海洋工程

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海洋工程(Ocean Engineering)

　　海洋工程是指以開發、利用、保護、恢復海洋資源為目的，並且工程主體位於海岸線向海一側的新建、改建、擴建工程。

　　海洋工程具體包括：

　　(一)圍填海、海上堤壩工程；

　　(二)人工島、海上和海底物資儲藏設施、跨海橋梁、海底隧道工程；

　　(三)海底管道、海底電(光)纜工程；

　　(四)海洋礦產資源勘探開發及其附屬工程；

　　(五)海上潮汐電站、波浪電站、溫差電站等海洋能源開發利用工程；

　　(六)大型海水養殖場、人工魚礁工程；

　　(七)鹽田、海水淡化等海水綜合利用工程；

　　(八)海上娛樂及運動、景觀開發工程；

　　(九)國家海洋主管部門會同國務院環境保護主管部門規定的其他海洋工程。

　　就海洋工程的科研力量來說，我國現已有專門的海洋工程設計公司、研究所、大專院校及海洋工程國家試驗室等。多年來，在海洋環境及荷載、平臺結構響應分析、樁基分析、管道分析 管節點的應力與疲勞、海洋平臺用銅、海工結構的無損碴測等方面都取得了有成效的研究工作。隨著研究的深入，研究方向已顯示出以下特點：從平臺構件的研究向平臺整體分析的研究；從確定性的研究向可靠性的研究 從理想化的分析向計及構件缺陷的分析；從當前的甲白分忻向未來深水平臺的研究。例如，目前對固定式平臺整體的結構分析、可靠性分析、疲勞分析等都有了相當多的成果，計及撞測缺陷後考慮可靠度更新的平臺評估也進行了研究 為深海開采所用的海洋張力槌式平臺(TLP) 獨柱式平臺(SP)、浮式生產儲運系境(FPSO)及超大型浮式海洋結構物(VLFS)的研究也都有了進展。

　　80年代，由國家經委組織的“海上平臺管節點研究委員會”在國內對海洋平臺管節點的應力及痘勞進行了全面的研究。應用國產鋼材製造的管節點模型進行了系列疲勞試驗，據此製作了S-N曲線。對海洋石油開發影響深遠的我國863海洋高科技項目也已開始啟動。

　　21世紀時海洋世紀，海洋經濟也逐漸成為我國國民經濟新的增長點；隨著海洋產業的高速興起，海洋工程裝備已成為世界主要早換企業新的利潤增長點。《船舶工業調整振興規劃》明確要求加快自主創新，發展海工裝備，逐步擴大海工裝備的市場份額 海洋工程設備的結構特點決定了大多數產品都要在船廠建造，與商船相比，海洋工程設備市場規模和需求量的穩定性雖有不足，但由於建造技術要求高，價格昂貴，因此船廠收益率仍較高。從過去20年間世界造船業的發展看，無論是傳統的，還是後來興起的造船國家，無不重視海洋工程這一市場，我國這幾年海洋工程發展也很迅猛，通過研製或引進技術，建造了一些海洋工程裝備，如BINGO-9000型鑽井品太和30萬噸FPSO等；同時修理和改裝了一批海上鑽井和採油平臺，研究開發了7000米深潛器、水下勘測與測量裝備以及有關的材料和製造工藝等。上海外高橋造船公司還與2007年截獲了中海油3000米深水半潛式鑽井平臺建造的總包含合同。可以說，我國在海洋工程開發方面也已有了一定基礎，形成了一定的技術儲備和建造能力 新世紀以來，我國海洋工程裝備製造業抓住國內外市場機遇，取得了長足進步，為下一步的發展打下了良好基礎。目前在渤海灣地區、黃海沿海地區、長三角地區、珠三角地區，已經初步形成了一定規模的產業聚集區。目前我國海洋工程裝備製造業的年產值已接近300億人民幣，世界市場份額在7%左右。目前，我國已經積累了較為豐富的淺水油氣開發裝備的建造經驗，基本掌握了相關裝備的自主研發設計能力，併成功建造了多型深水海洋工程設備產品、自升式鑽井平臺以及三用工作船、半潛式自航工程船等海洋工程作業船和輔助船等，成為我國的優勢產品領域，多型自升式鑽井平臺已經實現了批量生產。海洋工程作業船和輔助船世界市場份額已經到達30%以上。

