一種高有效載荷比輕型半潛式生產平臺的製作方法

2023-06-02 18:59:11

本實用新型涉及海洋工程技術領域，具體而言，涉及一種高有效載荷比輕型半潛式生產平臺。

背景技術：

隨著人類開採海洋油氣規模的不斷擴大，海洋油氣勘探開發正逐步向較深的海域擴展。對於300米以上淺水區的油氣開發和生產，通常採用固定式平臺。水深從300米到1000米的海域一般定義為中深水海域，在此範圍全球有大量的中小型和邊際油氣田。而對於中深水區域的油氣開採和生產，一般需要採用浮式生產平臺。半潛式生產平臺作為典型的浮式平臺之一，已廣泛應用於海上石油開方和生產。常規設計的大型或中型半潛式生產平臺造價成本較高，對此類油氣田的開發不具備較好的經濟性。而由老舊的鑽井平臺改裝成的輕型半潛式生產平臺雖然具有較好的經濟性，但通常平臺結構複雜且壽命有限，無法滿足未來海上油氣田開發的需要。

浮式生產平臺一般由上部設施部分和下部浮體部分組成，其中上部設施的主要功能是油氣生產，下部浮體的主要功能是提供浮力和穩定性。有效載荷比是衡量浮式生產平臺的重要指標，定義為平臺的上部設施部分載荷重量與下部浮體部分重量之比。在滿足同樣作業功能條件下，通常有效載荷比越高，則表明浮式平臺的浮體效率越高，總體經濟性越好。目前採用常規設計的輕型半潛式生產平臺一般有效載荷比較低，經濟性無法滿足海上中深水邊際油氣田開發的需要。

綜上所述，有必要研發一種具有更好經濟性的高有效載荷比輕型半潛式生產平臺，從而滿足中深水邊際油氣田開發的需求。

技術實現要素：

為了克服現有半潛式生產平臺技術存在的問題，本實用新型提供一種具有較好經濟性的高有效載荷比輕型半潛式生產平臺，此平臺採用簡潔獨特的三立柱平臺浮體代替傳統的四立柱浮體，在結構的總縱強度方面具有顯著優勢，同時採用重量輕的桁架式雙層甲板結構以及三組系泊定位系統布置，使平臺的有效載荷比明顯提高，總成本降低，為中深水邊際油氣田的開發節省大量成本。

本實用新型由以下技術方案實現：

一種高有效載荷比輕型半潛式生產平臺，包括：三個首尾相接的矩形浮箱、與矩形浮箱連接的且彼此間隔開的三個立柱、設在三個所述立柱上端的桁架以及設在所述桁架上的甲板，三個所述矩形浮箱構造成中部具有三角形孔洞且整體為三角形結構，每個所述矩形浮箱和所述立柱為密封的中空結構，所述立柱設在相鄰的兩個矩形浮箱的連接處外側，在所述三角形孔洞中位於相鄰的兩個矩形浮箱的連接處設有蹼型角艙，所述甲板上設有輕型模塊鑽井、平臺定位系泊系統、油氣生產設施和生活設施，所述桁架通過斜撐與所述立柱連接。

所述平臺定位系泊系統包括三組系泊裝置，每個所述立柱上設有一組所述系泊裝置，所述系泊裝置包括位於立柱頂部的錨機、系泊纜以及與系泊纜匹配的導纜器，所述導纜器設在所述立柱的外側並臨近所述立柱的底端，所述系泊纜上端連接到所述錨機上並通過所述導纜器向下延伸。

每個所述立柱上設有一個所述錨機、三個所述導纜器以及分別與三個所述導纜器對應的系泊纜。

所述立柱包括主體段、位於主體段上端的上連接段和位於所述主體段下端的下連接段，所述上連接段和所述下連接段的徑向尺寸大於所述主體段的徑向尺寸。

進一步的,所述主體段、所述上連接段和所述下連接段的橫截面均為圓形。

進一步的,所述甲板為包含上層甲板和下層甲板的雙層結構。

進一步的,三個所述立柱等隔分布。

進一步的，所述立柱和水平浮箱為鋼結構件。

進一步的，所述立柱和浮箱內部形成有水密艙室。

本實用新型所述技術方案的有益效果在於：本實用新型採用的三立柱平臺浮體有效提高了載荷比；本實用新型提供的輕型半潛式生產平臺改善了半潛式生產平臺的經濟性，可為中深水邊際油氣田開發節省成本，且該半潛式生產平臺適用水深範圍廣，排水量小，可遷移性好，適合在中國南海等惡劣的海洋環境條件下進行鑽井和生產作業。

