一种海上平台上部设施及其安装方法.pdf

本发明公开了一种海上平台上部设施及其安装方法。该海上平台上部设施包括上部功能模块(1)和设于所述功能模块底部的模块支撑框架(2)。所述功能模块按功能分成多个独立模块。所述功能模块按功能分成相互独立的电站模块、油气处理模块、生活模块、泥浆与管场模块和井架模块。本发明将上部设施按功能分块，通过模块支撑装置把底部模块刚度与强度做足，使之能承受其他模块的重量，能大量地节省吊装用钢材，降低投资成本，提高了经济效益。可根据起重船的吊装能力与上部设施重量大小，机动灵活地实施海上安装作业，有效的提高了海上安装连接的工作效率。

1、  一种海上平台上部设施，其特征在于：它包括上部功能模块(1)和设于所述功能模块底部的模块支撑框架(2)。

2、  根据权利要求1所述的海上平台上部设施，其特征在于：所述功能模块按功能分成多个独立模块。

3、  根据权利要求2所述的海上平台上部设施，其特征在于：所述功能模块按功能分成相互独立的电站模块、油气处理模块、生活模块、泥浆与管场模块和井架模块。

4、  根据权利要求1-3中任意一项所述的海上平台上部设施，其特征在于：所述模块支撑框架内布置有设备、房间和管线电缆。

5、  根据权利要求3所述的海上平台上部设施，其特征在于：所述井架模块置于所述模块支撑框架中部。

6、  根据权利要求4所述的海上平台上部设施，其特征在于：所述井架模块置于所述模块支撑框架中部。

7、  一种海上平台的安装方法，是将权利要求1-6中任意一项所述的海上平台上部设施的模块支撑框架安装到下部导管架上，然后将所述海上平台上部设施的功能模块安装到所述海上平台上部设施的模块支撑框架上。

