自升式海洋生活钻井平台舱底水与生活污水防污染系统综合设计毕业论文.docx

自升式海洋生活钻井平台舱底水与生活污水防污染系统综合设计毕业论文.docx

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自升式海洋生活钻井平台舱底水与生活污水防污染系统综合设计毕业论文

自升式海洋生活钻井平台舱底水与生活污水防污染系统综合设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

[摘要]海洋生活平台在生产生活过程中会产生各类污染，对海洋带来了较大的污染，直接或间接给人类的生活带来了各种危害。

随着海洋环境污染的日益严重和公众环保意识的不断增强，国际上的各类防污染公约对海洋平台污水处理及排放要求越来越高，执行也越来越严格，海洋平台防污染系统的设计和使用面临了严峻的挑战。

设计中简单的介绍了海洋平台的发展概况，并针对船舶轮机手册中对舱底水系统和生活污水系统管路的各项规定，详细阐述了本平台舱底水及生活污水的收集、处理及排放系统的设计。

根据平台的具体布置和各类防污公约、规范及协议中对平台防污系统的要求，为平台配置了符合规范要求的防污设备。

整个系统根据不同污染物有不同排放要求的特点，对其进行了分类收集、处理，使平台工作中所产生的各类污染得到有力的控制，满足排放标准要求甚至零排放，达到减少海洋平台对海洋造成污染的目的。

[关键词]海洋生活平台；防污系统；排放标准；海洋污染

[Abstract]Marinelifelivingplatformwillproducevarioustypesofpollutionintheproductionprocess,itbroughtalargepollutiontomarineanddirectlyorindirectlybroughtavarietyofhazardstohumanlife.Withtheincreasingofmarinepollutionandthegrowingawarenessofenvironmentalprotection,InternationalConventiononmarinepollutionpreventionfortheSewagetreatmentanddisposalofoffshoreplatformmoreandmorestringent,theanti-pollutionsystem’sdesignanduseisfacingseriouschallenges.Thedesignsimplyintroducedtheoverviewofdevelopmentofoffshoreplatform,accordingtotheplatform’sspecificdesignandlayout,andtherequirementofanti-pollutionsysteminvariousanti-pollutionconventions,normsandagreements,againsttheprovisionsofBilgeWaterSystem’sandSewagesystem’spipelineintheHandbookofMarine,itdetailedelaboratebilgewaterandsewage’scollection,treatmentanddisposalonthisplatform.Thewholesystemaccordingtodifferentemissionsrequirementstoseparatecollectionandtreatment,andletthedifferenttypesofpollutionontheplatformareeffectivecontrolled,formeetingtheemissionstandardsandevenzero-emission,andpreventmarinepollutionwhichmadebyplatform.

[Keywords]platform；anti-pollutionsystem；emissionstandards；oceanpollution

1前言

1.1海洋环境的现状

随着资源、能源的日趋紧张与各国能源需求迅猛增长，在21世纪世界各国将更多的依赖几乎未被开发的海洋。

我国沿海海域已建成海上工作平台数百座，这些平台（包括固定式和移动式平台以及浮动式储油装置）在满足能源开发需求的同时，也带来了海上安全和环境污染的问题。

自上世纪50年代以来，随着我国社会经济和科技的迅猛发展，海洋受到了来自各方面不同程度的污染和破坏，海洋环境日益恶化尤其是近岸海域污染严重，给人类的生存和发展带来了极为不利的后果。

据《中国海洋环境质量公报》显示，2008年我国近岸海域总体污染程度依然较高。

2004年，我国海域未达到清洁水质标准的面积一年中整整增加了2.7万平方公里；我国严重污染的海域面积比2003年增加了0.7万平方公里；全年发生赤潮的总面积为26630平方公里，而2003年还是14550平方公里，新增赤潮发生面积为12080平方公里。

