一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統的製作方法

2024-01-19 22:48:15 2

專利名稱：一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種深海鑽井和生產平臺系統，尤其是SPAR平臺的硬艙、軟艙和垂蕩板的設計。
技術背景石油作為一種戰略性資源，對推動國家發展有著至關重要的意義。近年來，我國對石油的需求快速增長，海洋油氣發展迅猛，淺海油氣資源的開發已日漸飽和，深海油氣的勘探開發由淺海向深海發展已成必然趨勢。SPAR平臺是海洋石油生產平臺的一種，它廣泛適用於從水深300米至水深3000米的深海，可以進行開採油氣、鑽修井、油氣處理、石油儲藏和裝卸等多種工作，具有良好的實用性和經濟性，在世界範圍內得到了廣泛的應用，被國際上公認為是下一代深水平臺的發展方向。目前SPAR平臺主要有三種形式Classic Spar (經典立柱平臺)、Truss Spar (桁架立柱平臺)和Cell Spar (管束式立柱平臺)，其中Truss Spar (桁架立柱平臺)具有造價便宜、減小垂蕩運動、降低拖曳載荷、減小渦激振蕩等優點，但在作業時，桁架結構、垂蕩板以及結構的連接結點都受到波浪的連續動力載荷，因此所受的節點疲勞應力大，易導致結構疲勞壽命降低。
發明內容本發明的目的在於克服現有SPAR平臺的缺陷，在吸收和融合現有SPAR平臺的設計特點的基礎上，硬艙採用立柱式設計，軟艙採用不對稱的艙室設計，垂蕩板採用箱體設計。改善了平臺的節點疲勞應力、運輸的穩性特性和建造難度，滿足了平臺運動性能穩性、 結構強度、疲勞壽命等相關要求。為達到以上目的，本發明採用的技術方案是一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統，具體包括頂部模塊、硬艙、中心井、桁架結構、軟艙、系泊索和TTR立管，其特徵為所述硬艙採用四立柱形式，硬艙上部通過甲板樁腿與頂部模塊連接，硬艙均布在中心井外側與中心井通過加強板筋結構和水平連接硬艙艙室連接，主要為平臺提供浮力；所述軟艙位於平臺底部，採用不對稱艙室設計，艙內壓載物為水或固體，保證平臺浮心高於重心；硬艙和軟艙通過桁架結構連接，所述桁架結構採用大直徑的四立柱形式，垂蕩板採用箱型設計；所述系泊索採用鏈_纜-鏈方式與硬艙外壁連接；所述TTR立管通過中心井深入油井；系泊索和TTR立管一起組成系泊系統。所述的頂部模塊為火炬臂、停機坪、起重機、生活樓，多層甲板。所述的硬艙包括甲板樁腿、四根立柱、側板、水平連接艙室、阻尼擋板、隔水艙壁， 主要由四根立柱和隔水艙壁組成的水密艙室和水平連接艙室組成，水密艙室可做壓載水艙和燃油艙，甲板樁腿安裝於四根立柱上部，四根立柱通過水平連接艙室圍繞中心井並與之相連，側板圍繞四根立柱的外部組合邊界與主體相連。[0009]所述的中心井包括中心井、加強板筋結構，中心井通過加強板筋結構與四根立柱相連，TTR立管縱向貫穿中心井深入油井。所述的桁架結構包括四根大直徑立柱、箱型垂蕩板，四根大直徑立柱連接硬艙底部和軟艙上部與箱型垂蕩板構成桁架結構，箱型垂蕩板水平連接於桁架結構上，沿垂線將桁架結構分為四個相同高度的間檔，四根立柱和箱型垂蕩板都為水密閉艙室，為平臺提供浮力。所述垂蕩板採用箱型設計，即由8個密閉艙室圍繞中心井組成。
所述的軟艙包括10個壓載艙和內部壓載物，其中下部8個壓載艙圍繞在中心井外圍，上部2個壓載艙與四根立柱之一相連接，內部壓載物為水或為固體。所述的系泊系統包括系泊索和TTR立管，系泊索一端連接硬艙外壁，一般布置在平臺的重心附近，另一端固定於海底，TTR立管縱向貫穿中心井深入油井，系泊索以鏈-纜_鏈的方式，與平臺連接處和固定於海底處採用尼龍纜，系泊索中間段採用鋼纜。本發明的有益效果是提供了一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統。硬艙採用四根立柱形式，同水平連接艙室連接主要為平臺提供浮力，與傳統SPAR平臺相比，加強了硬艙與中心井間的連接強度，減少了平臺所受的水平波浪力。中心井與立柱式硬艙底部連接，不僅為TTR立管提供保護，減少波浪與海流對TTR立管的衝擊力，也為平臺提供浮力。桁架結構採用大直徑四立柱形式，能夠降低與桁架結構相連的節點應力，垂蕩板的設計為箱型結構，降低了建造難度和維護難度，延長平臺的使用壽命，不僅為平臺垂蕩運動提供了阻尼，8個密閉艙室還為平臺提供浮力。