CN102673735A - 半潜驳建造圆筒型深海钻井平台底层的分段划分方法 - Google Patents

半潜驳建造圆筒型深海钻井平台底层的分段划分方法 Download PDF

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CN102673735A CN201210131109XA CN201210131109A CN102673735A CN 102673735 A CN102673735 A CN 102673735A CN 201210131109X A CN201210131109X A CN 201210131109XA CN 201210131109 A CN201210131109 A CN 201210131109A CN 102673735 A CN102673735 A CN 102673735A
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Abstract

本发明涉及海洋工程装备领域,特指基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法。本发明先从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为
Figure 201210131109X100004DEST_PATH_IMAGE002
个扇形柱,
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
为整数;后沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为
Figure 201210131109X100004DEST_PATH_IMAGE004
个四边形柱,
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
为整数,划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积相同;上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段。本发明提供的分段划分方法使底层总的分段数量
Figure 201210131109X100004DEST_PATH_IMAGE006
最小,降低分段吊运次数,提高了圆筒型深海钻井储油平台底层分段建造效率;分段都是直线焊缝,工人施工速度快,焊缝的变形容易控制,相比于弧形焊缝无需专用焊接设备,提高了工厂的经济效益。

Description

半潜驳建造圆筒型深海钻井平台底层的分段划分方法
所属领域
本发明涉及海洋工程装备领域,特指基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法。
技术背景
圆筒型深海钻井储油平台,典型是如南通中远船务有限公司生产的SEVAN Driller,它采用“分层制造,逐层叠加”的方法进行制造。该类型钻井平台底层在制造时,先预制各分段,再将各分段吊运到半潜驳上,然后将各分段焊接成一个整体,这样形成了钻井平台的底层。移去半潜驳,以底层为制造平台,完成整个钻井平台的建造。
该平台底层分段在划分时,由于其建造平台是半潜驳,需要综合考虑半潜驳宽度、制造工厂门式起重机单次最大起重量、圆柱形钻探石油空间和分段单位投影面积的质量等实际约束,查阅文献专利无类似分段划分方法,需定制专门分段划分方法才能满足在半潜驳上建造圆筒型深海钻井储油平台底层的实际需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是通过提供基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法,解决在半潜驳上建造圆筒型钻井储油平台底层的实际需求。
圆筒型深海钻井储油平台底层是空心圆柱体,内径为                                               
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE002
,外径为;圆筒型深海钻井储油平台底层中间空心区域是圆柱形钻探石油空间,该圆柱形钻探石油空间半径为
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
,当圆筒型深海钻井储油平台建造完成后,钻探石油装置从上往下通过该区域,进入海底钻探石油。 
圆筒型深海钻井储油平台底层划分时,先从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE006
个扇形柱,
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
为整数;后沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE008
个四边形柱,
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE008A
为整数,划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积相同;上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段,可知圆筒型深海钻井储油平台底层分段总数为,并将上述投影面积记为分段的投影面积
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE012
,从上往下看圆筒型深海钻井储油平台底层时,可得出关系式;圆筒型深海钻井储油平台底层每个分段都是直线焊缝。
在这种划分方式下,从上往下看圆筒型深海钻井储油平台底层,在圆周方向它是由一个套着一个的空心多边形柱组成,从内往外数一共有
Figure DEST_PATH_IMAGE008AA
个,将
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAA
记为分段划分的圈数,从内往外将
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAA
个空心多边形柱分别记为分段的第
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE016
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE018
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE020
……圈;每个空心多边形柱内有
Figure DEST_PATH_IMAGE006AA
个分段,将
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAA
记为每圈内分段的个数。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法,包含以下步骤:
A、 使用激光测距仪测量半潜驳宽度为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE022
,单位为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE024
B、 根据工厂门式起重机操作规程确定门式起重机的起重系数
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE026
,则门式起重机单次最大起重量为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE028
,其中是门式起重机的额定起重量,单位为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE032
C、 确定分段单位投影面积的质量
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE034
。按照圆筒型深海钻井储油平台所入船级社规范,确定圆筒型钻井储油平台底层分段的内部结构;按照船级社规范试制该内部结构的分段,该试制分段用来获得分段单位投影面积的质量,具体方法是:使用门式起重机将该试制分段放入水中,记录水面与试制分段底部的距离,结合试制分段的投影面积得出试制分段的排水体积,排水体积与水的密度相乘得出试制分段的质量,进一步结合试制分段的投影面积得出试制分段单位投影面积的质量