全海域未达到清洁海域水质标淮的面积约13.7万平方公里。

污染海域主要分布在辽东湾、渤海湾、莱州湾、长江口、杭州湾、珠江口和部分大中城市近岸局部水域。

事实上，中国已成为世界上海洋环境污染最严重的国家之一，以污染最严重的渤海海域为代表的近海海洋生态环境已接近崩溃的边缘。

如果不能有效遏制和治理海洋污染，蓝色海洋带给我们的将不再是美丽的景色、富饶的资源，而是一个无底的深渊……

虽然海洋环境污染有各方面原因，但船舶是造成海洋直接污染的重要方面，对船舶所带来的海洋污染控制已刻不容缓。

海洋污染指人类直接或间接地把一些物质或能量引入海洋环境（包括河口），以至于产生损害生物资源，危及人类健康，妨碍包括渔业活动在内的各种海洋活动，破坏海水的使用素质和舒适程度的有害影响。

海洋的污染源多种多样，包括沿海工业污染物质的排放，大陆径流，海上交通活动，海上采油、采矿，大气中污染物的沉降及海洋中的污染物。

这里着重说明在钻探或生产开采石油的过程中，经常会有油类或矿物质的流出，对局部海域污染比较明显，尤其是事故，造成的污染相当严重。

海洋平台对海洋的污染主要有油污水和生活污水。

石油进入海洋之后造成的危害是明显的，它影响海洋生物的生长，对海岸活动，海洋资源的开采工作有重大的经济影响，还可能影响局部地区的水文气象条件，降低海洋的自净能力。

石油对海洋生物的影响包括由油的化学成分引起的毒害性和污染性两方面，同时还与生物系统的多样性，可变性及其对油污染的敏感性等复杂因素有关。

石油对海洋环境的损害程度并不完全取决于溢入海中的石油量，在对石油比较敏感的区域内，少量溢油的损害程度将大于荒凉岩石海岸上的大量溢油损害程度。

未经处理的平台生活污水排放入海后可以被水体净化而不构成污染，但平台集中的海域内无限制的排放就会造成海域内溶解氧减少，水质富营养化，微生物大量繁殖，严重时水体会变黑发臭。

1.2海洋环境保护法

（1）船舶防污染管理体制简介

联合目的国际海事组织（IMO）的宗旨是通过国际组织的活动促进海上安全和防止海洋污染。

为便于在防止船舶造成污染．消除环境污染及经济陪偿等保护海洋环境方面进行技术、法律和科学上的合作，IMO为各国政府提供了一个有效的机构。

IMO建立了由各国政府、联合国有关机构及机关、团体提名的专家组成的组织机构，主要有：

IM0海洋环境保护委员会（MEPC）

IM0海上安全委员会（MSC）

MSC下设的散装化学品分委会（BCH）

MSC下设的危险货物运输分委会（CDG）

IMO法律委员会（LEG）

《伦敦倾废公约》缔约国协商会议

放射性废物投置海洋的政府间专家小组

倾废科学专家组

其中，MEPC是IMO在保护海洋环境中的主要机构，对该组织的所有会员国开放。

其主要职责是审议本组织范围内的有关防止和控制船舶造成海洋污染的任何事宜，实施防止和控制船舶造成海洋污染公约和协议书，或者履行根据这些公约及协议书赋予该组织的职责。

IMO通过MEPC和其它专家机构的工作提出防止海洋污染的具体措施或建议，并制订必要的防污公约或协议书的草案，供各国政府派全权代表出席的外交大会讨论通过。

（2）环境法的实施

意识到保护整个人类环境特别是海洋环境的需要，认识到船舶故意、随意或意外排放油类和其他物质是造成污染的一项重要来源，各国为保护环境而缔结了各项国际防污公约和协议书。

IMO制定的国际防污公约有它的特殊性和重要性。

这是因为防止和控制船舶污染海洋不是一个国家或地域能完满解决的，必须制定国际性防污公约，该公约一经生效，对所有从事国际运输的船舶都有一定的约束力。

公约的缔约国可行使国家主权，拒绝不符合公约规定要求的船舶入港或采取其他措施。

《中华人民共和国民法通则》第142条规定：

中华人民共和国缔结或参加的国际条约同中华人民共和国的民事法律有不同规定的，适用于国际条约的规定，但中华人民共和国声明保留的条款除外。

这就是说，所有我国加入的国际防污公约或协议书，都构成我国防污公约的一部分。

据MEPC秘书处截至1992年1月的统计资料，IMO制定和管理的（行使秘书处职责的）关于防止船舶造成海洋污染的各种公约和协议书共有13个，其中已经生效的有8个，我国已先后加入的有6个，而适用范围最广，技术性最强，最复杂，影响最大的是《MARPOL73-78防污染公约》。

