| 标准编号 | GB/T 35989.1-2018 (GB/T35989.1-2018) | | 中文名称 | 石油天然气工业 海上浮式结构 第1部分：单体船、半潜式平台和深吃水立柱式平台 | | 英文名称 | Petroleum and natural gas industries -- Floating offshore structures -- Part 1: Monohulls, semi-submersibles and spars | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | E94 | | 国际标准分类 | 75.180.10 | | 字数估计 | 150,123 | | 发布日期 | 2018-02-06 | | 实施日期 | 2018-09-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 35989.1-2018
Petroleum and natural gas industries-Floating offshore structures-Part 1: Monohulls, semi-submersibles and spars
ICS 75.180.10
E94
中华人民共和国国家标准
石油天然气工业 海上浮式结构 第1部分:
单体船、半潜式平台和深吃水立柱式平台
(ISO 19904-1:2006,IDT)
2018-02-06发布
2018-09-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅸ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号和缩略语 6
4.1 符号 6
4.2 缩略语 6
5 总体考虑 7
5.1 功能要求 7
5.2 安全性要求 8
5.3 规划要求 8
5.3.1 概述 8
5.3.2 设计基础 8
5.3.3 设计实践 8
5.3.4 检查与维护原则 9
5.4 标准以及推荐做法 9
5.4.1 概述 9
5.4.2 项目实施中的应用 9
5.5 一般性要求 9
5.5.1 概述 9
5.5.2 结构设计原则 10
5.5.3 设计准则 10
5.5.4 营运和作业考虑 11
5.5.5 静水稳性 11
5.5.6 分舱 11
5.5.7 重量控制 11
5.5.8 总体响应 11
5.5.9 定位系统 12
5.5.10 材料 12
5.6 独立验证 12
5.7 分析工具 12
5.8 在役检查与维护 12
5.9 现有浮式结构评估 12
5.10 现有平台的重新使用 13
6 基本设计要求 13
6.1 概述 13
6.2 暴露等级 13
6.2.1 概述 13
6.2.2 生命安全的等级 13
6.2.3 后果分类 14
6.2.4 暴露等级确定 15
6.3 极限状态 16
6.3.1 概述 16
6.3.2 浮式结构的限制工况 16
6.4 设计状况 16
6.4.1 概述 16
6.4.2 极限状态设计条件 16
6.4.3 操作限制设计工况 16
6.4.4 疲劳控制条件的设计工况 17
6.4.5 意外控制条件的设计工况 17
6.4.6 临时状态 17
7 作用及作用效果 17
7.1 概述 17
7.2 永久作用(G) 17
7.3 可变作用(Q) 18
7.4 意外作用(A) 18
7.4.1 概述 18
7.4.2 碰撞 18
7.4.3 落物 19
7.4.4 火灾和爆炸 19
7.5 环境作用 (E) 19
7.5.1 概述 19
7.5.2 特定场地的环境数据 19
7.5.3 风作用 20
7.5.4 流作用 21
7.5.5 波浪作用 21
7.5.6 涡激振动及运动 24
7.5.7 海生物 24
7.5.8 冰雪累积 24
7.5.9 冰直接作用 24
7.5.10 温度效应 25
7.5.11 潮汐影响 25
7.5.12 地质灾害 25
7.6 其他作用 25
7.6.1 定位系统作用 25
7.6.2 晃荡作用 25
