[拼音]：haiyang pingtai

[外文]：offshore platform

為在海上進(jìn)行鉆井、采油、集運(yùn)、觀測(cè)、導(dǎo)航、施工等活動(dòng)提供生產(chǎn)和生活設(shè)施的構(gòu)筑物。按其結(jié)構(gòu)特性和工作狀態(tài)可分為固定式、活動(dòng)式和半固定式三大類。固定式平臺(tái)的下部由樁、擴(kuò)大基腳或其他構(gòu)造直接支承并固著于海底，按支承情況分為樁基式和重力式兩種?；顒?dòng)式平臺(tái)浮于水中或支承于海底，能從一井位移至另一井位，接支承情況可分為著底式和浮動(dòng)式兩類。近年來正在研究新穎的半固定式海洋平臺(tái)，它既能固定在深水中，又具有可移性，張力腿式平臺(tái)即屬此類。

固定式平臺(tái)

樁基式平臺(tái)

（1）導(dǎo)管架型平臺(tái)。在軟土地基上應(yīng)用較多的一種樁基平臺(tái)。由上部結(jié)構(gòu)（即平臺(tái)甲板）和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成。上部結(jié)構(gòu)一般由上下層平臺(tái)甲板和層間桁架或立柱構(gòu)成。甲板上布置成套鉆采裝置及輔助工具、動(dòng)力裝置、泥漿循環(huán)凈化設(shè)備、人員的工作、生活設(shè)施和直升飛機(jī)升降臺(tái)等。平臺(tái)甲板的尺寸由使用工藝確定?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)（即下部結(jié)構(gòu)）包括導(dǎo)管架和樁。樁支承全部荷載并固定平臺(tái)位置。樁數(shù)、長度和樁徑由海底地質(zhì)條件及荷載決定。導(dǎo)管架立柱的直徑取決于樁徑，其水平支撐的層數(shù)根據(jù)立柱長細(xì)比的要求而定。在冰塊飄流的海區(qū)，應(yīng)盡量在水線區(qū)域（潮差段）減少或不設(shè)支撐，以免冰塊堆積。對(duì)深海平臺(tái)，還需進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析。結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度以防止嚴(yán)重振動(dòng)，保證安全操作。并應(yīng)考慮防腐蝕及防海生物附著等問題。導(dǎo)管架焊接管結(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要問題，有些平臺(tái)的失事，常由于管結(jié)點(diǎn)的破壞而引起。管結(jié)點(diǎn)是一個(gè)空間結(jié)點(diǎn)，應(yīng)力分布復(fù)雜；近年應(yīng)用譜分析技術(shù)分析管結(jié)點(diǎn)的應(yīng)力，取得較好的結(jié)果。導(dǎo)管架由導(dǎo)管（即立柱）和導(dǎo)管間的水平桿和斜桿焊接組成，鋼樁沿導(dǎo)管打入海底。打樁完畢后，在兩者的環(huán)形空隙內(nèi)用水泥漿等膠結(jié)材料固結(jié)，使樁與導(dǎo)管架形成一個(gè)整體，以承受巨大的豎向和水平荷載。若樁的承載能力不能滿足要求時(shí)，可在立柱之間和角立柱的周圍增設(shè)鋼樁。這種平臺(tái)施工時(shí)一般先在陸地上預(yù)制導(dǎo)管架，再用駁船拖運(yùn)就位進(jìn)行安裝，通過調(diào)節(jié)壓艙水使駁船傾斜，然后用卷揚(yáng)機(jī)將導(dǎo)管架送入水中，由其自身浮力懸浮在水中，再向?qū)Ч芗芰⒅鶅?nèi)灌水，同時(shí)用起重船把導(dǎo)管架豎立就位于海底井址，再將樁逐段連續(xù)打入海底土層固定。用于深海的導(dǎo)管架高度很大，整體運(yùn)輸困難，可采用分段制造，分段下水連接而成。

（2）塔架型平臺(tái)。另一種適于軟土地基的樁基平臺(tái)。由腿柱（通常直徑達(dá)6米）、水平桿和斜桿及大梁(圓形或箱形)組成。為減小擋水面積，樁均設(shè)置在腿柱內(nèi)，排成圓形，樁頂與腿柱焊接，空隙內(nèi)灌入水泥漿，以防止薄壁腿柱發(fā)生局部壓屈，并使樁固定在腿柱下端。施工時(shí)將塔架側(cè)放并拖運(yùn)就位，注入壓艙水，使塔架直立，然后打樁，最后安裝平臺(tái)甲板。在自然條件惡劣的深水區(qū)，目前多采用導(dǎo)管架和塔架的組合方式。

重力式平臺(tái)

（1）鋼筋混凝土重力式平臺(tái)。依靠自身重量維持穩(wěn)定的固定式海洋平臺(tái)。主要由上部結(jié)構(gòu)、腿柱和基礎(chǔ)三部分組成。基礎(chǔ)分整體式和分離式兩種。整體式基礎(chǔ)一般是由若干圓筒形的艙室組成的大沉墊。沉墊也可采用平板分倉的蜂窩式結(jié)構(gòu)，其側(cè)表面可做成多波形或平板形。分離式基礎(chǔ)用若干個(gè)分離的艙室做基礎(chǔ)，它對(duì)地基適應(yīng)性強(qiáng)，受力明確，抗動(dòng)力性能好，腿柱間距大，在拖航及下沉作業(yè)時(shí)較安全。

