【正文】 下降和衰減，嚴(yán)重時就會影響結(jié)構(gòu)的安全度和耐久性。 CII 平臺的振動問題成為中國石油化工總公司的十大生產(chǎn)安全隱患之首。 1976 年 Archer和 Healjng 據(jù) 1523 個站位的資料推算，總儲量約 750億噸。大西洋的多金屬結(jié)核分布區(qū)主要有：布來克海臺、克爾文海山區(qū)、佛羅里達(dá)以東紅粘土區(qū)、大西洋中脊區(qū)、開普海盆、厄加勒斯海臺、南美海盆、南美東部沿海。20176。其中，多金屬結(jié)核資源勘探程度最高，也最為國際社會的關(guān)注。 算成石油可比當(dāng)量，認(rèn)為世界天然氣為 1656 億噸，其中海底天然氣為 556 億噸。法國石油研究所 20世紀(jì) 80年代初期估計，世界石油資源極限 儲量 10000億噸，可采儲量 3000億噸，其中海底石油可采儲量 1350 億噸，美國專家 ，世界石油可采儲量 3150億噸，其中海底石油 1100 億噸。全世界大陸架的總面積約 2800 萬平方公里。 third method is a bination of the above two, or integrated with other methods used reinforcement, this method is relatively safe, but higher cost. In this paper, the protection of offshore platforms, in bination with currently available research, presented their model of offshore platform protection. Analysis of offshore platforms by some of the basic physical properties, the use of mathematical methods for modeling and analysis. Depending on the size of wave force, the hydraulic system by regulating the protection of the throttle body area the size of the control platform to achieve the purpose of vibration amplitude. From the calculation results of the analysis point of view, protection of offshore platform damping effect is quite institutions have effect. Keywords: Offshore Platform。從計算分析的結(jié)果來看，海洋平臺防護機構(gòu)的減振效果是相當(dāng)?shù)挠行Ч摹Ｄ壳敖档秃Ｑ笃脚_振動響應(yīng)的主要措施有三種 :一是通過提高海洋平臺結(jié)構(gòu)的總體剛度，這樣通過硬件加固，可以提高海洋的防震性，提高海洋平臺的安全措施，不過這樣成本較高，會加重海洋平臺建設(shè)的經(jīng)濟性需求；第二種方法是加強對海洋平臺結(jié)構(gòu)的振動控制，不過這種措施難以應(yīng)對海洋的惡劣環(huán)境，在實施過程中，也很難得到實施；第三種方法是結(jié)合上面兩種，或者采用其他方法一起綜合加固，這種方法相對安全，不過成本較高。海洋平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價昂貴；特別是與陸上結(jié)構(gòu)相比，它們所處環(huán)境條件十分復(fù)雜和惡劣，受風(fēng)、浪、流和冰的聯(lián)合作用，同時還遭受臺風(fēng)和地震等極端荷載的威脅。因此如何減輕平臺在環(huán)境荷載作用下的振動日趨重要，海洋平臺的振動控制技術(shù)也成為延長平臺的疲勞壽命、提高平臺可靠性、改善平臺工作人員的舒適感的重要手段。 本文針對海洋平臺防護進(jìn) 行研究，結(jié)合目前現(xiàn)有的研究成果，提出了自己的海洋平臺防護模型。 