CN105297698A - 一种桩基式钢筋混凝土结构海洋石油平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桩基式钢筋混凝土结构海洋石油平台，包括甲板平台，所述甲板平台采用单层结构，设有平齐的钻采区甲板平台和工艺设备设施区甲板平台；所述钻采区甲板平台包括分置在隔水套管井口区两侧的两个分部，在每个钻采区甲板平台分部的内侧均设有一凸出在其上表之上的钢轨道，相互平行的两根所述钢轨道形成陆地钻机滑移轨道。本发明充分利用了钢筋混凝土结构的良好抗压能力和钢筋材料的抗拉能力，使结构具有力学性能好，施工方便等优点。与传统导管架式海洋平台相比：结构造价低、使用寿命长，能够提高海洋平台的强度、刚度、施工性能、抗震抗撞性能和耐久性能。能够适用于海图水深3m～30m范围内的不同规模油田开发项目。

Description

一种桩基式钢筋混凝土结构海洋石油平台

技术领域

本发明属于土木工程中的结构工程领域，特别涉及一种桩基式钢筋混凝土结构海洋石油平台。

背景技术

我国沿海大陆架海域有着丰富的油气资源和总储量较为乐观的边际油田。随着全球低油价影响的不断持续和海洋石油工程开发投资额的高居不下，使得新型的海洋石油平台开发和推广具有良好的市场潜力和发展前景。

传统导管架式海洋平台为空钢管支架和多层钢结构甲板组块结构，具有耗钢量大、自重大和安装费用高等特点。在安装时先树立导管架，然后在主导管内打入桩腿，最后使用大型浮吊等将甲板组块吊安在桩腿上。由空钢管构件构成平台的振动舒适性、耐久性和耐火性能均存在不同程度的缺陷。另外，海洋平台也在向大型化和多功能化方向发展，尺寸规模和用钢量不断增大，需要的单根构件承载力越来越高。若采用大尺寸钢管将面临厚壁钢焊接以及层状撕裂问题，对结构设计也提出了新的要求。因此，迫切需要一种施工便捷、力学性能良好、经济性能高的平台型式来适应工程方面的需求。

在沿海港口航道与海岸工程等水工工程领域，桩基式支撑基础和预制钢筋混凝土梁板构件组合结构应用广泛。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种桩基式钢筋混凝土结构海洋石油平台，该平台施工简单、耐久性好、经济效益显著。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种桩基式钢筋混凝土结构海洋石油平台，包括甲板平台，所述甲板平台采用单层结构，设有平齐的钻采区甲板平台和工艺设备设施区甲板平台；所述工艺设备设施区甲板平台下设有多组桩簇，每个桩簇由多根基桩预制件Ⅰ组成，在每个桩簇的顶部设有一桩帽Ⅰ，在四个所述桩帽Ⅰ上支撑有一多孔梁板Ⅰ，在所述多孔梁板Ⅰ内设有“井”字形加强梁Ⅰ，所述“井”字形加强梁Ⅰ的节点位于相应的所述桩帽Ⅰ的上方；多个所述多孔梁板Ⅰ拼对成一工艺设备设施区甲板平台支撑面，所述工艺设备设施区甲板平台支撑在所述工艺设备设施区甲板平台支撑面上，所述工艺设备设施区甲板平台是由空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ拼装而成的；所述钻采区甲板平台包括分置在隔水套管井口区两侧的两个分部，在每个钻采区甲板平台分部的内侧均设有一凸出在其上表之上的钢轨道，相互平行的两根所述钢轨道形成陆地钻机滑移轨道；所述钢轨道由轨道梁支撑，在所述轨道梁下设有多组双排桩，每组双排桩由内外两根分开设置的基桩预制件Ⅱ组成，在每组双排桩的顶部设有一桩帽Ⅱ，所述轨道梁由多个所述桩帽Ⅱ支撑；每个钻采区甲板平台分部下设有多根基桩预制件Ⅲ，在每根基桩预制件Ⅲ上设有桩帽Ⅲ，在所述桩帽Ⅲ上支撑有一多孔梁板Ⅱ，多个所述多孔梁板Ⅱ拼对成一钻采区甲板平台分部支撑面，所述钻采区甲板平台分部支撑在所述钻采区甲板平台分部支撑面上，所述钻采区甲板平台分部是由空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ拼装而成的；所述多孔梁板Ⅰ、所述多孔梁板Ⅱ、所述轨道梁、所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ均采用钢筋混凝土预制构件，其中，所述轨道梁及所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ采用预应力结构。