8、  根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述模块支撑框架高于海平面12米以上。

一种海上平台上部设施及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种海上平台上部设施及其安装方法，特别是关于一种适用于大型海上石油生产平台上部设施及其安装方法。
背景技术
海上平台建造分为陆地建造与海上安装两大部分，整个平台由两大部分组成，即导管架结构部分和油气处理设施部分(下称上部设施)，这两部分都是分别在陆地建造妥后，再进行海上吊装连接。当油气田开发规模大，且水深变深之后，相关技术问题就显现出来，为充分发挥起重船能力，减少海上连接作业时间，尽早使油气投入生产。
近年来，我们开发海洋石油正逐步由浅水向深水发展，石油开采平台也逐渐趋于大型化，平台上部设施重量也不断地增加，由于起重船的吊重能力限制而无法将上部设施重量做的太大。如果将上部设施切小块吊装，可以使每一块重量下降，满足起重船的起重能力要求，但海上各模块之间管线与电缆等连接工作量非常大，带来了施工周期长问题，会使油气田开发经济效益差；再者过于零碎模块也不易于结构加强，会导致上部设施难抵抗恶劣的风浪作用，使油气田操作安全性下降。将上部设施切块，把整个上部设施按使用功能分块，使之成为模块化建造与连接方式。由于海洋具有与陆地所不同的狂风巨浪，自然环境条件恶劣，且油气生产平台需要在海上工作二十多年，小模块固然对吊装有利，但也降低了整个上部设施支撑结构的刚度与强度，降低了抵抗外力的能力。随着大型油气田不断被发现与开发，这个问题已日趋突出。因此，我们需要一种技术与设计方法，以满足现有施工船舶资源情况下，又快又好地实现海上平台组块安装工作。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种牢固、方便安装的海上平台上部设施及其安装方法。
本发明所提供的海上平台上部设施，它包括上部功能模块1和设于所述功能模块底部的模块支撑框架2。
所述功能模块按功能分成多个独立模块。所述模块支撑框架起到下连接导管架结构，上连接各模块的作用。模块支撑框架应具有与导管架结构等同数量的腿结构和插尖。
所述功能模块按功能分成相互独立的电站模块3、油气处理模块4、生活模块5、泥浆与管场模块6和井架模块7。可根据起重船能力再细分模块，或合并这些模块，但模块支撑框架除外。
所述模块支撑框架的面积应能布置下各模块；为利用空间，可在模块支撑框架内布置设备、房间与管线电缆等；其中房间包括中控室、应急开关间、储藏间、电池间、电潜泵控制间与电潜泵变压器间等；设备包括应急发电机组、柴油消防泵、柴油罐、化学药剂注入撬等。
为避免上部设施产生偏心，而使模块支撑框架和导管架受力不均衡，也容易造成吊装困难，应将井口区布置于中央，将井架模块设置于井口区上方，即井架模块置于所述模块支撑框架中部。
模块支撑框架高度应不小于6米，如设计矮了，结构框架刚度差将无法支撑各模块重量，且内部难以布置设备。模块支撑框架应设计与导管架结构等同数量的腿结构和插尖。
上述各模块之间可为焊接连接。
上述模块支撑框架为一整体空间框架结构，其刚度与强度应足够强，使之能够承受各模块对它的负荷，类似于刚度与强度足够强的基础。模块支撑框架应为优质钢材制造，主要材料为型钢。模块支撑框架重量为起重船的起重能力的70％～80％。
上述海上平台上部设施的安装方法，是将上述海上平台上部设施的模块支撑框架安装到与其配套的下部导管架上，然后将所述海上平台上部设施的功能模块安装到所述海上平台上部设施的模块支撑框架上。所述各模块之间可焊接连接。
所述模块支撑框架应安装于水面12米之上，避免海浪拍击。
吊装时应首先考虑吊装模块支撑框架，而后再进行其他模块吊装；模块支撑框架与设备重量应小于起重船的起重能力；虽然各模块上也有吊装框架结构，应该讲模块支撑框架刚度与强度更高。
本发明由于采用上述的设计，可优质高效的安装连接大型海上石油生产平台的上部设施。
本发明由于采用以上技术方案，具有以下优点：
本发明将上部设施按功能分块，通过模块支撑装置把底部模块刚度与强度做足，使之能承受其他模块的重量，能大量地节省吊装用钢材，降低投资成本，提高了经济效益。
可根据起重船的吊装能力与上部设施重量大小，机动灵活地实施海上安装作业，有效的提高了海上安装连接的工作效率。
本装置采用常规结构形式，工作原理简单，加工方便。
综上所述，本发明的海上平台上部设施是大型海上石油生产平台安装和连接的有效技术手段，可广泛应用于海洋石油开发之中。
附图说明
图1是本发明的海上平台上部设施的侧视示意图(图中，A为水面，B为海底，C为上部设施与导管架的对接点)
图2是海上平台上部设施模块具体设计功能示意图(图中，A为水面，B为海底，C为上部设施与导管架的对接点)