7.7 重复性作用 25
7.8 作用组合 26
8 总体分析 26
8.1 概述 26
8.2 静态和平均响应分析 26
8.2.1 概述 26
8.2.2 静水条件下的静态平衡 26
8.2.3 平均响应分析 26
8.3 总体动力特性 27
8.3.1 概述 27
8.3.2 分析模型 27
8.3.3 质量 27
8.3.4 阻尼 28
8.3.5 刚度 28
8.3.6 作用分类 28
8.4 频域分析 28
8.5 时域分析 28
8.6 非耦合分析 28
8.7 耦合分析 29
8.8 共振激励和响应 29
8.9 平台偏移 29
8.10 气隙 29
8.11 平台运动和加速度 29
8.12 模型试验 30
8.13 用于结构分析的设计情形 30
8.13.1 概述 30
8.13.2 短期响应分析 30
8.13.3 长期响应分析 30
8.13.4 设计波分析 30
9 结构考虑 31
9.1 概述 31
9.2 作用的典型值 31
9.2.1 概述 31
9.2.2 作业状态的作用典型值 31
9.2.3 临时状态的作用典型值 32
9.2.4 交接面处的作用力 32
9.3 设计尺寸 32
9.4 模型 33
9.4.1 概述 33
9.4.2 总体模型 33
9.4.3 局部模型 33
9.4.4 响应评估 34
9.4.5 模型验证 34
9.5 结构分析 34
9.5.1 一般原则 34
9.5.2 线性分析 35
9.5.3 非线性分析 35
9.6 结构强度 36
9.6.1 强度的典型值 36
9.6.2 屈服强度 36
9.6.3 屈曲强度 36
9.7 设计校核 36
9.7.1 概述 36
9.7.2 操作限制工况(SLS)变形极限 36
9.7.3 分项系数设计法 37
9.7.4 工作应力设计法 38
9.7.5 基于可靠性的方法 39
9.8 特殊设计事项 40
9.8.1 概述 40
9.8.2 砰击 40
9.8.3 上浪 40
9.8.4 晃荡 40
9.8.5 波浪对高架甲板的冲击 40
9.8.6 局部结构和构件 40
9.9 材料 41
9.9.1 概述 41
9.9.2 材料选择 41
9.9.3 沿厚度方向的拉力 42
9.9.4 铝质支持结构 42
9.10 钢的防腐保护 42
9.11 预制与建造 42
9.11.1 概述 42
9.11.2 预制与建造中的检查和试验 42
9.12 海上作业 43
9.13 上部组块/船体界面 43
10 疲劳分析和设计 43
10.1 概述 43
10.2 疲劳损伤设计安全系数 44
10.3 方法概要 44
10.4 环境数据 45
10.5 结构模型 45
10.6 静水力分析 46
10.7 响应幅值算子和作用组合 46
10.8 应力和应力集中系数(SCFs) 46
10.9 应力幅计算和分布 46
10.10 耐疲劳性 47
10.11 累计损坏 47
10.12 断裂力学方法 47
10.13 疲劳敏感部件和节点 47
11 单体船 47
11.1 概述 47
11.2 一般设计准则 48
11.2.1 防撞保护 48
11.2.2 甲板室要求 48
11.2.3 晃荡 48
11.2.4 甲板上浪 48
11.3 结构强度 48
11.3.1 概述 48
11.3.2 尺度 48
11.3.3 极限限制工况(ULS-a,ULS-b)纵向强度校核 49
11.3.4 局部强度和细部 50
11.3.5 上部组块支撑 50
11.3.6 载荷监控 50
12 半潜式平台 51
12.1 概述 51
12.2 一般设计准则 51
12.2.1 概述 51
12.2.2 限制 51
12.2.3 损坏容许量 51
12.3 结构强度 51
12.3.1 关键连接 51
12.3.2 结构细部 52
13 深吃水立柱式平台 52
13.1 概述 52
13.2 一般设计要求 52
13.2.1 模型试验 52
13.2.2 静平衡位置 52
13.2.3 总体作用影响 52
13.2.4 局部作用影响 53
13.3 结构强度 53
13.3.1 关键界面 53