關(guān)鍵字：海洋平臺 海浪力 防護機構(gòu) 液壓系統(tǒng) Abstract Offshore platform structure is widely used for offshore oil and gas production and operation of offshore engineering structures. Offshore platform plex, bulky and expensive。 Wave power。海底油氣資源儲量豐富，許多海底區(qū)域的沉積巖中蘊藏著油、氣資源。日本學(xué)者認(rèn)為，世界石油可采儲量 2721億噸，其中海底石油 億噸，近年來，海底石油和天然氣勘探已向深水區(qū)發(fā)展，在水深 4000m 海底鉆探石油，因此，海底石油實際數(shù)量肯定會超過上述各種預(yù)測數(shù)字。 深海礦產(chǎn)資源： 資源儲量估計。 據(jù)初步調(diào)查認(rèn)為， 15%的深海區(qū)賦存有錳結(jié)核資源，總儲量約 3 萬億噸。西經(jīng) 11176。印度洋的多金屬結(jié)核富集區(qū)主要有馬達(dá)加斯加海盆、克羅澤海盆、澳大利亞海盆南部、南非海岸外以東海域。 1977 年 Frazer 采用網(wǎng)格計算法，計算出太平洋的可采面積為 137 萬 km2，總儲量 140 億噸。 固定式 海洋平臺防護 方案 的設(shè)計與建模分析 2 圖 11 CII 平臺照片 海洋平臺是海洋石油、天然氣等資源開發(fā)的基礎(chǔ)性設(shè)施，是石油和天然氣開發(fā)必須的設(shè)備，也是海上生產(chǎn)作業(yè)和生活的基地。因此，如何建立安全可靠的海洋平臺防護系統(tǒng)，減輕平臺的振動，提高結(jié)構(gòu)物的安全性和可靠度，延長海洋平臺的使用壽命，這將是保證海洋結(jié)構(gòu)物上的作業(yè)人員的舒適感等問題已成為當(dāng)務(wù)之急。 2. 海 洋平臺結(jié)構(gòu)體系大，并且復(fù)雜 海洋平臺結(jié)構(gòu)一般包括上部結(jié)構(gòu)，水下結(jié)構(gòu)，儲油設(shè)施與地基基礎(chǔ)等等，這些結(jié)構(gòu)占據(jù)面積大，設(shè)備眾多，因此考慮時要面臨眾多問題的分析。 6. 計算時目標(biāo)函數(shù)面臨多樣性 對海洋平臺的計算時，目標(biāo)函數(shù)既有平臺重量、平臺造價、平臺抗振性能、平臺穩(wěn)定特性，還要考慮海洋平臺結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性等等，這樣在計算過程中就會造成很復(fù)雜的多樣性函數(shù)出現(xiàn) 。不過目前還沒有簡單、有效的海洋平臺構(gòu)建技術(shù)可以準(zhǔn)確地辨識海洋平臺結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力特性。 Morison（ 1951）和他的同事通過大量試驗與理論研究，提出了世界著名的 Morison 公式，用這個公式來計算平臺樁腿波浪力，這個公式很受各國學(xué)者歡迎，并且至今一直在沿用。 （ 1990）對于海洋防護工程的結(jié)構(gòu)的疲勞破壞進(jìn)行了大量的研究，他采用 Miner 線性累積損傷理論和S 一曲線來計算海洋平臺結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和壽命長度。比如， Mortagavi， M， M 指出海浪的無規(guī)則運動固定式 海洋平臺防護 方案 的設(shè)計與建模分析 4 引起的波浪載荷是隨機的，而材料性能的分散性和材料性能測試不確定性所造成的海洋平臺結(jié)構(gòu)疲勞也是隨機的，加上計算中的一些假設(shè)和簡化造成的計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)真實內(nèi)力之間的誤差也是隨機的。 過玉卿（ 1985）指出了“三峰谷計數(shù)原則”，并用這個原則代替了以前的“四峰谷計數(shù)原則”，這個原則在對海洋平臺的防護研究中，計算雨流法顯的比較簡便。疲勞破壞是海洋工程結(jié)構(gòu)主要的失效原因之一。 隨著數(shù)學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展，數(shù)學(xué)優(yōu)化方法在海洋工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化中不斷得到運用。 