附圖說明

圖1是根據本實用新型的實施例的高有效載荷比輕型半潛式生產平臺結構示意圖。

圖2是根據本實用新型的實施例的高有效載荷比輕型半潛式生產平臺中立柱側視圖。

圖3是根據本實用新型的實施例的高有效載荷比輕型半潛式生產平臺中的蹼型角艙布置結構的俯視圖。

圖4是根據本實用新型的實施例的高有效載荷比輕型半潛式生產平臺側視圖。

圖中，10、立柱，11、矩形浮箱，12、蹼型角艙，13、上連接段，14、下連接段，15、主體段，20、桁架，21、輕型模塊鑽井，22、油氣生產設施和生活設施，23、斜撐，24、上層甲板，25、下層甲板，30、系泊纜，31導纜器。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施方式對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本實用新型，但並不用於限定本實用新型。

如圖1、圖3、圖4所示，高有效載荷比輕型半潛式生產平臺，包括：三個首尾相接的矩形浮箱11、與矩形浮箱11連接的且彼此間隔開的三個立柱10、設在三個立柱10上端的桁架20以及設在桁架20上的甲板，三個矩形浮箱11構造成中部具有三角形孔洞且整體為三角形結構，每個矩形浮箱11和立柱10為密封的中空結構，立柱10設在相鄰的兩個矩形浮箱11的連接處外側。

如圖3所示，在三角形孔洞中位於相鄰的兩個矩形浮箱11的連接處設有蹼型角艙12。

如圖4所示，甲板上設有輕型模塊鑽井21、平臺定位系泊系統、油氣生產設施和生活設施22，桁架20通過斜撐23與立柱10連接。

平臺定位系泊系統包括三組系泊裝置，每個立柱10上設有一組系泊裝置，系泊裝置包括位於立柱10頂部的錨機、系泊纜30以及與系泊纜30匹配的導纜器31，導纜器31設在立柱10的外側並臨近立柱10的底端，系泊纜30上端連接到錨機上並通過導纜器31向下延伸，每個立柱10上設有一個錨機、三個導纜器31以及分別與三個導纜器對應的系泊纜30。

如圖2所示，立柱10包括主體段15、位於主體段15上端的上連接段13和位於主體段15下端的下連接段14，上連接段13和下連接段14的徑向尺寸大於主體段15的徑向尺寸，且主體段15、上連接段13和下連接段14的橫截面均為圓形。

如圖1所示，甲板為包含上層甲板24和下層甲板25的雙層結構。

根據本實用新型的實施例的高有效載荷比輕型半潛式生產平臺，三個立柱10之間等隔分布，立柱10和矩形浮箱11為鋼結構件，內部形成有一定數量的水密艙室，用於滿足穩定性的要求。

本實用新型三個立柱浮體組合，在相同排水量和高度條件下，其總溼表面積A3與傳統四個垂直圓形立柱浮體組合總溼表面積A4相比要小13.4％，溼表面積比可以用公式計算

在單位溼表面積重量相同條件下，其浮體部分重量與傳統四個垂直圓形立柱浮體組合浮體部分重量相比要小13.4％。也就是說，在上部設施部分載荷重量相同的條件下，本實用新型三個柱浮體組合比傳統四個垂直圓形立柱浮體組合的有效載荷比要高13.4％。

立柱10的設計在垂向上呈三段式變截面設計，上連接段13和下連接段14比主體段15的半徑大，可為平臺提供足夠的穩性和儲備浮力，中間主體段15直徑較小，可有效的減小平臺的水線面面積，增大平臺的垂向運動自然周期，遠離波浪主能量區，從而改善平臺的運動性能。此外，本實用新型採用的立柱10還具有增大垂向附加質量和阻尼的作用，同樣具有增大垂向運動自然周期從而改善平臺運動性能的目的。

三個矩形浮箱11構造成中部具有三角形孔洞且整體為三角形結構，如圖3所示，在三角形孔洞中位於相鄰的兩個矩形浮箱11的連接處設有蹼型角艙12。

蹼型角艙12的結構設計，有效的增大了垂向運動的附加質量和阻尼，從而達到改善平臺垂向運動性能的目的；優化了水平浮箱和垂直立柱之間的節點連接設計，減小了節點設計的難度；優化了壓載艙的分布，提高了甲板可變載荷的承受能力。

高有效載荷比輕型半潛式生產平臺,具有可變吃水功能，在正常生產或鑽井條件下吃水深，增加浮力；在颱風條件下吃水減少，提高幹舷。平臺定位系泊系統為三組系泊纜布置，每組通常有三根系泊纜30,每根系泊纜30上端連接到位於平臺立柱10頂部的錨機上,通過在平臺立柱10外側並臨近立柱10的底端的導纜器31向下延伸,下端連接到位於海底的錨樁基礎。

本實用新型由於採用上述技術方案，改善了半潛式生產平臺的經濟性,提高了有效載荷比，可以為中深水邊際油氣田的開發節省大量成本。本實用新型提供的輕型半潛式平臺具有良好的穩定性和運動性能，適用水深範圍廣,排水量小，可遷移性好，適合在中國南海等惡劣的海洋環境條件下進行鑽井和生產作業。

本實用新型的描述是為了示例和描述起見而給出的，並不是無遺漏的或者將本實用新型限於所公開的形式。其中很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好地說明本實用新型的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本實用新型從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。