海洋工程平台改装的可行性设计分析

李清斌，周 玉，潘 振

（1. 渤海装备辽河重工有限公司，辽宁 盘锦 124010； 2. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001）

海洋工程平台改装的可行性设计分析

李清斌1，周 玉1，潘 振2

（1. 渤海装备辽河重工有限公司，辽宁 盘锦 124010； 2. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001）

摘 要：抛整平台是为深水航道治理而研制的专用海洋工程平台，在基床抛石整平施工任务结束后，平台便一直处于闲置状态。为了减少闲置平台的维修保养等附加费用，降低试采油平台的建造成本。通过计算分析对抛石整平平台改装为试采油平台的可行性进行论证。并作为闲置或超出服役期限平台改装的一个典型参考实例。

关 键 词：抛石整平；试采油；改装；升降系统

抛整平台是靠四条底端装有靴板的桩腿站立在河床软体排上，桩腿和平台间用液压升降装置联结，平台移动时桩腿收起，离开河床漂浮。平台作业时桩腿靴板坐底，液压升降装置将平台升离水面，水平地固定在需要的高度上。平台中部是空框，框边安装滑轨和滑块。整平刮刀架置于滑块中，可以上下调节定位高度。作业时牵引滑块，刮刀推动基床面块石达到整平的目的。抛石用安装在平台两侧的克令吊进行。电动抓斗从运石船抓石投入可以在刮刀架上移动的下料溜筒中，石料按需要定点抛到基床上。一次坐底就位可以整平 20 m，完成后收腿移至下一船位[1-3]。

图 1 改装前抛石整平平台总布置图Fig.1 General arrangement of riprap leveling platform before conversion

试采油平台是平台的采油模块与海上井口对接，完成油气的简单气液两相分离并临时储存于油舱，并通过外输系统与油轮对接完成原油外输的功能性作业平台[4]。本文通过可行性分析将该平台改造为能满足此种功能的海上试采油平台。改装前抛石整平平台总布置图如图1所示。

1 方案设计确定的主要改装项目

根据对原抛整平台的现场勘验和评审，确定在保持原抛整平台的主尺度、升降系统及主发电机组不变的情况下进行改装设计。改装设计后的试采油平台满足沿海航区施工作业，近海航区调谴的要求，同时设计应满足 CCS 最新规范要求。主要改装内容如下：

⑴原平台的刮刀架及其附属设备拆除，拆除安装在平台中间的刮刀架、吊机、锚机、绞车及靠船排等设备；

⑵原平台工作区 28 m×16 m×3.2 m（长×宽×高）改成原油储备舱，油舱容量约 800 m3；

⑶平台新增设一套火炬臂；

⑷按照规范要求在平台上布置采油设备及设施；

⑸新增设一台 5 t回转吊机，吊臂长度 15 m 至20 m；

⑹生活楼移至甲板面以上，按照定员 14 人设计，一个2人间、三个4人间、一个厨房、一个浴厕室、一个冰机室、一个更衣室、一个应急机；

⑺拆除原来的一台停泊发电机组,新增加一台应急柴油发电机组；

⑻原消防系统拆除并重新设计，包括二氧化碳、水消防、泡沫消防系统；

⑼救生设备重新布置，并增设一台 14 人救生艇；

⑽压载系统及舱底水系统重新布置设计，并增设压载泵等；

⑾新增加一台燃气发电机组；

⑿通讯系统重新布置设计，设置网络接口；

⒀根据平台的功能性改变，船体、轮机、电气、舾装专业进行相关的改装设计[5,6]。

改装后试采油平台总图如图2所示。

图 2 改装后试采油平台总图Fig.2 General arrangement of trial oil production platform after modification

2 起升状态结构强度计算分析

2.1 平台主要计算参数

根据平台拆除设备和增加结构重量对比计算可得：4个桩腿的单桩升船重量均小于独立升降单元额定举升负荷 450 t,平台改造后能够满足举升作业工况升船要求（升船能力计算和其它计算过程本文不做详细论述）。