《1973年国际防止船舶造成污染公约》系由国际海事组织在1973年10月8日至11月2日召集的国际海洋污染会议通过。

协议书Ⅰ（关于涉及有害物质事故报告的规定）和Ⅱ（仲裁）在同一会议上通过。

随后该公约经过了国际海事组织在1978年2月6日至17日召开的国际油船安全和防污染会议（TSPP会议）通过的1978年协定书的修订。

经1978年协定书修订的该公约，称为《经1978年协定书修订的1973年国际防止船舶造成污染公约》，简称《73/78防污公约》。

中华人民共和国海上交通安全法规定了海事监管的主要对象和管理内容，明确了“船舶”是指各类排水或非排水船、筏、水上飞机、潜水器和移动式平台。

“设施”是指水上水下各种固定或浮动建筑，装置和固定平台。

“作业”是指在沿海水域调查，勘探，开采，测量，建筑、疏浚、爆破、救助、打捞、拖带、捕捞、养殖、装卸、科学实验和其他水上水下施工。

海上平台在勘探开发和生产过程中，不仅自身产生污染，开发勘探也产生污染，后者的污染程度会更严重、影响范围会更广。

因此，根据1990年国际有无防备反应与合作公约规定，应要求产生企业建设与污染风险相称的污染应急反应力量；企业在进行生产的过程中具备完善安全与防污管理体系必不可少。

就目前的海洋污染状况来看，减少各类海洋平台对环境的影响势在必行。

本设计针对海洋平台舱底水系统及生活污水系统对海洋环境产生污染的问题，对舱底水及生活污水的防污系统产生的污水进行全方位的处理，使之达到规范要求，减少甚至避免海洋污染。

2海洋工程的发展

2.1世界海洋钻井平台发展概况

世界现代石油工业最早诞生于美国，一个名为乔治·比尔斯的人于1855年请美国耶鲁大学西利曼教授对石油进行了化学分析，结果发现石油能够通过加热蒸馏分离成几个部分。

1858年比尔斯请德雷克上校带人打井，1859年8月27日获得了石油。

从此，利用钻井获取石油、利用蒸馏法炼制煤油的技术真正实现了工业化，使得现代石油工业的诞生。

随着人类对石油研究的不断深入，在20世纪，石油不仅成为现代社会最重要的能源材料，由其得到的各种各样的产品也已经深入到人们生活中的各个角落，因此被人们称为“黑色的金子”、“现代工业的血液”。