13.3.2 疲劳 53
13.3.3 结构细部 53
14 改建和重新使用 53
14.1 概述 53
14.2 设计、建造和维护的最低标准 54
14.3 改建前结构检验 54
14.4 改建前使用的影响 54
14.4.1 概述 54
14.4.2 单体船 54
14.4.3 半潜式平台 55
14.4.4 从前使用造成的疲劳损伤 55
14.5 防腐蚀和材料的适用性 55
14.5.1 防腐蚀 55
14.5.2 材料的适用性 55
14.6 检查和维护 55
15 静水稳性与分舱 56
15.1 概述 56
15.2 倾斜试验 56
15.3 分舱 56
15.4 水密和风雨密装置 56
15.5 对单体船的特殊要求 57
16 机械系统 57
16.1 概述 57
16.2 船体系统 57
16.2.1 概述 57
16.2.2 舱底水系统 57
16.2.3 压载系统 59
16.2.4 舱柜测深和通风系统 61
16.2.5 货物操作系统 61
16.2.6 惰性气体系统 62
16.2.7 原油洗舱(COW)系统 63
16.3 输入和输出系统 63
16.3.1 概述 63
16.3.2 立管的一般功能 63
16.3.3 立管连接 63
16.3.4 卸油系统 63
16.3.5 材料输送 64
16.3.6 起重装置 64
16.4 防火系统 65
16.4.1 概述 65
16.4.2 结构防火系统 65
16.4.3 消防水系统 65
16.4.4 固定式灭火系统 65
16.4.5 报警 65
17 定位系统 65
17.1 概述 65
17.2 系泊设备 66
17.2.1 绞车 66
17.2.2 导缆器和止链器 66
17.2.3 监视和控制设备 66
17.2.4 可解脱式系泊 66
17.3 转塔 66
17.3.1 概述 66
17.3.2 转塔结构 67
17.3.3 轴承系统 67
17.3.4 转动和锁住系统 68
18 使用期间检查、监控和维护 68
18.1 概述 68
18.2 结构完整性管理系统原则 68
18.2.1 概述 68
18.2.2 建立数据库和获取数据 69
18.2.3 评价 69
18.2.4 计划 70
18.2.5 实施 70
18.3 计划考虑 70
18.3.1 概述 70
18.3.2 检查类型 70
18.4 实施事项 71
18.4.1 人员资格 71
18.4.2 设备证书 72
18.4.3 检查程序 72
18.4.4 检查准备 72
18.4.5 检查结果和行动 73
18.4.6 维护程序 73
18.4.7 监控程序 73
18.5 最低要求 73
18.5.1 概述 73
18.5.2 对主结构的最低检查要求 74
18.5.3 结构性和非结构性附属构件的最低检查要求 75
18.5.4 检查结果和行动 76
18.5.5 液舱试验和水密性 76
附录A(资料性附录) 附加信息和指南 78
参考文献 131
前言
GB/T 35989《石油天然气工业 海上浮式结构》分为两个部分:
---第1部分:单体船、半潜式平台和深吃水立柱式平台;
---第2部分:张力腿平台(TLP)。
本部分为GB/T 35989的第1部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分使用翻译法等同采用ISO 19904-1:2006《石油天然气工业 海上浮式结构 第1部分:单体
船、半潜式平台和深吃水立柱式平台》。
本部分由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC355)提出并归口。
本部分起草单位:中海油研究总院。
本部分主要起草人:时忠民、屈衍、杜庆贵、冯玮、肖越、姜哲、冯加果、刘潇。
石油天然气工业 海上浮式结构 第1部分:
单体船、半潜式平台和深吃水立柱式平台
1 范围
GB/T 35989的本部分规定了海洋石油用于实现钻井、生产、存储及外输功能的海上浮式结构的设
计和评估技术要求。