軟艙採用不對稱結構，降低了平臺的重心，保證了平臺的重心在浮心之下，不僅能夠為平臺在海上生存和工作工況下提供裝載，還能為平臺在運輸過程中提供壓載和浮力，內部壓載物為水，改善了鐵礦石等壓載物不利裝卸和不便維修的情況。系泊索以鏈-纜-鏈的方式，與平臺連接處和固定於海底處採用尼龍纜，系泊索中間段採用鋼纜，中間採用鋼纜，系泊索限制平臺的漂移位移，保證平臺的正常工作和生存，TTR立管完成平臺的生產功能。整個平臺設計建造價格較傳統SPAR費用有所降低、建造難度低，減小平臺的垂蕩運動、拖曳載荷和渦激振蕩，改善平臺的節點疲勞應力、運輸船體的穩性特性，滿足平臺工作和生存工況下的穩性、具有良好的運動性能、結構強度、疲勞壽命等相關要求，有利於平臺安裝拖航。

圖1為本發明的結構示意圖。圖2、圖3為本發明硬艙示意圖。圖4為本發明軟艙的示意圖。圖5為本發明垂蕩板的示意圖。圖6為本發明平臺安裝拖航的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步描述。本發明總體結構如圖1所示，具體包括頂部模塊1、硬艙2、中心井7、桁架結構8、 軟艙9、系泊索10和TTR立管11，其特徵為所述硬艙2採用四立柱形式，硬艙2上部通過甲板樁腿12與頂部模塊1連接，硬艙2均布在中心井7外側，與中心井7通過加強板筋結構19和水平連接硬艙艙室18連接，主要為平臺提供浮力；所述軟艙9位於平臺底部，採用不對稱艙室設計，艙內壓載物為水或固體，保證平臺浮心高於重心；硬艙2和軟艙9通過桁架結構14連接，所述桁架結構14採用大直徑的四立柱形式，垂蕩板6採用箱型設計；所述系泊索10採用鏈-纜-鏈方式與硬艙2外壁連接；所述TTR立管11通過中心井7深入油井；系泊索10和TTR立管11 一起組成系泊系統。所述的頂部模塊1如圖1所示包括火炬臂、停機坪、起重機、生活樓，多層甲板。所述的硬艙2如圖2所示包括甲板樁腿12、四根立柱5、側板17、水平連接艙室 18、阻尼擋板13、隔水艙壁4，主要由四根立柱5和隔水艙壁4組成的水密艙室和水平連接艙室18組成，水密艙室可做壓載水艙和燃油艙，甲板樁腿12安裝於四根立柱5上部，四根立柱5通過水平連接艙室18圍繞中心井7並與之相連，側板17圍繞四根立柱5的外部組合邊界與主體相連。所述的中心井7如圖3所示包括中心井7、加強板筋結構19，中心井7通過加強板筋結構19與四根立柱5相連，TTR立管11縱向貫穿中心井7深入油井。所述的桁架結構14如圖1、圖4、圖5所示包括四根大直徑立柱8、箱型垂蕩板6， 四根大直徑立柱8連接硬艙2底部和軟艙9上部與箱型垂蕩板6構成桁架結構，箱型垂蕩板6水平連接於桁架結構14上，沿垂線將桁架結構14分為四個相同高度的間檔，四根立柱 8和箱型垂蕩板6都為水密閉艙室，為平臺提供浮力。所述垂蕩板6如圖1、圖4、圖5所示採用箱型設計，即由8個密閉艙室圍繞中心井7組成。所述的軟艙9如圖1、圖4所示包括10個壓載艙20和內部壓載物，其中下部8個壓載艙20圍繞在中心井7外圍，上部2個壓載艙20與四根立柱8之一相連接，內部壓載物為水，或為固體。所述的系泊系統如圖1所示包括系泊索10和TTR立管11，系泊索一端連接硬艙 2外壁，一般布置在平臺的重心附近，另一端固定於海底，TTR立管11縱向貫穿中心井7深入油井，系泊索10以鏈-纜-鏈的方式，與平臺連接處和固定於海底處採用尼龍纜，系泊索 10中間段採用鋼纜。本發明的有益效果是提供了一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統。硬艙2採用四根立柱5形式，同水平連接艙室18連接主要為平臺提供浮力，與傳統 SPAR平臺相比，加強了硬艙2與中心井7間的連接強度，減少了平臺所受的水平波浪力。中心井7與立柱式硬艙2底部連接，不僅為TTR立管11提供保護，減少波浪與海流對TTR立管 11的衝擊力，也為平臺提供浮力。桁架結構14採用大直徑四立柱形式，能夠降低與桁架結構14相連的節點應力，垂蕩板6的設計為箱型結構，降低了建造難度和維護難度，延長平臺的使用壽命，不僅為平臺垂蕩運動提供了阻尼，8個密閉艙室還為平臺提供浮力。軟艙9採用不對稱結構，降低了平臺的重心，保證了平臺的重心在浮心之下，不僅能夠為平臺在海上生存和工作工況下提供裝載，還能為平臺在運輸過程中提供壓載和浮力，內部壓載物為水， 改善了鐵礦石等壓載物不利裝卸和不便維修的情況。系泊索10以鏈-纜-鏈的方式，與平臺連接處和固定於海底處採用尼龍纜，系泊索中間段採用鋼纜，中間採用鋼纜，系泊索限制平臺的漂移位移，保證平臺的正常工作和生存，TTR立管11完成平臺的生產功能。整個平臺設計建造價格較傳統SPAR費用有所降低、建造難度低，減小平臺的垂蕩運動、拖曳載荷和渦激振蕩，改善平臺的節點疲勞應力、運輸船體的穩性特性，滿足平臺工作和生存工況下的穩性、具有良好的運動性能 、結構強度、疲勞壽命等相關要求，有利於平臺安裝拖航(如圖6 所示)。