　　作為開發海洋資源的一種活動，海洋空間利用已有相當長的歷史，最早利用海面空間是兩千多年前的海上交通運輸。然而直到2O世紀60年代，由於海洋工程等技術的逐步提高，以及城市化、工業化的迅速發展，導致陸上用地日趨緊張，使人們更加重視海洋空間的利用。海洋空間資源的開發利用可分為幾個方面。第一、生活和生產空間；第二、海洋交通運輸；第三、儲藏和傾廢空間；第四、海底軍事基地。解決海洋空間利用的工程技術問題也是近年來海洋工程界研究的熱點。

　　(1)國外海洋石油工程裝置

　　至2004年底，國外已建成約25座世界上最先進的第五代半潛式鑽井平臺，鑽井的最大水深已超過3000m。張力腿平臺、SPAR平臺在國外已廣泛應用於深海油氣田開發。各種產品已逐漸形成系列，如半潛式平臺的“BINGO”系列、“GVA”系列等，張力腿平臺的“Seastar”系列、自升式平臺的“JU2000”系列(美國Friede&G01dman公司)和“CJ50”系列(荷蘭GUSTOMSC公司)等。20世紀80年代，中型自升式平臺的升降樁腿，已採用三角形、四方形截面的混凝土結構製成，能用於水深超過60m，並可減少波浪、潮流等外載荷的作用。繼自升式平臺之後又出現了半潛式鑽井平臺。1962年，美國建成“蘭水一號”半潛式鑽井平臺。

　　1979年2月24日，日本海洋鑽井公司在日本新泄省三島群寺泊町水深127.5m的海上油氣田，也採用了半潛式鑽井平臺“白龍五號”。據《Offshore》統計，截止2003年8月全世界投入運行和在建的FPSO為119艘。從現有的1l9艘FPSO分析：舊油船改裝65艘，占總數54.6% ；新建53艘，占44.5% ；1艘不詳。從現有119艘FPSO的DWT來看，5萬噸以下有12艘；5～10萬噸有21艘；10-15萬噸有38艘；15～20萬噸有11艘；20～25萬噸有3艘，25萬噸以上有24艘；另有10艘噸位不詳。其中20萬噸以上超大型FPSO占22.7%。據不完全統計(截止2003年9月底)，近年來世界船廠共接獲FPSO訂單11艘，20萬噸以上的就有4艘，占45%。近年來FPSO進一步向LPGFPS0、LNGFPS0、FSRU、FPDSO等形式發展。

　　(2)深海作業平臺

　　隨著海上油氣資源的開發不斷向深海發展以及其他深海資源開發的興起，深海作業平臺成為海洋工程界的熱點之一。即將投入使用的URSA張力腿平臺的工作水深將達1250米，然而這些深水平臺技術複雜，造價十分昂貴。因此，當前世界各國都致力於開發新型的深水平臺，以降低造價。這方面的研究工作，美國處於前列。例如，美國提出一種“新一代移動式海上鑽井裝置——帶可回收重力基礎的浮力腿平臺”的設計方案。該方案將甲板及上部設備支撐在一個很長的單圓柱浮力腿上。浮力腿則由八組系索固定於靠壓載控制的可回收的重力上。當一口井鑽井完畢後，重力基礎可用排除壓載的方法回收，整個結構可方便地移至另— 個井位。該結構具有良好的運動特性，建造簡單，移動性好，兼具柱型浮標(SPAR)與張力腿平臺的優點。該平臺工作水深為915米的方案不包括上部設備的總造價為7500萬-8500萬美元，遠低於同樣功能的其他形式的平臺。中船重工集團公司第七。二研究所、上海交通大學等單位對適用於深水的張力腿平臺和輕型張力腿平臺進行了理論分析和模型試驗，為深海平臺研究打下了一定的基礎，但研究工作遠未深入。

　　目前的油氣資源開發主要是在100多米水深的大陸架地區，隨著向深海的發展，深海仁業平臺必須提到議事日程上。