图3是模块支撑框架内布置的工作间与设备的示意图(图中，E为井口区)
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，为海上平台，其上部设施即本发明的海上平台上部设施，该海上平台上部设施包括上部功能模块1和设于功能模块底部的模块支撑框架2。
上部功能模块1按功能分成多个独立模块。模块支撑框架起到下连接导管架结构，上连接各模块的作用。模块支撑框架具有与海上平台下部导管架8结构等同数量的配套腿结构和插尖。功能模块按功能分成相互独立的电站模块3、油气处理模块4、生活模块5、泥浆与管场模块6和井架模块7。模块支撑框架的面积能布置下各模块。
为利用空间，可在模块支撑框架内布置设备、房间与管线电缆等；如图3所示，其中房间包括中控室9、应急开关间10、储藏间11、电池间12、电潜泵控制间13、电潜泵变压器间14、应急发电间19、柴油消防房20、实验室21、CO₂间22、空调间38等；设备包括应急发电机组15(设于应急发电间19内)、柴油消防泵16(设于柴油消防房20内)、柴油罐17、化学药剂注入撬18、污油输送泵23、生产污水增压泵24、生产输送泵25、造氮机26、防海生物装置27、应急发电机组柴油日用罐28(设于应急发电间19内)、空压机撬29、生活污水处理装置30、氮气发生器31、清管球发球筒32；闭式排放罐33；开式排放沉箱34；仪表风储罐35；电动消防泵36；海水提升泵37。
为避免上部设施产生偏心，而使模块支撑框架和导管架受力不均衡，也容易造成吊装困难，将井口区布置于中央，将井架模块设置于井口区上方，即井架模块置于所述模块支撑框架中部。
模块支撑框架高度应不小于6米，如设计矮了，结构框架刚度差将无法支撑各模块重量，且内部难以布置设备。模块支撑框架应设计与导管架结构等同数量的腿结构和插尖。
模块支撑框架为一整体空间框架结构，其刚度与强度应足够强，使之能够承受各模块对它的负荷，类似于刚度与强度足够强的基础。模块支撑框架应为优质钢材制造，主要材料为型钢。模块支撑框架重量为起重船的起重能力的70％～80％。
上述海上平台上部设施安装时，将上述海上平台上部设施的模块支撑框架安装到与其配套的下部导管架上，然后将所述海上平台上部设施的功能模块安装到所述海上平台上部设施的模块支撑框架上，然后将各模块之间焊接连接。
模块支撑框架安装于水面12米(模块支撑框架的最低端高于水面12米)之上，避免海浪拍击。吊装时应首先考虑吊装模块支撑框架，而后再进行其他模块吊装；模块支撑框架与设备重量应小于起重船的起重能力；虽然各模块上也有吊装框架结构，应该讲模块支撑框架刚度与强度更高。
首先了解起重船起重能力，如常规海洋工程上使用起重船能力为3000吨，应将模块支撑结构与其内的房间和设备总重量控制在3000吨，常规取起吊重量的80％；如果起重船为老船，应取起吊重量的70％。将电站模块3、油气处理模块4、泥浆与管场模块6、生活楼模块5等也应都控制在3000吨重量之内，尽可能将功能相同的工作间与设备划分在一个模块上。再将各种模块组合在一起，进行底层的模块支撑结构设计，使其结构刚度与强度满足100年一遇海洋环境荷载的要求。底层模块支撑结构的甲板面积应设计能布置下其他模块。模块支撑框架应设计与导管架结构等同数量的腿结构和插尖，应允许一定的对接公差。底层模块支撑结构和其他模块均在陆地建造，并使用驳船将他们拖至海上就位现场，实施吊装连接工作，海上施工环境条件应低于一年一遇环境条件。海上连接时应首先将模块支撑结构安装好，再实施其他模块连接，各模块之间使用焊接连接。
某油气处理平台的上部设施各模块的具体参数
导管架形式：              八腿导管架；
模块支撑结构底至水面距离：15m；
模块支撑结构：            2700吨；
油气处理模块：            2600吨；
电站模块：                2700吨；
生活楼模块：        1200吨；
泥浆与管场模块：    1400吨；
井架模块：          550吨。
本发明将海上油气生产平台的上部设施分割成多个模块，底部模块支撑框架有能力支撑其他模块重量；设置一个整体空间框架结构的模块支撑框架，它具有稳固上部设施切割模块的作用，还起到了连接导管架结构与上部各模块的作用；设计上采用了将井口区布置于模块支撑框架中央，且模块支撑框架内还布置了中控室、开关间、消防泵、闭排系统和开排系统等共用系统与各种电气间。由于这些结构的采用，可以有效地控制模块的吊装重量，并最大程度地发挥起重船的吊装能力，可根据起重船的吊装能力与上部设施重量大小，机动灵活的实施海上安装作业，这一做法能大量地节省吊装用钢材，降低投资成本，它的工作原理简单且加工方便。因此，本技术方法与装置是大型生产平台海上安装的有效技术手段。