所述基桩预制件Ⅰ和所述基桩预制件Ⅱ均采用钢筋混凝土预制桩、TSC桩和钢管桩中的任意一种。

所述轨道梁的横截面为矩形或者梯形。

所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ的横截面为矩形或者梯形。

本发明具有的优点和积极效果是：

1)易于就地取材，施工技术和船机要求相对较低，和目前常用的导管架式海洋平台相比，该平台所需的基桩预制件市场供给能力强、质量易于得到保证；所用原材料价格低廉。施工时，在陆上预制后，在海上树立，在带来优良力学性能的同时保证施工便利，经济性好。

2)采用模块化组拼结构，海上安装工艺比钢结构简单，施工简便、经济性良好。

3)采用单层结构来代替导管架式海上平台的层叠平台(通常为3或4层)结构，海上作业条件好、作业安全易于得到保证，可提供较大的甲板面积并可据需要实时增大和扩建，能够实现海上油田由层叠化、立体化生产操作模式向平面化的转变，在一定程度上增强和改善了现有操作空间下的应急应对能力和反应速度，更大化地为安全作业保驾护航。

4)本发明可实现陆地钻采设备的海上作业，满足海洋石油边际油田开发技术可行、经济合理和结构的安全可靠。同时还适于在各类海洋平台设施中如钻井平台、修井平台和风力发电平台中应用。

5)具有钻井、采油、贮油和输油等多种功能。

6)采用钢混结构，节省钢材，防海水腐蚀、防火、防爆性能好，维修工作量小、费用低、使用寿命长，并且钢筋混凝土预制构件可重复利用，经济效果好。

综上所述，本发明充分利用了钢筋混凝土结构的良好抗压能力和钢筋材料的抗拉能力，充分利用了多种构成材料各自的力学性能，使结构具有力学性能好，施工方便等优点。与传统导管架式海洋平台相比：结构造价低、使用寿命长，能够提高海洋平台的强度、刚度、施工性能、抗震抗撞性能和耐久性能。本发明能够适用于海图水深3m～30m范围内的不同规模油田开发项目。

附图说明

图1为本发明的平面图；

图2为本发明的钻采区部分平面图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明的工艺设备设施区部分平面图；

图5为图4的B-B剖视图；

图6为本发明的空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ和空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ的横截面图。

图中：1-1、钻采区甲板平台，1-2、工艺设备设施区甲板平台，2-1、基桩预制件Ⅰ，2-2、基桩预制件Ⅱ，2-3、基桩预制件Ⅲ，3-1、桩帽Ⅰ，3-2、桩帽Ⅱ，3-3、桩帽Ⅲ，4-1、多孔梁板Ⅰ，4-1-1、“井”字形加强梁Ⅰ，4-2、多孔梁板Ⅱ，5-1、空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ，5-2、空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ，6-1、钢轨道，7-1、轨道梁。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图6，一种桩基式钢筋混凝土结构海洋石油平台，包括甲板平台，所述甲板平台采用单层结构，设有平齐的钻采区甲板平台1-1和工艺设备设施区甲板平台1-2；所述工艺设备设施区甲板平台1-2下设有多组桩簇，每个桩簇由多根基桩预制件Ⅰ2-1组成，在每个桩簇的顶部设有一桩帽Ⅰ3-1，在四个所述桩帽Ⅰ3-1上支撑有一多孔梁板Ⅰ4-1，在所述多孔梁板Ⅰ4-1内设有“井”字形加强梁Ⅰ4-1-1，所述“井”字形加强梁Ⅰ4-1-1的节点位于相应的所述桩帽Ⅰ3-1的上方；多个所述多孔梁板Ⅰ4-1拼对成一工艺设备设施区甲板平台支撑面，所述工艺设备设施区甲板平台1-2支撑在所述工艺设备设施区甲板平台支撑面上，所述工艺设备设施区甲板平台1-2是由空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ5-1拼装而成的。