啟示 海洋平臺防護系統(tǒng)建設(shè)是一個十分復(fù)雜的工程系統(tǒng)，很多的學(xué)者進(jìn)行了研究，并且提出了她們的意見和建議。對于海洋平臺的優(yōu)化，主要有 3 個層次 :一是選型優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)化，二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)化、三是可靠性優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)化，本文將主 要對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行展開探討，希望通過自己的設(shè)想，尋找一個可靠的設(shè)計模型。因此如何減輕平臺在環(huán)境荷載作用下的振動日趨重要，海洋平臺的振動控制技術(shù)也成為延長平臺的疲勞壽命、提高平臺可靠性、改善平臺工作人員的舒適感的重要手段。目前國內(nèi)外很多的海洋防護平臺已進(jìn)入或正在進(jìn)入后期服役階段，呈現(xiàn)老齡化平臺，有的海洋防護平臺已經(jīng)出現(xiàn)超齡服役階段，由于海洋平臺的造價十分昂貴，一般從經(jīng)濟性考慮，在實踐過程中，盡可能讓海洋平臺服役期延長。 海洋防護平臺的建設(shè)，必須考慮到海洋自身的惡劣環(huán)境，并且要考慮各種載荷的交互作用，以及疲勞失效等因素，盡量避免海洋平臺結(jié)構(gòu)失效造成危害。 研究的內(nèi)容和方法 研究的內(nèi)容 海洋平臺防護系統(tǒng)建設(shè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建設(shè)體積龐大，建設(shè)造價昂貴，加上海洋結(jié)構(gòu)比陸地結(jié)構(gòu)復(fù)雜和惡劣，風(fēng)、海浪、海流、海冰和潮汐等作用，時時對 海洋防護平臺進(jìn)行破壞，嚴(yán)重時海洋平臺受到地震威脅，在這種情形下，對于海洋防護平臺的研究，就顯得非常重要。 第四部分主要是海洋平臺防護系統(tǒng)的構(gòu)建與建模計算，這個部分是對第三部分的充實和實證，通過這個部分，使本文更有說服力和意義。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并通過對海洋平臺的考察，獲得研究的第一手資料，這樣可以在現(xiàn)有的理論的基礎(chǔ)上，對觀察到的事實進(jìn)行分析研究，形成自己的結(jié)論。以定性分析為主，通過定量模型進(jìn)行考證。海洋工程是以開發(fā)和利用各種海洋資源為目的而存在和建造的一系列的工程結(jié)構(gòu)物，還包括為了完成這些科研、任務(wù)、開發(fā)等所需的一系列的技術(shù)平臺和設(shè)備儀器。因此研究海洋平臺的開發(fā)和利用具有十分重要的含義。所以，必須建立安全的海洋平臺防護系統(tǒng)，確保平臺的安全，這是海洋工程健康發(fā)展的十分必要條件，也是可行的。海洋平臺的疲勞和損傷主要表現(xiàn)在海洋平臺裂縫尺寸不斷的擴展，嚴(yán)重時會導(dǎo)致整個平臺的倒垮，給人類帶來不可估量的風(fēng)險和災(zāi)害，因此，海洋平臺的建設(shè)必須要特別注意它的安全性，在建設(shè)過程中，要考慮到于海洋平臺的安全涉及到的各個方面，不要局限于一點。按其結(jié)構(gòu)特性和工作狀態(tài)可分為固定式、活動式和半固定式三大類。 固定式平臺 固定式 海洋平臺防護 方案 的設(shè)計與建模分析 8 1. 樁基式平臺 導(dǎo)管架型平臺。甲板上布置成套鉆采裝置及輔助工具、動力裝置、泥漿循環(huán)凈化設(shè)備、人員的工作、生活設(shè)施和直升飛機升降臺等。樁數(shù)、長度和樁徑由海底地質(zhì)條件及荷載決定。結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度以防止嚴(yán)重振動，保證安全操作。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。