表 1 平台主要计算参数表Table 1 Main computing parameter table of platform

2.2 计算假设

本平台就位预压后工作时桩靴座在沙质或泥土海底，平台升至水面上。本平台在改作业状态计算模型简化为两端为由4只桩柱自由支撑。本平台材料屈服极限sσ =235 MPa。

2.3 改装后平台主体结构及桩柱受力简化模型

改装后平台主体结构及桩柱受力简化模型如图3所示。

图 3 改装后平台主体结构及桩柱受力简化模型Fig.3 The simplified model of the main structure and the piles force of platform after modification

2.4 强度计算分析

(1)甲板板、船底板临界应力

a.甲板

理论弹性屈曲应力

式中：KC=4，E=2.1×105N/mm2, tb=10 mm, s=0.5 m

临界应力

工作应力

b.船底

理论弹性屈曲应力

式中：KC=4，E=2.1×105N/mm2, tb=10 mm, s=0.5 m临界应力

工作应力

(2)甲板及船底纵骨

a.甲板纵骨

理论弹性屈曲应力

式中： Ia=256.77 cm4, A=15.81 cm2,l=2.0 m临界应力

工作应力

式中：β＝1.0

b.船底纵骨

理论弹性屈曲应力

式中：Ia=256.77 cm4, A=15.81 cm2,l=2.0 m临界应力

工作应力

式中：β＝1.0

2.5 结论

基于方案设计的改装输入条件，经计算校核，改装后的试采油平台主体总纵强度足够，抛整平台改装为试采油平台的实施计算可行。

3 结 语

随着十二五规划对海洋油气资源的开发，对海洋工程平台的需求也显得尤为迫切。但新建造的海洋工程平台从设计、设备采购、现场建造到检验投产至少需要近 2 a 的周期，且新建平台的建造成本较高。而改造闲置平台由于平台升降系统和结构主体不变，可以明显缩短平台的建造周期、减少平台的建造成本。本文对平台改装的可行性分析，希望会给同行业拟盘活闲置平台的用户一些参考，也希望能与业内人士共同探讨和深层次的技术交流，共同寻求更优化的设计理念[7]。

参考文献：

［1］滕瑶，兰公英，韩华伟,等．深水半潜钻井平台批量总装建造模式研究[J]. 中国海洋平台，2011，6(26):28-33．

［2］王凤．海上采油平台建设项目中评价研究[D]. 四川：西南石油大学，2012:12-18 .

［3］林俊文，丁晓洁，张春妍．浅谈钻井平台就位采油平台的风险及预防措施 [J]. 东方企业文化，2012，18:32-33．

［4］滕瑶，兰公英，韩华伟,等．海洋工程平台批量并行总装建造模式研究[C]. 纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集,2011.

［5］石红珊． 深水单立柱采油平台方案设计及稳定性[D]. 上海：上海交通大学，2007:28-33．

［6］许四发．自升式抛石整平平台船技术研发工艺探讨[J]. 重庆交通学院学报，2006，3(25):148-152．

［7］李一勇，刘德进，陆连洲等．深水抛石整平船的建造于应用[J]. 中国港湾建设，2010，增 1:136-141．

中图分类号：TE 357

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2014）03-0394-03

收稿日期：2013-08-20

作者简介：李清斌(1981-)，男，研究方向为海洋石油储运技术。E-mail：23678192@qq.com。

通讯作者:潘振(1981-)，男，副教授，博士，研究方向为油气储运工程。E-mail：p6860770@126.com。

Feasibility Design and Analysis of Marine Engineering Platform Modification

LI Qing-bin1，ZHOU Yu1，PAN Zhen2
（1. China Petroleum Liaohe Equipment Company, Liaoning Panjin 124010, China；2. College of Petroleum Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

Abstract:The rubble leveling platform is a dedicated marine engineering platform that is developed for deepwater channel regulation. After the task of riprap leveling for the base bed was completed, the platform was idle all the time. In order to reduce maintenance cost of idle platforms and reduce the construction cost of trial oil production platform, the feasibility of modifying the riprap leveling platform into the trial oil production platform was analyzed by calculation.

Key words:Riprap leveling; Trial oil production; Modification; Lift system