（2）鋼重力式平臺(tái)。也屬于分離式基礎(chǔ)型，由鋼塔和鋼浮筒組成，浮筒也兼作儲(chǔ)油罐。

（3）鋼-鋼筋混凝土重力式平臺(tái)。上部結(jié)構(gòu)和腿柱用鋼材建造，沉箱底座用鋼筋混凝土建造，可充分發(fā)揮兩種材料的特性。

以上三種重力式平臺(tái)適用于較深海域。整體式基礎(chǔ)多建造在密實(shí)的砂土上，避免建在松散砂或較厚的軟土地基上。分離式基礎(chǔ)由于基礎(chǔ)面積視地質(zhì)條件而定，立柱的間距隨水深而變，故對(duì)地基和水深的適應(yīng)性很強(qiáng)，可用于地質(zhì)條件較差的場合。重力式平臺(tái)的施工分兩個(gè)階段，前階段在干塢中進(jìn)行，后階段在近岸可避風(fēng)浪的深水區(qū)進(jìn)行。施工程序是；在干塢中建造基礎(chǔ)下部，至預(yù)定高度后向干塢中灌水，把已建成的基礎(chǔ)下部連同起重設(shè)備一起浮運(yùn)至能避風(fēng)浪的深水區(qū)，并牢牢系泊，繼續(xù)建造基礎(chǔ)的上部及立柱，直至混凝土工程全部完成，再向基礎(chǔ)內(nèi)部灌水，使平臺(tái)下沉，然后將預(yù)制的平臺(tái)甲板構(gòu)件用駁船運(yùn)到立柱上，使基礎(chǔ)排水，稍稍起浮，直至立柱恰好頂在平臺(tái)甲板的預(yù)定位置。最后把立柱與平臺(tái)甲板牢固地連在一起，形成平臺(tái)。重力式平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)防止基礎(chǔ)艙壁失穩(wěn)或壓壞。當(dāng)基礎(chǔ)兼做儲(chǔ)油罐時(shí)，應(yīng)考慮由于內(nèi)外溫差所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。平臺(tái)要有足夠的整體穩(wěn)定性?；A(chǔ)下邊可設(shè)有插入地基的裙板，防止基礎(chǔ)底座沿海底滑動(dòng)。此外，結(jié)構(gòu)的傾斜度，總沉降量及動(dòng)力效應(yīng)都要求不超過限值。

活動(dòng)式平臺(tái)

著底式平臺(tái)

（1）坐底式平臺(tái)。最早的活動(dòng)平臺(tái)采用鉆井駁船。后來隨著海洋石油鉆探水深的不斷增加，鉆井駁船進(jìn)一步發(fā)展成坐底式平臺(tái)，它由沉墊、立柱和平臺(tái)甲板三部分組成，適用于水深為5～30米而且海底比較平坦的場合。沉墊可以是整體式，也可以是分離式。向沉墊內(nèi)灌水，平臺(tái)即下沉坐落在海底。把水排出，平臺(tái)就能浮起，故這種平臺(tái)又有沉浮式之稱，要求沉得下，坐得穩(wěn)，浮得起。中國建成的勝利一號(hào)平臺(tái)即屬淺海坐底式平臺(tái)。

（2）自升式平臺(tái)。由一個(gè)駁船式船體和若干能升降并能起支撐作用的樁腿組成，船體有足夠的浮力以運(yùn)載鉆井設(shè)備和給養(yǎng)到達(dá)工作地點(diǎn)。作業(yè)時(shí)平臺(tái)被樁腿支撐并抬升到海面以上。轉(zhuǎn)移時(shí)，把樁腿拔起，駁船式船體下降浮于水面，即可拖運(yùn)到另一地點(diǎn)。

自升式平臺(tái)分為插樁自升式和沉墊自升式。樁腿可插入海底，也可在樁腿下面設(shè)置“樁靴”或獨(dú)立的小沉墊。樁腿結(jié)構(gòu)可以是封閉殼體式，也可以是構(gòu)架式。樁腿升降機(jī)構(gòu)，有電動(dòng)液壓式和電動(dòng)齒輪齒條式。船體平面形狀可以是三角形、矩形或五邊形，其特點(diǎn)是浮運(yùn)方便，作業(yè)時(shí)穩(wěn)定性好，適用水深為5～90米。這種平臺(tái)的應(yīng)用較廣。

浮動(dòng)式平臺(tái)

（1）鉆井船。把鉆井設(shè)備安裝在船體上，靠錨系或動(dòng)力定位，在漂浮的狀態(tài)下鉆井。一般都有自航能力，可在幾百米或上千米水深的海域工作，但對(duì)風(fēng)浪極為敏感，當(dāng)風(fēng)力超過7～8級(jí)，波高超過3～4米時(shí)就要停止作業(yè)。