用于深海的導(dǎo)管架高度很大，整體運輸困難，可采用分段制造，分段下水連接而成。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。依靠自身重量維持穩(wěn)定的固定式海洋平臺。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。 鋼 鋼筋混凝土重力式平臺。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 ,故對地基和水深的適應(yīng)性很強 ,可用于地質(zhì)條件較差的場合。 重力式平臺設(shè)計時應(yīng)防止基礎(chǔ)艙壁失穩(wěn)或壓壞。此外，結(jié)構(gòu)的傾斜度，總沉降量及動力效應(yīng)都要求不超過限值。沉墊可以是整體式，也可以是分離式。 自升式平臺。 自升式平臺分為插樁自升式和沉墊自升式。船體平面形狀可以是三角形、矩形或五邊形，其特點是浮運方便 ,作業(yè)時穩(wěn)定性好，適用水深為 5～ 90 米。一般都有自航能力，可在幾百米或上千米水深的海域工作，但對風(fēng)浪極為敏感，當(dāng)風(fēng)力超過 7～ 8級，波高超過 3～ 4 米時就要停止作業(yè)。拖航時排出壓艙水，使下潛體浮在水面。因此，半潛式平臺是目前深海鉆井的主要裝置。纜索可豎向或斜向布置。是一種新型的海洋平臺結(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。缺點是機動性能差 ,一經(jīng)下沉定位固定，則較難移位重復(fù)使用。這種平臺具有鉆井、采油、儲油等多種功能，水深在 200 米以內(nèi)均可采用，最佳水深為 100～ 150 米。 海洋平臺的發(fā)展概況 國外海洋平臺的發(fā)展 第一座海洋平臺于 1887年建于美國加州海岸幾英尺深的水域中，它由陸地延伸到海上的油田上，實際上是一座木質(zhì)棧橋。那個時候正處在第二次世界大戰(zhàn)之后，戰(zhàn)爭中許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和研究成果不斷的運用到海洋事業(yè)的開發(fā)中，尤其是鋼管制造技術(shù)，使鋼鐵技術(shù)得到了快速發(fā)展，鋼管樁樁徑、壁厚和樁的長度可以得到不斷增加，加上電子計算機技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，讓海洋平臺結(jié)構(gòu)可以更加準(zhǔn)確和快速的分析，加上大型運輸駁船、大型打樁錘技術(shù)和設(shè)備的廣泛運用，海洋平臺建設(shè)得到了空前的快速發(fā)展。 第一座坐底式平臺是 1949 年在墨西哥灣鉆井的“環(huán)球 40號”。 為了適應(yīng)在不同水深范圍內(nèi)鉆井， 1954 年第一座自升式鉆井平臺“加里福尼亞 1號”建成。這種平臺適用于惡劣海況、更大工作水深及更大鉆井深度。面對深水油氣田的開發(fā)的需要，又設(shè)計出了柔性支承結(jié)構(gòu)的海洋平臺、牽索固定的塔式海洋平臺和半潛式海洋平臺、自升式海洋平臺等。腿平臺近 20 座，其工作水深已接近了 1000米。 我國對于海洋平臺的發(fā)展，十分重要的經(jīng) 濟問題是我國在平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計和選型時，一般考慮油田的油氣特性、海洋的海風(fēng)、海浪、海冰和潮汐等海洋環(huán)境因素，還考慮海洋平臺制造的自身因素、和材料的加工技術(shù)。海上油氣開發(fā)難度較大，風(fēng)險較高，是一個高科技的工程項目，面對世界全球石油市 場的激烈競爭，我國如何采取有效的投資方式，加大對邊際油田開發(fā)和運用，將是一個十分重要和有價值的問題。自我國第一座固定式導(dǎo)管架海洋平臺建成以來，經(jīng)過 40 多年的努力，我國海洋石油總公司已經(jīng)建立了四大公司 :渤海公司、南海東部、西部公司和東海公司，同時建成了30 余座海洋平臺。 海洋平臺防護減振的意義 海洋平臺是海洋石油天然氣資源開發(fā)的基礎(chǔ)性設(shè)施，是海上生產(chǎn)作業(yè)的生活基地．海洋平臺長期處于惡劣的海洋環(huán)境中，受風(fēng)、浪、流、海冰、地震等自然環(huán)境作用，由于環(huán)境荷載的