高额的石油利润极大的推动了石油勘探及开采活动的进行，除了陆地石油勘探外，对于海洋石油资源的开发也日益深入。

近海石油的勘探开发距今已有100多年。

1897年，在美国加州Summerland滩的潮汐地带上首先架起一座76.2米长的木架，将钻机置于上面进行打井，这就是世界上第一口海上钻井。

1920年委内瑞拉搭制了木制平台进行钻井。

1936年美国为了开发墨西哥湾陆上油田的延续部分，钻成功第一口海上油井并建造了木制结构生产平台，两年后，于1938年成功地开发了世界上第一个海洋油田。

第二次世界大战后，随着世界钢铁行业的发展，将木制结构平台改为钢管架平台。

1964～1966年英国、挪威在水深超过100米、浪高达到30米、最高风速160千米/小时、气温至零下且有浮冰的恶劣条件下，成功地开发了北海油田。

标志着人们开发海上油田的技术的成熟化。

目前已有80多个国家在近海开展石油商业活动，原油产量占世界石油总产量的30%左右。

1897年，在世界上第一口海上钻井的旁边，美国人威廉姆斯在同一个地方造了一座与海岸垂直的栈桥，并将钻机、井架等放在上面钻井。

由于栈桥与陆地相连，物资供应就方便多了。

而且钻机在栈桥上可以随意的浮动，从而一个栈桥可打多口井。

在海边搭架子，造栈桥基本上只能算是陆地的延伸，与陆地钻井没有多大的差别。

能否远离岸边在更深的海里钻井成为人们思索探究的一个问题。

1932年，美国得克萨斯公司造了一条钻井驳船“Mcbride”，上面放了几只锚，到路易斯安那州Plaquemines地区“Garden”岛湾中打井。

这是人类第一次进行“浮船钻井”，即这个驳船在平静的海面上漂浮着，用锚固定进行钻井。

但由于船上装了许多设备物资器材，在钻井的时候，该驳船就已经坐到海底了。

此后的较长时间，都一直用这样的方式进行钻探。

这就是第一艘坐底式钻井平台。

同年，该公司按设计意图建造了一条坐底式钻井驳船“Gilliasso”。

1933年这艘驳船在路易斯安那州Pelto湖打了“10号井”，钻井进尺5700英尺。

以后的许多年，各国也设计和制造了许多不同型号的坐底式钻井驳船，如1947年，johnhayward设计的一座“布勒道20号”，平台支撑件高出驳船20多米，平台上备有动力设备、泵等。

它的使用标志着现代海上钻井业的诞生。

多年后，滨海钻井承包商们认识到在40英尺或更深的水中工作，升降系统的造价比坐底式船要低得多，由于经济原因，自升式钻井平台开始兴起。

自升式钻井平台的腿是可以升降的，不钻井时，把腿升高，平台浮于水面，拖船把平台拖到工作区域，然后使腿下降伸到海底，再加压，平台升到一定高度，就脱离了潮、浪、涌的影响，得以钻井。

1954年，第一条自升式钻井船“迪龙一号”问世，12个圆柱形桩腿。

随后生产的几条自升式钻井平台，皆为多腿式。

但于1956年造的“斯考皮号”平台是第一座三腿式的自升式平台，用电动机驱动小齿轮沿桩腿上的齿条升降船体，桩腿为×架式。

1957年制造的“卡斯二号”是带有沉垫和4条圆柱形桩腿的平台。

随着钻井技术的提高，固定式平台也在发展。

在一个钻井平台上可以打许多口井而钻井平台不必移动，特别是近海开发井。

固定式平台就是建立永久性钻井平台，大都是钢结构，打桩，然后升出海面；也有些是水泥结构件。

至今工作水深最深的固定平台是“Cognac”，它能站立在路易斯安那州近海318米水深处工作。

1953年，由Cuss财团造成的“Submarex”钻井船是世界第一条钻井浮船。

1957年，“卡斯一号”钻井船改装完毕，长78米，宽12.5米，型深4.5米，吃水3米，总吨位3000吨，用6台锚机和6根钢缆把船系于浮筒上。

采用浮船钻井会带来一系列问题，如：

由于波浪、潮汐至少给船带来三种运动，即漂移、摇晃、上下升沉；钻头随时可能离开井底；泥浆返回漏失；钻遇高压油气大直径的导管伸缩运动而不能耐高压等等。

这样就需要把防喷器放到海底，首先使用简易的水下设备，从而把浮船钻井技术向前又推进了一步。

1962年，壳牌石油公司用世界上第一艘“碧水一号”半潜式钻井船钻井成功。

“碧水一号”原来是一条坐底式平台，工作水深23米。

当时为了减少移位时间，该公司在吃水12米的半潜状态下拖航。

在拖航过程中，发现此时平台稳定，可以钻井，于是受到了启示，后把该平台改装成半潜式钻井平台。

1964年7月，一条专门设计的半潜式平台“碧水二号”在加州开始投入使用。

第一条三角形的半潜式平台是1963年完工的“海洋钻工号”，第二条是1965年完工的“赛德柯135”。

随着资源的需求增大及海上钻井的不断发展，人类把目光移向更深的海域，于是半潜式钻井平台就充分显示出它的优越性。

在海况恶劣的北海，更是称雄，与之配套的水下钻井设备也有发展。

半潜式钻井平台的定位一般都是采用锚系定位，而深海则必须使用动力定位。

第一条动力定位船是“Cussl”，能在12000英尺水深处工作，获取600英尺的岩心。

以后出现了动力定位船“格洛玛·挑战者号”，它于1968年投入工作，一直用于大洋取心钻井。

世界上真正用于海上石油勘探的第一条动力定位船是1971年建成的“赛柯船445”钻井船，工作水深在动力定位时可达600米以上。

半潜式平台分为自航和非自航。

动力定位船所配套的水下设备是无导向绳的水下钻井设备。

后来，钻井平台又有新的型式出现。

如张力腿平台和“Spar”。