（2）半潛式平臺(tái)。主要由上部結(jié)構(gòu)、下潛體、立柱及斜撐組成，下潛體有靴式、矩形駁船船體式、條形浮筒式。其外形與坐底式平臺(tái)相似，上部結(jié)構(gòu)裝設(shè)全部鉆井機(jī)械、平臺(tái)操作設(shè)備以及物資儲(chǔ)備和生活設(shè)施、它是一個(gè)由頂板、底板、側(cè)壁和若干縱橫倉壁組成的空間箱形結(jié)構(gòu)，水密性較高，能提供較大的浮力，作業(yè)時(shí)下潛體灌入壓艙水使其潛入水下一定深度，靠錨纜或動(dòng)力定位。拖航時(shí)排出壓艙水，使下潛體浮在水面。在淺水區(qū)作業(yè)時(shí)可使下潛體坐落在海底，類似坐底式平臺(tái)。它既可在10～600米深的海域工作，又能較好地適應(yīng)惡劣的海況，但其經(jīng)濟(jì)水深一般為100～300米。

在深水海域中開發(fā)石油時(shí)，坐底式鉆井平臺(tái)不能滿足要求；自升式平臺(tái)雖然使用水深較大，但不經(jīng)濟(jì)；浮動(dòng)式鉆井船可適用于較大水深，然而受海況的影響，其開工率很低；而半潛式平臺(tái)既可在很深的海域工作，又較能適應(yīng)惡劣的海況，有良好的運(yùn)動(dòng)特性。因此，半潛式平臺(tái)是目前深海鉆井的主要裝置。（見彩圖）

半固定式平臺(tái)

（1）張力腿式平臺(tái)。上部結(jié)構(gòu)是浮體，通過收緊錨固在海底的纜索，使浮體的吃水深度比靜平衡狀態(tài)大一些，浮力大于浮體重力，剩余浮力由纜索的張力來平衡。當(dāng)平臺(tái)受到擾動(dòng)力時(shí)，纜索張力改變而產(chǎn)生彈性變形，因此，平臺(tái)只產(chǎn)生微量位移。纜索可豎向或斜向布置。對(duì)于深水海域，如果采用固定平臺(tái)，則造價(jià)隨水深增大而劇增，海上安裝工程也趨于困難，相應(yīng)配備的工程船舶均需大型化，而張力腿式平臺(tái)僅需加長纜索，對(duì)造價(jià)影響不大，這種平臺(tái)在工作完成后可浮運(yùn)到其他地點(diǎn)。施工時(shí)整座平臺(tái)在工廠建造，工作地點(diǎn)定位，適用于開采周期較短的深水井小型油田。

（2）拉索塔式平臺(tái)。是一種新型的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)，其支承塔架下端著地，上端一般用4～8根鋼索張緊固定。這種平臺(tái)用料少，工作水深大，適用于大深度水域。

各類平臺(tái)的適用范圍

活動(dòng)式平臺(tái)，由于機(jī)動(dòng)性能好，故一般均用于鉆井。坐底式平臺(tái)特別適合于淺海(10米左右及岸邊的潮間區(qū))油田的鉆井和采油工作。 自升式平臺(tái)和半潛式平臺(tái)主要是供鉆井之用，當(dāng)油田的規(guī)模很小而又不宜設(shè)置固定式平臺(tái)時(shí)，也可做采油用?；顒?dòng)式平臺(tái)整體穩(wěn)定性較差，對(duì)地基及環(huán)境條件有一定的要求。

固定式平臺(tái)整體穩(wěn)定性好，剛度較大，受季節(jié)和氣候的影響較小，抗風(fēng)暴的能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性能差，一經(jīng)下沉定位固定，則較難移位重復(fù)使用。樁基平臺(tái)屬鉆井、采油平臺(tái)，工作水深一般在十余米到200米的范圍內(nèi)（個(gè)別平臺(tái)超過300米），是目前世界上使用最多的一種平臺(tái)。從設(shè)計(jì)理論和建造技術(shù)來衡量，它都是一種最成熟和最通用的平臺(tái)型式。鋼筋混凝土重力式平臺(tái)是70年代初開始發(fā)展起來的一種新型平臺(tái)結(jié)構(gòu)，目前主要用于歐洲的北海油田。這種平臺(tái)具有鉆井、采油、儲(chǔ)油等多種功能，水深在200米以內(nèi)均可采用，最佳水深為100～150米。

半固定的張力腿式平臺(tái)及拉索塔式平臺(tái)是兩種適合于大深度海域（200米以上）的平臺(tái)結(jié)構(gòu)。 是近年來發(fā)展起來的新結(jié)構(gòu)型式，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。但仍處于研究試制的階段。

參考書目

1. W.J.Graff，Introduction to Offshore Structures，Desi??n， Fabrication， Installation， Gulf Pub.Co.，Houston，1981.

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標(biāo)簽：海洋平臺(tái)

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文章名稱：《海洋平臺(tái)》

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