本部分适用于单体船、半潜式平台和深吃水立柱式平台三类钢质浮式结构。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 20660-2006 石油天然气工业 海上生产装置的火灾、爆炸控制、消减措施 要求和指南
(ISO 13702:1999,IDT)
GB/T 23511-2009 石油天然气工业 海洋结构的一般要求(ISO 19900:2002,IDT)
ISO 19901-1:2005 石油天然气工业 海洋结构的特殊要求 第1部分:海洋环境选取及运营要
ISO 19901-7:2005 石油天然气工业 海洋结构的特殊要求 第7部分:海上浮式结构物及移动
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
异常 abnormal
超过常规设计工况的情况,区别于极小概率事件。
3.2
意外 accidental
结构或其附属构件遭遇意外或异常的情况。
例如:撞击、火灾、爆炸、局部失效或者设计中的压力差消失(例如浮力)。
3.3
作用 action
结构上的外部荷载(直接作用)或可引起变形的因素或可产生加速度因素(间接作用)。
例如:制造误差、安装、就位、温度改变或者湿度改变等作用可引起结构变形。
注:地震作用通常产生加速度。
3.4
作用组合 actioncombination
结构设计校核中,特定极限状态下同时施加在结构上的不同作用的组合。
3.5
作用效应 actioneffect
施加于结构构件的作用产生的效应。
例如:内力、弯矩、应力、应变、刚体位移或弹性变形。
3.6
气隙 airgap
极端海洋环境下的水面最高点与设计中不可受波浪冲击部分结构的最低点之间的空隙。
3.7
基础参数 basicvariable
能够表征作用、环境影响、几何形状、材料特性、土壤特性等物理特性的系列参数之一。
3.8
特征值 characteristicvalue
对一特定基础变量、作用或强度模型,不受其他影响因素影响而固有存在的一个数值。
注:对一作用及其产生的相应特性,特征值通常与周期有关。
3.9
设计准则 designcriteria
各极限工况下,描述所需满足条件的公式或准则。
3.10
设计形式 designformat
为了验证没有超出极限状态而进行校核的数学表达方式。
注:在本部分中,工作应力法(WSD)和分项系数法均可使用。
3.11
设计使用寿命 designservicelife
在保证可以实现其功能前提下,结构或者结构部件的预期使用期限。该期限内,可以允许对结构进
行维护,但是不需要大修。
3.12
设计工况 designsituation
一定重现期内,结构设计中不超过极限状态的一组物理条件。
3.13
设计值 designvalue
在设计验证过程中采用的基础变量、作用或强度模型的取值。
注1:对基于分项系数形式的极限状态(ULS)设计校核方法,强度变量或模型的设计值可以由其典型值除以分项系
数得到,作用的设计值可以由其典型值乘以分项系数得到。
注2:对基于分项系数形式的疲劳极限状态(FLS),正常作业极限状态(SLS)或者偶然极限状态(ALS)设计校核方
法,所有的分项系数取1,这时设计值等于典型值。
注3:对基于工作应力法的任何校核方法,所有的分项系数取1,这时设计值等于典型值。这时用近似的总体安全
系数或者使用系数来进行设计校核。
注4:对于作用和相关的特性,取值可与重现期相关。
3.14
动力作用 dynamicaction
量级足够大,可以使得结构或结构部件产生加速度效应而需要特别考虑的作用。
3.15
动力定位 dynamicpositioning;DP
动力定位技术是指主要采用船自带的推进器系统进行定位的技术,推进器通过产生推力来抵御定
常或者慢漂作用。
3.16
暴露等级 exposurelevel
根据结构失效所导致生命安全、环境以及经济后果来确定结构要求的分级系统。
3.17
失效 failure
结构或结构部件强度不足或功能不完备或在结构校核过程中不能满足其极限状态需求的情况。
3.18
适应性 fit-for-purpose
虽然不满足标准对局部的细节要求,但是满足标准的设计意图,可确保该区域的失效不会导致无法