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE034A
,单位为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE036
;由于不同投影面积大小的分段拥有相同的内部结构,所以圆筒型钻井平台底层分段单位投影面积的质量等于,单位为,则每个分段的质量为,其中为每个分段的投影面积。
D、 按照钻探石油装置从上往下能够通过圆柱形钻探石油空间的原则,确定圆柱形钻探石油空间的半径
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
E、 确定底层分段划分的圈数
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAA
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAA
为整数。按照分段的第
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE016A
圈能否在半潜驳上建造的原则,先确定分段第
Figure DEST_PATH_IMAGE016AA
圈的最大投影面积,其中分段的第
Figure DEST_PATH_IMAGE016AAA
圈能否在半潜驳上建造的原则表现为如下关系:
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE042
,该式说明在半潜驳的甲板上能够对分段第
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE044
圈进行施工,当关系式中前者大于后者时,分段的第
Figure DEST_PATH_IMAGE044A
圈在半潜驳的宽度方向超出了半潜驳的甲板,由于工人和施工设备工作时必须依靠半潜驳甲板,导致了分段第
Figure DEST_PATH_IMAGE044AA
圈超出半潜驳甲板部分无法施工。确定分段第
Figure DEST_PATH_IMAGE016AAAA
圈最大投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE040A
后,由于分段每圈的投影面积相同,通过关系式
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE014A
可以得出分段划分的圈数
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAA
为整数,式中
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
是圆筒型钻井储油平台底层的外径,船东在订单中会告知圆筒型钻井平台底层的外径,由于
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE046
最是大值,得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAA
是最小值。
F、 确定底层每圈内分段的个数
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAA
为整数。按照步骤E中获得的底层分段划分的圈数,结合
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE014AA
得出此时分段每圈的投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE040AA
;按照分段单次吊运时最大化使用工厂门式起重机起重量原则,确定底层每圈内分段的个数
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAA
,具体表现为如下关系
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE048
,关系式中
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE038A
从步骤C可知为分段的质量,关系式中从步骤B中可知为门式起重机最大起重量,从关系式中可以得出分段最大的投影面积S,结合已经确定的分段每圈投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE040AAA
,最终确定底层每圈内分段的个数
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAA
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAA
为整数,由于S最是大值,得出的是最小值。
G、 按照关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE014AAA
,结合步骤E得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAA
和步骤F得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAA
,计算出分段的投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
H、 对圆筒型深海钻井储油平台底层分段进行划分。结合步骤F得出的,从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAAAA
个扇形柱;结合步骤E得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAA
,沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAA
个四边形柱,划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积等于步骤G得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAA
;上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段,可知分段都是直线焊缝,圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分结束。
本发明的有益效果是:
(1)本发明通过最小的底层分段划分圈数
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAA
和最小的底层每圈内分段个数
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAAAAA
,使底层分段总的数量最小,进而降低分段总的吊运次数,提高了圆筒型深海钻井储油平台底层分段建造效率。
(2)本发明划分出的分段都是直线焊缝,工人施工速度快,焊缝的变形容易控制,相比于弧形焊缝无需专用焊接设备,提高了工厂的经济效益。
附图说明
图1是圆筒型深海钻井储油平台底层示意图。
图2是基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法示意图。
具体实施方式
圆筒型深海钻井储油平台底层是空心圆柱形(见图1),内径为
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAA
,外径为
Figure DEST_PATH_IMAGE004AA
;圆筒型深海钻井储油平台底层中间空心区域是圆柱形钻探石油空间,该圆柱形钻探石油空间半径为
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAA
,当圆筒型深海钻进储油平台建造完成后,钻探石油装置从上往下通过该区域,进入海底钻探石油。 
圆筒型深海钻井储油平台底层划分时(见图2),先从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAAAAAA
个扇形柱,
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAAAAAAA
为整数;后沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAA
个四边形柱,
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAA
