和平台甲板高程、平台总体布置、海洋环境资料和场地调查

设计要求：

使用要求安全要求环境保护要求施工条件要求经济条件要求

结构总体布置：

总体布局合理，传力路径短，构件综合利用性好，材料利用率高，

满足其他专业对结构型式的要求

平台方位确定：

有利于抵抗环境载荷作用；便于工作船停靠；要满足平台上部设施与设备工艺布置的要求

主要尺度确定，桩基础结构，

39）简述半潜式海洋平台的特点及优势？

特点：

半潜式平台由立柱提供工作所需的稳性，因此又称为柱稳式平台。

半潜式平台水线面很小，这使得它具有较大的固有周期，不大可能和波谱的主要成分波发生共振，达到减小运动响应的目的；它的浮体位于水面以下的深处，大大减小了波浪作用力。

当波长和平台长度处于某些比值时，立柱和浮体上的波浪作用力能互抵消,从而使作用在平台上的作用力很小，理论上甚至可以等于零。

优点：

半潜式海洋钻井平台具有极强的抗风浪能力、优良的运动性能、巨大的甲板面积和装载容量、高效的作业效率、易于改造并具备钻井、修井、生产等多种工作功能，无需海上安装，全球全天候的工作能力和自存能力等优点。

其在深海能源开采中具有其他形式平台无法比拟的优势。

40）FPSO的总体布置设计原则有哪些？

1.安全可靠，符合规范。

总体布置必须满足规范对防火、防爆、逃生等要求，使生活、指挥、消防设备、应急电站、救生设备、直升飞机平台等（安全区）与油气处理区（危险区）尽量远离。

对无自航能力的FPSO，其安全区模块一般布置在船艏。

2.大容积设备靠近中轴线布置。

甲板上部的生产设备根据功能不同，常按模块划分，每个模块之间都设有通道。

由于波浪作用在船体上发生横摇的几率比纵摇大的多，而横摇会使船体产生巨大的扭曲应力，该应力的集中部位正是通道。

因此，在模块布局上尽量将大容积设备如斜板隔油器、分离器等靠近中轴线布置，以减少船体摇摆产生的扭曲应力。

3.方便生产操作和设备维修。

设计主甲板和生产甲板之间的距离时，要考虑到最大设备的高度、高架管线的高度和维修操作的高度，一般选择3m以上。

危险区与非危险区两模块的间距不小于3m。

非危险区的通道宽度不小于2m。

设在甲板上的吊机一般布置在左右两舷，前后错位布置，使吊机能够覆盖绝大部分生产甲板。

41）简述TLP平台结构组成和工作原理?

组成：

上部模块甲板船体（下沉箱）张力钢索及锚系底基

原理：

平台及其下部沉箱受海水浮力,使张力钢索始终处于张紧状态,故在钻井或采油作业时,TLP几乎没有升沉运动和平移运动。

其微小的升沉和平移运动（平移运动仅为水深的1.5%～2%）,在钻井和完井时主要由水中和井内相对细长的钻具及专用短行程补偿器补偿

利用绷紧状态下锚索链产生的拉力与平台剩余浮力相平衡；

42）简述SPA平台的结构组成和工作原理?

由平台甲板、支撑塔架和数根钢索组成

原理：

平台可产生水平方向的移动。

小风浪微幅摆动，风浪大时摆幅大，把重块拉离海底，吸收部分能量，维持在许可范围内摆动。

43）海洋平台设计所涉及的关键技术问题有哪些？

总体布置与优化设计研究环境载荷研究平台极限承载能力研究平台的稳性研究平台模块化技术研究关键结构或节点的疲劳性能研究焊接工艺与接头韧性评定技术研究振动、噪声预报与控制技术研究平台碰撞分析和防撞技术研究

44）各种海洋环境荷载对平台结构和工作的影响？

风是影响海洋工程的重要环境因素之一。

平台、钻井船及海上油罐等设备直接承受风荷载的作用。

一些浮式海洋工程结构物的稳性和安全性也与所受风力密切相关。

海流是海洋工程物理环境的重要因素之一。

对海洋工程结构有直接作用；影响结构强度和稳定性；设计海

洋工程的水下部分，必须考虑海流引起的荷载；对拖航时的拖曳力与停泊时的系泊力，也要分析海流的大小与方向。

海浪：

处在各种海区的海洋工程结构，随时受到海浪的直接威胁；海浪的威力十分巨大，巨浪能把石油生产平台推倒，把万吨大船推上半空；有时波高虽不大，但当波浪周期与建筑物的固有周期相近时，因共振作用，使建筑物造成毁坏；即使轻微的波浪，因长年累月连续作用，波浪力也会给建筑物以冲刷而使之损坏。

海冰对海洋工程建筑物的作用：

冻融损害作用膨胀挤压作用静力推压作用附着冰引起垂向力动力撞击作用

45）海洋平台设计中涉及到哪些基础和专业知识？

广义的海洋工程是应用海洋基础科学和有关的技术学科开发、利用海洋的一门新兴的综合性技术学科。

它主要的研究内容可分为海洋资源开发技术和为海洋资源开发服务的建筑物及设备建造技术两大块；

狭义的海洋工程就是为海洋开发建造的结构物的总称。

按海洋开发的海域深浅将海洋工程分为海岸工程、近海工程和深海工程

46）未来海洋平台的发展趋势？