接受的生命安全后果或环境危害。
3.19
浮式结构 floatingstructure
全部重量可由浮力支撑的结构。
注:全部重量包括空船重量、系泊系统的预张力、立管预张力和操作重量。
3.20
干舷 freeboard
给定吃水条件下,船体上层连续甲板(或连续结构顶部)与平均水面之间垂向距离。
3.21
上浪 greenwater
波浪漫过甲板,引起对甲板结构的拍击和压力作用。
3.22
极限状态 limitstate
超过之后结构不再满足设计准则的状态。
3.23
在海底石油勘探开发过程中可进行钻井和修井作业的结构。
3.24
海上可移动装置 mobileoffshoreunit;MOU
可移动到不同海域完成其特定功能的结构。
3.25
单体船 monohul
由单一连续的外壳构成的浮式结构,外形接近海船、驳船等。
3.26
名义值 nominalvalue
基于非统计方法确定的基础变量、作用或强度模型的取值,通常根据经验或实际条件得到。
例如:公认的标准或规范中给出的取值。
3.27
业主 owner
拥有开发权的单个或多个公司的代表,可代表有联合开发权的各方做为作业者。
3.28
平台 platform
由结构主体、上部组块、下部基础或者定位系统(如果有)组成的完整的结构物。
3.29
国际船级社协会(IACS)的成员,在浮式结构领域具有公认的资质和经验,并制定了用于石油或天
然气生产活动设施(这些设施位于某一特定的地点很长一段时间)的入级/检验发证规范和程序。
3.30
可靠性 reliability
结构或者结构部件满足规定要求的能力。
3.31
典型值 representativevalue
用于校核某一极限状态的基础变量、作用或者强度模型的取值。
注1:典型值可等于特征值、名义值或其他合理确定的值。
注2:对于作用,典型值可能会与较高或较低的特征值相关,如何取值取决于哪种情况导致的条件更不利。组合应
用过程中,可乘以大于或小于1的系数。
3.32
抗力 resistance
结构、部件或者部件截面承受作用效应且不超过极限状态的能力。
3.33
重现期 returnperiod
某一事件发生两次之间的平均时间间隔或者某特定值被再次超越的平均时间间隔。
注:海洋工程界通常用年来度量环境事件的重现期。以年为度量的重现期等于超越事件年发生概率的倒数。
3.34
立管 riser
将浮式结构上的处理设施或钻井设备与水下设施、海底管道或某一储油层连接的管道。
注:立管可能的功能包括钻井和修井、生产、注入、水下系统控制以及油气外输。
3.35
鲁棒性 robustness
结构抵抗合理概率水平下发生事件的能力,即结构不会由于某个起因而造成不成比例的严重损伤
后果。
注:可能的起因如火灾、爆炸或碰撞等事件。
3.36
半潜式平台 semi-submersible
通常由甲板结构、一些大跨距大截面的支撑立柱和与立柱连接的水下浮筒组成的浮式结构。
注:设计时,合理选取浮筒/立柱的几何形状可以降低平台在大范围波频荷载作用下总体运动响应。
3.37
砰击 slamming
部分结构与水撞击时产生的具有高压峰值的冲击作用。
注:砰击可能由于船体下部入水出水引起,或者由于波浪拍打在结构部件上引起。
3.38
晃荡 sloshing
非满载液舱内流体运动对舱壁造成的冲击作用。
3.39
深吃水立柱式平台 sparplatform/spar
吃水较深(吃水大于100m)的直立单柱体平台。
3.40
特殊区域 specialareas
由设计者标识出的特别重要的影响结构整体性和安全性的区域。
3.41
稳性 stability
静水稳性 hydrostaticstability
浮式结构在偏离平衡位置后产生回复力矩使结构返回平衡状态的特性。
3.42
静态作用 staticaction
不引起结构或结构部件显著的加速度效应的作用。
3.43
定位系统 stationkeepingsystem
能够限制浮式结构的偏移保持在规定范围内的系统。
3.44
结构 structure
设计用于承受作用和提供足够刚度的构件组合。
3.45
结构部件 structuralcompon......
|