所述钻采区甲板平台1-1包括分置在隔水套管井口区两侧的两个分部，在每个钻采区甲板平台分部的内侧均设有一凸出在其上表之上的钢轨道6-1，相互平行的两根所述钢轨道6-1形成陆地钻机滑移轨道，供陆地钻机行走使用。所述钢轨道6-1由轨道梁7-1支撑，在所述轨道梁7-1下设有多组双排桩，每组双排桩由内外两根分开设置的基桩预制件Ⅱ2-2组成，在每组双排桩的顶部设有一桩帽Ⅱ3-2，所述轨道梁7-1由多个所述桩帽Ⅱ3-2支撑；每个钻采区甲板平台分部下设有多根基桩预制件Ⅲ2-3，在每根基桩预制件Ⅲ2-3上设有桩帽Ⅲ3-3，在所述桩帽Ⅲ3-3上支撑有一多孔梁板Ⅱ4-2，多个所述多孔梁板Ⅱ4-2拼对成一钻采区甲板平台分部支撑面，所述钻采区甲板平台分部支撑在所述钻采区甲板平台分部支撑面上，所述钻采区甲板平台分部是由空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ5-2拼装而成的。

所述多孔梁板Ⅰ4-1、所述多孔梁板Ⅱ4-2、所述轨道梁7、所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ5-1和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ5-2均采用钢筋混凝土预制构件，其中，所述轨道梁7及所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ5-1和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ5-2采用预应力结构。

上述多孔梁板Ⅰ4-1和多孔梁板Ⅱ4-2用于传递相应甲板平台的竖向载荷。

在本实施例中，考虑到最大限度降低采用海上浮吊需要花费高昂的船机费，结构设计时设定每个预制构件单体重量均控制在200t以内，这样可锁定600t左右大量的水工工程船机资源。上述轨道梁7的横截面为矩形或者梯形；所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ5-1和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ5-2的横截面为矩形或者梯形。

在本实施例中，桩帽Ⅰ3-1、桩帽Ⅱ3-2和桩帽Ⅲ3-3可以采用预制构件也可以采用现浇结构。所述基桩预制件Ⅰ2-1和所述基桩预制件Ⅱ2-2均采用钢筋混凝土预制桩、TSC桩和钢管桩的任意一种，钢筋混凝土预制桩可以是方桩、PHC桩和大管桩中的任意一种。TSC桩为薄壁钢管钢筋混凝土组合结构；钢管桩是由钢材卷制形成。PHC桩也称先张法预应力钢筋混凝土管桩，制桩成本较低，水工工程中大多采用桩为0.8m、1.0m、1.2m和1.4m，在珠海港高栏港区集装箱码头二期工程等项目中有广泛应用；大管桩也称后张法预应力钢筋混凝土大直径管桩，常用桩径为1.2m和1.4m，抗弯、抗裂等力学性能优越，耐打性好，东营港区和连云港旗台港区25万吨级矿石码头项目使用较多；钢管桩抗弯性能好，制作简单，桩径理论上可以做到很大，造价高，防腐处理、维修保养费用昂贵。

