海洋石油装备.docx

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海洋石油装备

海洋石油装备大作业

论文题目：

海洋石油装备模型展厅的布置

小组成员：

石创09俞霁晨2009021527

石创09徐锐2009021521

石创09杨亮2009021426

石创09敖康伟

指导老师：

朱益

完成时间：

2011.10.20

目录

设立海洋石油装备模型展厅的意义2

展厅设计思路2

展厅具体布置及各项参数的确定3

模型3

半潜式钻井平台模型4

自升式钻井平台模型5

坐底式钻井平台模型6

FPSO模型8

浮式钻井船模型9

LNG运输船模型11

展板12

液晶屏13

自助查询电脑14

展厅布置的优缺点15

优点15

缺点15

总结15

引言：

随着石油的开采从陆上向海洋发展，海洋石油工业的发展状况日新月异，各种海洋石油装备的研发也日趋成熟。

作为石油大学的大学生，我们有必要对各种海洋石油装备的结构与作用有所了解。

为此，我们设计了一个6m×6m×3m的海洋石油装备模型展厅，以模型展示、多媒体演示及展板介绍等方式对多种主要的海洋石油钻采、生产、运输装备进行了展示与介绍。

设立海洋石油装备模型展厅的意义

1.在学习海洋石油装备课程时，仅仅从课本上学习各种海洋石油装备的结构与功用难免过于抽象、晦涩，建立此海洋石油装备模型展厅可以使学生近距离接触和观察这些装备模型，再配合教师的讲解与多媒体的演示，可以使学习过程更加形象具体，也可以使学生对各种海洋石油装备的结构与工作方式有更深的理解和认识。

2.作为一种辅助教学设施，该展厅能有效的促进教师与学生间的互动，增强教师授课的趣味性，提高学生的学习兴趣。

通过展厅内自助查询电脑的帮助，学生可以自主学习感兴趣的部分，从而有效调动学生学习的积极性。

展厅设计思路

1.围绕展厅摆放一定数量的海洋石油装备模型，展厅中央布置一个较大水池，其中放置一套较大模型，展示海洋油气钻采、生产、运输的基本过程。

2.在两面相对的墙壁上布置具体介绍各模型的展板。

另一面墙上布置一个大展板，介绍该展厅设立的目的、意义及参观须知。

3.剩余一面墙上布置一台液晶屏，用于多媒体展示。

4.展厅内还可布置一台自助查询电脑，用于学生自主学习。

展厅具体布置及各项参数的确定

展厅俯视图及各部分尺寸如下：

模型

如图所示，设计摆放三个木质展台放置小模型。

其中，两个半径为1.5m，高度为0.8m的半圆形展台，一个长

宽

高为2m

的立方体展台。

每个展台上放置两个模型，总计小模型数量为六个，分别为：

半潜式钻井平台模型、自升式钻井平台模型、坐底式钻井平台模型、FPSO模型、浮式钻井船模型及LNG运输船模型。

各模型均根据实物按比例缩小制作，仿真效果好。

下面，具体介绍各小模型结构参数与功能。

半潜式钻井平台模型

该模型参考我国“海洋石油981”半潜式平台设计，并作了相应简化。

“海洋石油981”是中国首次自主设计、建造的第六代3000米深水半潜式钻井平台，代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平。

该平台设计自重30670吨，长度为114米，宽度为79米，面积比一个标准足球场还大；从船底到钻井架顶高度为130米，相当于40多层的高楼；电缆总长度800多公里，相当于围绕北京四环路跑10圈。

平台总造价近60亿元。

“海洋石油981”拥有多项自主创新设计，平台稳性和强度按照南海恶劣海况设计，能抵御南海200年一遇的波浪载荷；选用大马力推进器及DP3动力定位系统，在1500米水深内可使用锚泊定位，甲板最大可变载荷达9000吨。

该平台可在中国南海、东南亚、西非等深水海域作业，设计使用寿命30年，平台的详细设计和建造均在国内进行，中国海油拥有其知识产权。

依据该模型，我们可以对半潜式平台的结构有所了解。

半潜式钻井平台，又称立柱稳定式钻井平台。

大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台,是从坐底式钻井平台演变而来的。

由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。

此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接。

在下体间的连接支撑，一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力；平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。