为整数,划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积相同;上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段,可知圆筒型深海钻井储油平台底层分段总数为,并将上述投影面积记为分段的投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAAA
,从上往下看圆筒型深海钻井储油平台底层时,可得出关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE014AAAA
;圆筒型深海钻井储油平台底层每个分段都是直线焊缝。
在这种划分方式下,从上往下看圆筒型深海钻井储油平台底层,在圆周方向它是由一个套着一个的空心多边形柱组成,从内往外数一共有
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAA
个,将
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAAA
记为分段划分的圈数,从内往外将
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
个空心多边形柱分别记为分段的第
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE020A
……
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
圈;每个空心多边形柱内有
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAAAAAAAA
个分段,将记为每圈内分段的个数。
以南通中远船务有限公司建造的Sevan Driller深海钻进储油平台底层为实施例,对本发明进行详细说明。基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分方法,包含以下步骤:
A、 使用激光测距仪测量半潜驳宽度为
B、 根据工厂门式起重机操作规程确定门式起重机的起重系数
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE052
,门式起重机的额定起重量
Figure DEST_PATH_IMAGE054
,则门式起重机单次最大起重量为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE028AA
C、 确定分段单位投影面积的质量
Figure DEST_PATH_IMAGE034AAA
。按照圆筒型深海钻井储油平台所入船级社规范,确定圆筒型钻井储油平台底层分段的内部结构;按照船级社规范试制该内部结构的分段,该试制分段用来获得分段单位投影面积的质量,具体方法是:使用门式起重机将该试制分段放入水中,记录水面与试制分段底部的距离,结合试制分段的投影面积得出试制分段的排水体积,排水体积与水的密度相乘得出试制分段的质量,进一步结合试制分段的投影面积得出试制分段单位投影面积的质量
Figure DEST_PATH_IMAGE056
;由于不同投影面积大小的分段拥有相同的内部结构,所以圆筒型钻井平台底层分段单位投影面积的质量等于
Figure DEST_PATH_IMAGE056A
,则每个分段的质量为
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE038AA
,其中
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAAAA
为每个分段的投影面积。
D、 按照钻探石油装置从上往下能够通过圆柱形钻探石油空间的原则,确定圆柱形钻探石油空间的半径
Figure DEST_PATH_IMAGE058
E、 确定底层分段划分的圈数
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
为整数。按照分段的第
Figure DEST_PATH_IMAGE016AAAAAA
圈能否在半潜驳上建造的原则,先确定分段第
Figure DEST_PATH_IMAGE016AAAAAAA
圈的最大投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE040AAAA
,其中分段的第
Figure DEST_PATH_IMAGE016AAAAAAAA
圈能否在半潜驳上建造的原则表现为如下关系:
Figure DEST_PATH_IMAGE042A
,该式说明在半潜驳的甲板上能够对分段第
Figure DEST_PATH_IMAGE044AAA
圈进行施工,当关系式中前者大于后者时,分段的第圈在半潜驳的宽度方向超出了半潜驳的甲板,由于工人和施工设备工作时必须依靠半潜驳甲板,导致了分段第圈超出半潜驳甲板部分无法施工。确定分段第圈最大投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE040AAAAA
后,由于分段每圈的投影面积相同,通过关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE014AAAAA
可以得出分段划分的圈数
Figure DEST_PATH_IMAGE060
,式中
Figure DEST_PATH_IMAGE062
,由于
Figure DEST_PATH_IMAGE046A
最是大值,得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
是最小值。
F、 确定底层每圈内分段的个数
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAAAAAAAAAAA
为整数。按照步骤E中获得的底层分段划分的圈数
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
,结合
Figure DEST_PATH_IMAGE014AAAAAA
得出此时分段每圈的投影面积;按照分段单次吊运时最大化使用工厂门式起重机起重量原则,确定底层每圈内分段的个数,具体表现为如下关系
Figure DEST_PATH_IMAGE048A
,关系式中从步骤C可知为分段的质量,关系式中
Figure 201210131109X100002DEST_PATH_IMAGE028AAA
从步骤B中可知为门式起重机最大起重量,从关系式中可以得出分段最大的投影面积S,结合已经确定的分段每圈投影面积,最终确定底层每圈内分段的个数
Figure DEST_PATH_IMAGE064
,由于S最是大值,得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
是最小值。
G、 按照关系式,结合步骤E得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE008AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
和步骤F得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
,计算出分段的投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE066
对圆筒型深海钻井储油平台底层分段进行划分。结合步骤F得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE064A
,从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为个扇形柱;结合步骤E得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE060A
,沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为个四边形柱,划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积等于步骤G得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE066A
;上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段,圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分结束。