權利要求1.一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統，具體包括頂部模塊(1)、 硬艙(2)、中心井(7)、桁架結構(8)、軟艙(9)、系泊索(10)和TTR立管(11)，其特徵為所述硬艙( 採用四立柱形式，硬艙( 上部通過甲板樁腿(1 與頂部模塊(1)連接，硬艙 (2)均布在中心井(7)外側，與中心井(7)通過加強板筋結構(19)和水平連接硬艙艙室 (18)連接，主要為平臺提供浮力；所述軟艙(9)位於平臺底部，採用不對稱艙室設計，艙內壓載物為水或固體，保證平臺浮心高於重心；硬艙( 和軟艙(9)通過桁架結構(14)連接， 所述桁架結構(14)採用大直徑的四立柱形式，垂蕩板(6)採用箱型設計；所述系泊索(10) 採用鏈-纜-鏈方式與硬艙⑵外壁連接；所述TTR立管(11)通過中心井(7)深入油井； 系泊索(10)和TTR立管(11) 一起組成系泊系統。
2.根據權利要求1所述的一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統，其特徵還在於所述的硬艙( 包括甲板樁腿(1 、四根立柱( 、側板(17)、水平連接艙室 (18)、阻尼擋板(13)、隔水艙壁G)，主要由四根立柱(5)和隔水艙壁(4)組成的水密艙室和水平連接艙室(18)組成，水密艙室可做壓載水艙和燃油艙，甲板樁腿(1 安裝於四根立柱(5)上部，四根立柱(5)通過水平連接艙室(18)圍繞中心井(7)並與之相連，側板(17) 圍繞四根立柱(5)的外部組合邊界與主體相連。
3.根據權利要求1所述的一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統，其特徵還在於所述的桁架結構(14)包括四根大直徑立柱(8)、箱型垂蕩板(6)，四根大直徑立柱(8)連接硬艙底部和軟艙上部構成桁架結構，箱型垂蕩板(6)水平連接於桁架結構上，沿垂線將桁架結構分為四個相同高度的間檔，四根立柱(8)和箱型垂蕩板(6)都為水密閉艙室，為平臺提供浮力。
4.根據權利要求1所述的一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統，其特徵還在於所述的垂蕩板(6)採用箱型設計，即由8個密閉艙室圍繞方形中心井(7)組成。
5.根據權利要求1所述的一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統，其特徵是所述的軟艙(9)包括10個壓載艙00)和內部壓載物，其中下部8個壓載艙00) 圍繞在中心井(7)外圍，上部2個壓載艙00)與四根立柱⑶之一相連接，內部壓載物為水或為固體。
6.根據權利要求1所述的一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統，其特徵還在於所述的系泊系統包括系泊索(10)和TTR立管(11)，系泊索一端連接硬艙(2) 外壁，一般布置在平臺的重心附近，另一端固定於海底，TTR立管(11)縱向貫穿中心井深入油井，系泊索( ο)以鏈-纜-鏈的方式，與平臺連接處和固定於海底處採用尼龍纜，系泊索中間段採用鋼纜。
專利摘要一種採用不對稱軟艙的箱型桁架式四立柱深水平臺系統屬於深海鑽井和生產平臺技術領域。包括頂部模塊、硬艙、中心井、桁架結構、軟艙、系泊索和TTR立管，其特徵為所述硬艙採用四立柱形式，硬艙上部通過甲板樁腿與頂部模塊連接，硬艙均布在中心井外側與中心井通過加強板筋結構和水平連接硬艙艙室連接；所述軟艙位於底部，採用不對稱艙室設計，艙內壓載物為水或固體；硬艙和軟艙通過桁架結構連接，所述桁架結構採用大直徑的四立柱形式，垂蕩板採用箱型設計；所述系泊索採用鏈-纜-鏈方式與硬艙外壁連接；所述TTR立管通過中心井深入油井；系泊索和TTR立管組成系泊系統。本系統建造成本低、難度低，穩性好，壽命長，便於安裝拖航。
文檔編號B63B35/44GK202063242SQ20112005597
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月7日 優先權日2011年3月7日
發明者李忠剛, 肖麗娜 申請人:中船重工船舶設計研究中心有限公司