平台本体高出水面一定高度，以免波浪的冲击。

下体或浮箱提供主要浮力，沉没于水下以减小波浪的扰动力。

平台本体与下体之间连接的立柱，具有小水线面的剖面，主柱与主柱之间相隔适当距离，以保证平台的稳性，所以又有立柱稳定式之称。

半潜式钻井平台的类型有多种，其主要差别在于水下浮体的式样与数目，按下体的式样，大体上可分为沉箱式和下体式两类。

自升式钻井平台模型

该模型以JU2000这一国内生产的自升式钻井平台为原型加以设计改造而成。

JU2000是国内首座400英尺石油钻井平台，并于5月31日在大连船舶重工集团有限公司建成并交工。

这座钻井平台全部实现自动控制，一次定位最多能钻30多口井，额定水深100多米，可在122米水深钻井作业。

JU2000自升式钻井平台最大钻井作业深度9150米，适合世界范围122米水深以内各种海域环境条件下的钻井作业。

它的建成意味着我国石油开采从浅海走向了深海，对保障我国大规模开发海洋石油资源，实施能源安全战略具有重大意义。

由此模型，我们可以对自升式钻井平台的结构有一个大致了解。

自升式钻井平台，又称为桩脚式钻井平台，是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。

自升式钻井平台可分为三大部分；船体，桩脚和升降机构。

需要打井时，将桩脚插入或坐入海底，船体还可顺着桩腿上爬，离开海面，工作时可不受海水运动的影响。

打完井后，船体可顺着桩腿爬下来，浮在海面上，再将桩脚拔出海底，并上升一定高度，即可拖航到新的井位上。

坐底式钻井平台模型

该模型以“中油海3”坐底式钻井平台为依据修改简化而成。

山海关船舶重工有限责任公司为中国石油集团海洋工程有限公司建造的“中油海3”坐底式钻井平台是目前世界上最大的坐底式钻井平台，也是我国自主设计的新一代钻井平台，主要用于浅海作业。

平台作业水深10米，最大钻井深度可达7000米，上层甲板设有可供90人居住的生活楼，生活楼顶部为直升机平台。

这是山船重工首次建造如此先进的钻井平台，工程质量达到了国内一流的建造水平。

由该模型我们可以对坐底式钻井平台有一定了解。

坐底式钻井平台是一种具有沉垫（浮箱）的移动平台，且是出现最早的移动式钻井平台。

打井时往沉垫内注水，使其座在海底，打完井后要能浮得起来，然后再拖到新的井位下沉打井。

坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳，适用于河流和海湾等30m以下的浅水域，总高度大于水深。

坐底式钻井平台的结构特点是通过浮箱沉于海底的一种可移动的钻井平台。

坐底式钻井平台由沉垫、工作平台、中间支撑三部分组成。

坐底式钻井平台的特点，是钻井时座在海底，钻完井后能浮起来，然后再拖到新的井位，压载后又下沉坐底重新打井。

即须能满足“沉得下，座得稳，浮得起”的要求。

FPSO模型

该模型以海洋石油111为原型进行了修改与设计。

“海洋石油111”FPSO是为南海东部番禺油田服务的，投产至今，已经累计外输原油357船次，没有发生一起因人员的操作失误而导致生产关停事故。

2010年，更是经受了超强台风的考验，扣除台风影响因素，生产时率达到100%。

从模型中，我们可以大致了解FPSO的构造与特点。

FPSO是“浮式生产储存卸货装置”。

它集生产处理、储存外输及生活、动力供应于一体，油气生产装置系统复杂程度和价格远远高出同吨位油船，FPSO装置作为海洋油气开发系统的组成部分，一般与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。

同时它还具有高投资、高风险、高回报的海洋工程特点。

FPSO俨然一座“海上油气加工厂”把来自油井的油气水等混合液经过加工处理成合格的原油或天然气，成品原油储存在货油舱，到一定储量时经过外输系统输送到穿梭油轮。

作为海上油气生产设施，FPSO系统主要由系泊系统、载体系统、生产工艺系统及外输系统组成，涵盖了数十个子系统。

FPSO具有抗风浪能力强、适应水深范围广、储/卸油能力大及可以转移、重复使用等优点，广泛适合于远离海岸的深海、浅海海域及边际油田的开发。

FPSO上安装了原油处理设备，有的FPSO有自航能力，有的则没有采用单点系泊模式在海面上固定。

FPSO通常与钻油平台或海底采油系统组成一个完整的采油、原油处理、储油和卸油系统，其作业原理是﹕通过海底输油管线接受从海底油井中采出的原油，并在船上进行处理，然后储存在货油舱内，最后通过卸载系统输往穿梭油轮（SHUTTLETANKER）。

其有以下特点：

（1）生产系统投产快，投资低，若采用油船改装成FPSO，优势更为显着。

而且目前很容易找到船龄不高，工况适宜大型油船。

（2）甲板面积宽阔，承重能力与抗风浪环境能力强，便于生产设备布置；（3）储油能力大，船上原油可定期、安全、快速地通过卸油装置卸入穿梭油船中运输到岸上，穿梭油船不仅可与FPSO串联，也可傍靠FPSO系泊。