在本实施例中，钻采区甲板平台1-1及其支撑面和工艺设备设施区甲板平台1-2及其支撑面均采用模块化组拼结构。针对承受荷载不同区域，下部基桩预制件的布置方式和间距有所不同。陆地钻机滑移轨道的轨道间距为11m或其他，以满足陆地钻修机在钻采区甲板平台1-1上滑移。承受陆地钻修机及配套设施的荷载(线性荷载)；视选用的陆地钻修机不同，陆地钻机滑移轨道和轨道梁的承载力最大可实现70t/m。

在上述所有钢筋混凝土预制构件所用的混凝土材料中均掺和有防腐和防冻材料，并在满足混凝土结构强度的基础上，通过多次试配选取经济合理的强度，进而避免对海洋环境污染和保证结构的安全可靠。技术指标如下：

1)混凝土配合比1:1.63:2.32、水灰比0.42、PO42.5R水泥；

2)每方混凝土材料用量：水泥420kg、河沙684.6kg、二级配碎石974.4kg、淡水176.4kg、抗分散剂8.4kg(比例2％、相比水泥)、高性能聚羧酸防腐阻锈减水剂8.5kg、引气剂1.62kg；

3)塌落度140mm～160mm。

本发明是可用于海底油气勘探和油气开采的海上建筑物，同时可以作为储油、生活设施和海上物资供给基地使用。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种桩基式钢筋混凝土结构海洋石油平台，包括甲板平台，其特征在于，所述甲板平台采用单层结构，设有平齐的钻采区甲板平台和工艺设备设施区甲板平台；

所述工艺设备设施区甲板平台下设有多组桩簇，每个桩簇由多根基桩预制件Ⅰ组成，在每个桩簇的顶部设有一桩帽Ⅰ，在四个所述桩帽Ⅰ上支撑有一多孔梁板Ⅰ，在所述多孔梁板Ⅰ内设有“井”字形加强梁Ⅰ，所述“井”字形加强梁Ⅰ的节点位于相应的所述桩帽Ⅰ的上方；多个所述多孔梁板Ⅰ拼对成一工艺设备设施区甲板平台支撑面，所述工艺设备设施区甲板平台支撑在所述工艺设备设施区甲板平台支撑面上，所述工艺设备设施区甲板平台是由空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ拼装而成的；

所述钻采区甲板平台包括分置在隔水套管井口区两侧的两个分部，在每个钻采区甲板平台分部的内侧均设有一凸出在其上表之上的钢轨道，相互平行的两根所述钢轨道形成陆地钻机滑移轨道；所述钢轨道由轨道梁支撑，在所述轨道梁下设有多组双排桩，每组双排桩由内外两根分开设置的基桩预制件Ⅱ组成，在每组双排桩的顶部设有一桩帽Ⅱ，所述轨道梁由多个所述桩帽Ⅱ支撑；每个钻采区甲板平台分部下设有多根基桩预制件Ⅲ，在每根基桩预制件Ⅲ上设有桩帽Ⅲ，在所述桩帽Ⅲ上支撑有一多孔梁板Ⅱ，多个所述多孔梁板Ⅱ拼对成一钻采区甲板平台分部支撑面，所述钻采区甲板平台分部支撑在所述钻采区甲板平台分部支撑面上，所述钻采区甲板平台分部是由空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ拼装而成的；

所述多孔梁板Ⅰ、所述多孔梁板Ⅱ、所述轨道梁、所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ均采用钢筋混凝土预制构件，其中，所述轨道梁及所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ采用预应力结构。

2.根据权利要求1所述的桩基式钢筋混凝土结构桩基式海洋石油平台，其特征在于，所述基桩预制件Ⅰ和所述基桩预制件Ⅱ均采用钢筋混凝土预制桩、TSC桩和钢管桩中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的桩基式钢筋混凝土结构桩基式海洋石油平台，其特征在于，所述轨道梁的横截面为矩形或者梯形。

4.根据权利要求1所述的桩基式钢筋混凝土结构桩基式海洋石油平台，其特征在于，所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅰ和所述空心梁板钢筋混凝土预制构件Ⅱ的横截面为矩形或者梯形。