Claims (1)

1.一种半潜驳建造圆筒型深海钻井平台底层的分段划分方法,其特征在于,包含如下步骤:
A、 使用激光测距仪测量半潜驳宽度为                                               ,单位为
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE004
B、 根据工厂门式起重机操作规程确定门式起重机的起重系数,则门式起重机单次最大起重量为,其中
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE010
是门式起重机的额定起重量,单位为
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE012
C、 确定分段单位投影面积的质量
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE014
;按照圆筒型深海钻井储油平台所入船级社规范,确定圆筒型钻井储油平台底层分段的内部结构;按照船级社规范试制该内部结构的分段,该试制分段用来获得分段单位投影面积的质量,具体方法是:使用门式起重机将该试制分段放入水中,记录水面与试制分段底部的距离,结合试制分段的投影面积得出试制分段的排水体积,排水体积与水的密度相乘得出试制分段的质量,进一步结合试制分段的投影面积得出试制分段单位投影面积的质量,单位为
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE016
;由于不同投影面积大小的分段拥有相同的内部结构,所以圆筒型钻井平台底层分段单位投影面积的质量等于
Figure DEST_PATH_IMAGE014AA
,单位为
Figure DEST_PATH_IMAGE016A
,则每个分段的质量为
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE018
,其中
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE020
为每个分段的投影面积;
D、 按照钻探石油装置从上往下能够通过圆柱形钻探石油空间的原则,确定圆柱形钻探石油空间的半径
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE022
E、 确定底层分段划分的圈数
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE024
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
为整数;按照分段的第
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE026
圈能否在半潜驳上建造的原则,先确定分段第
Figure DEST_PATH_IMAGE026A
圈的最大投影面积,其中分段的第
Figure DEST_PATH_IMAGE026AA
圈能否在半潜驳上建造的原则表现为如下关系:
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE030
,该式说明在半潜驳的甲板上能够对分段第
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE032
圈进行施工;确定分段第
Figure DEST_PATH_IMAGE026AAA
圈最大投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE028A
后,由于分段每圈的投影面积相同,通过关系式
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE034
可以得出分段划分的圈数
Figure DEST_PATH_IMAGE024AA
Figure DEST_PATH_IMAGE024AAA
为整数,式中
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE036
是圆筒型钻井储油平台底层的外径,船东在订单中会告知圆筒型钻井平台底层的外径,由于最是大值,得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE024AAAA
是最小值;
F、 确定底层每圈内分段的个数
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE038
为整数;按照步骤E中获得的底层分段划分的圈数
Figure DEST_PATH_IMAGE024AAAAA
,结合
Figure DEST_PATH_IMAGE034A
得出此时分段每圈的投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE028AAA
;按照分段单次吊运时最大化使用工厂门式起重机起重量原则,确定底层每圈内分段的个数
Figure DEST_PATH_IMAGE038AA
,具体表现为如下关系
Figure 201210131109X100001DEST_PATH_IMAGE040
,关系式中
Figure DEST_PATH_IMAGE018A
从步骤C可知为分段的质量,关系式中
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
从步骤B中可知为门式起重机最大起重量,从关系式中可以得出分段最大的投影面积S,结合已经确定的分段每圈投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE028AAAA
,最终确定底层每圈内分段的个数
Figure DEST_PATH_IMAGE038AAA
Figure DEST_PATH_IMAGE038AAAA
为整数,由于S最是大值,得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE038AAAAA
是最小值;
G、 按照关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE034AA
,结合步骤E得出的和步骤F得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE038AAAAAA
,计算出分段的投影面积
Figure DEST_PATH_IMAGE020A
对圆筒型深海钻井储油平台底层分段进行划分;结合步骤F得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE038AAAAAAA
,从上往下将圆筒型深海钻井储油平台底层沿圆周方向对称均等为
Figure DEST_PATH_IMAGE038AAAAAAAA
个扇形柱;结合步骤E得出的
Figure DEST_PATH_IMAGE024AAAAAAA
,沿扇形柱半径的方向从上往下将每个扇形柱划分为
Figure DEST_PATH_IMAGE024AAAAAAAA
个四边形柱,划分标准是每个四边形柱从上往下的投影面积等于步骤G得出的;上述一个四边形柱就是圆筒型深海钻井储油平台底层的一个分段,可知分段都是直线焊缝,圆筒型深海钻井储油平台底层分段划分结束。
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