最新FPSO还具备了海上天然气分离压缩罐装能力，提高了油田作业的经济性。

浮式钻井船模型

该模型以GSFJackRyan号钻井船为原型进行了设计。

GSFJackRyan号钻井船为英国制造，最大工作水深为10000英尺，可钻最大深度为35000英尺。

由该模型可以了解浮式钻井船的基本特点。

用来在水上钻井并移位的船。

钻井时漂浮水上，适于深水作业。

多将井架设在船的中央，以减小船体摇荡对钻井工作的影响。

多具自航能力，无自航能力的又称“钻井驳”。

采用锚泊系统或动力定位系统，使船锚碇于海底井口上方进行钻井的装置。

早期形式为钻井驳船，多用旧船改装，只适用于浅海风浪较小的海域。

现代钻井船多为专门设计，全部钻井和生活设施都在船上，能自航并有向大型化发展的趋势。

移动灵活、适应水深大、自持能力强。

缺点是受风浪影响大、稳定性差。

采取的技术措施有：

①设减摇水仓以减轻船的摇摆，但效果不明显；②采用中间锚泊系统,船中间有一个可转动的大圆筒,筒上安钻机、井架等，筒下用锚链与海底连接，船可围绕圆筒旋转，使之常处于迎风迎浪的位置以减少船的摇摆和位移；③安装一套水下器具，包括柔性接头、伸缩钻杆和升沉补偿装置等，以适应钻井船的摇摆、位移和升沉；④安装动力定位系统，可使船的性能显著提高，在波高7m、流速1.5kn（节）、风速25m/s的海况条件下可以保持固定位置。

能在150～1400m的水深海域作业。

动力定位系统由声纳发生器、接收器、电子计算机及纵向、横向螺旋桨组成。

水下井口的声纳发生器发出信号，船底的接收器能测出船的偏移方位和数值并输入计算机，计算机自动控制相应的螺旋桨运转发出推力使钻井船复位，不需抛锚。

LNG运输船模型

该模型以文莱的ABADI号LNG船为原型设计修改。

能够较好地反映LNG运输船的基本特点。

LNG船是国际公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”产品，LNG船是在162摄氏度（-162）低温下运输液化气的专用船舶，是一种“海上超级冷冻车”，被喻为世界造船“皇冠上的明珠”，目前只有美国、中国、日本、韩国和欧洲的少数几个国家的13家船厂能够建造。

LNG船是指将LNG从液化厂运往接收站的专用船舶。

LNG船的储罐是独立于船体的特殊构造。

在该船舶的设计中，考虑的主要因素是能适应低温介质的材料，对易挥发或易燃物的处理。

船舶尺寸通常受到港口码头和接收站条件的限制。

目前12.5万立方米是最常用的尺寸，在建造船舶中最大的尺寸已达到20万立方米。

LNG船的使用寿命一般为40～45年。

目前世界液化天然气船的储罐系统有自撑式和薄膜式两种。

自撑式有A型和B型两种，A型为菱形或称为IHISPB，B型为球形。

本模型的构建以B型为模板。

另外，展厅中部放置一个2.5m

水池为透明玻璃材质。

水池下方垫以厚度为0.5m的泡沫塑料，以防水池重量过大，压垮楼板，水池内水深初步设计为0.25m，水池内布置一套海洋石油钻采、生产、集输体系模型，包括集采油、生产为一体的大型钻井生产平台模型一个，油气运输船若干，各模型也均根据实物制作，按比例缩放。

展板

介绍六个小模型的展板尺寸为，长

为1.0m

，各展板分别介绍一个模型的结构与用途，背景衬以相应的实物或模型。

如以上俯视图所示，六个展板平均陈列在两面相对的墙壁上，每面墙壁上布置三个展板，相邻展板间距离为0.15m。

另外，与门相对的墙壁中部上布置一面大展板，尺寸为2.0m

0.03m

1.0m。

具体介绍该展厅设立的目的与参观须知等。

液晶屏

在大展板的对侧墙壁上布置一面70寸液晶屏，用以播放海洋石油装备的发展史、各类海洋石油装备的实物介绍影片等多媒体资料。

自助查询电脑

如展厅俯视图所示，在门旁布置一台与图书馆书籍查询机类似的学生自助查询电脑。

其内存有各类海洋石油装备的发展简史、结构构造、工作方式与作业海域，实现学生的自主学习。

展厅布置的优缺点

优点

1.充分地利用了室内空间，各模型摆放布置较为合理，能同时容纳较多的人数进行参观。

2.充分利用了模型展示、多媒体演示及自助查询电脑等多种有效的展览形式，能有效的调用资源，提高参观者的兴趣与参与度。

3.参观者与模型能近距离接触，甚至触摸，从而便于参观者仔细观察模型构造，了解其各部分功用。

缺点

1.模型数量相对较少，不利于参观者系统的了解各种海洋石油装备，只能在多媒体演示中适当弥补。

2.其中央的大模型由于楼板承重限制，难以实现大水深的造波演示，其仿真度有一定局限性。

3.房屋面积相对较小，不利于大模型的摆放与展示，设计布置的余地较小。

总结

经过一定的思考与设计，我组实现了上述设计方案，完成了以模型展示为主体、辅以多媒体演示及自助查询学习功能的海洋石油装备展厅的布置安排任务。

虽有一定缺陷，但在很大程度上已能满足学校的教学要求及学生的学习需要，有较大的实际意义。