系泊系統的製作方法

2023-07-20 10:31:06 1

專利名稱：系泊系統的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及用於系泊例如位於海上的浮動船舶、平臺或鑽井架這樣的浮動結構的系統和方法。
本發明特別涉及一種用於可拆卸的系泊一個或多個鑽井架、平臺或其他浮動船舶的系泊系統，其作為在海上地點的更大型安裝工程的一部分。

背景技術：
系泊系統是已知的現有技術。WO 97/29943中，描述了一種系泊系統，其包括一具有星狀的繫船索，用於系泊單條船舶或系泊兩條或多條彼此相對應的船舶。在WO 97/29943裡描述的系泊系統具有一繫船索，所述繫船索由多個圍繞中心系泊位置間隔布置的錨連接形成。所述系統包括連接到不相鄰錨標上並與另外的船舶可連接的連接繩索，所述系統還包括可與另外的船舶連接的系泊繩索，用於把船舶保持在繫船索上。每條系泊繩索包括錨(相鄰錨連接上的)、錨索、錨標和船舶繩索。可替換的是，WO 97/29943裡描述的系統包括彼此連接的兩個繫船索，從而提供彼此相對應的兩條船舶的緊密有效的系泊。
美國專利No.4342277示出了一種用於在深水或淺水區錨定很多相互連接的系泊浮體的系統。該系統包括位於浮體下面的後張緊纜繩的網格和多條在網格與浮體的附加固定設備部分之間延伸的錨索。
美國專利No.5704307示出了一種繃腿船首系泊系統，其包括一位於海底的錨。一提升繩索固定在錨上並從錨向上延伸，一潛入水中的浮筒固定在從錨伸出的提升繩索的端部。
上述所有提到的現有技術方案的局限性在於即使船舶可以以可拆卸的方式連接到系泊系統，所有系泊結構仍舊依賴於向上延伸到海面的部件，在系泊系統被定位後，固定的位於海面或海面附近。
在WO 97/29943的系泊系統裡，平臺構成系泊網格的整體部分，意味著如果移動平臺，系泊網格將會至少部分塌陷並改變很多結構部件的形狀和位置。因此上述系泊網格不允許在不失去形態結構的情況下拆除所有的水面組件。一方面，保持在水面的系統部件可能形成不理想的阻礙。另一方面在一個水面部件也需要拆除的系統中，系泊系統改變了形狀和位置，因此使恢復其期望作業變的困難。
在US4342277中公開的用於浮動系泊的錨泊系統需要幾個在海面上的浮筒來保持完整性。如果這些水面浮筒被拆除，錨系統將會沉入海底並且很難重新裝配到原始的形狀。
因此需要一種更靈活的系泊系統，來提高水面船舶或類似結構的系泊的可預見性，並使得當沒有水面船舶或類似結構連接到系泊系統時減少阻礙或限制。
優選的，這樣的系泊系統應該可並通過這樣的方式在各種深度系泊多個平臺或船舶，即系泊能夠經受住通常在這樣的水域內這種系統上所產生的作用力。
在一些情形下，系泊系統應該能讓從淺水到深水的多個平臺或船舶基本系泊在彼此相對固定的位置，並不會在系統的任何部分產生額外的應力。
因此本發明的目的是提供一種系泊系統，其允許提高水面平臺或船舶移動的自由度，同時在考慮到海底地形和深度的情況下能可靠的把船舶或平臺系泊於系泊點或其附近的某個位置。


發明內容
為了實現前述目的，本發明一方面提供一種布置於水域內用於系泊多個水面或半潛船舶或平臺的系泊系統，其中人工海底網格被設計成網狀物結構並布置於水域的基本水平平面上。所述人工海底網格包括連接到所述船舶或平臺的裝置，並且用錨泊部件機械聯接到海底。
根據本發明的系泊系統的一個優選實施方式，所述網狀物結構包括任何數量的大致為矩形的分段，並相鄰布置。
在具有大致為矩形的分段的系泊網格的一優選實施方式中，所述分段由四個細長的系泊網格構件限定。
根據本發明的系泊系統的一個優選實施方式，所述人工海底網格包括第二連接裝置。所述第二連接裝置可選的連接到至少一個局部系泊繩索構件上，由此所述局部系泊繩索構件被保持在相對於所述系泊網格基本固定的位置上。
根據本發明的系泊系統的又一個優選實施方式，所述海底錨泊部件包括第三連接裝置。所述第三連接裝置可連接到基本上水平布置的人工海底網格上，由此所述系泊網格被錨定到海底。
本發明的第二方面是要提供一種用於海上多個水面或半潛船舶或平臺的系泊的系泊系統，所述系統包括多個局部系泊繩索構件，每個局部系泊繩索構件包括被可選的連接到所述船舶或平臺的第一連接裝置。所述系泊系統的特徵在於其包括以基本水平的方式布置於水域中的人工海底網格。所述人工海底網格也包括第二連接裝置，並可選的連接到至少一個局部系泊繩索構件上，由此一個局部系泊繩索構件被保持在相對於所述系泊網格基本固定的位置上。所述系泊網格利用錨泊部件錨定到海底。
根據本發明第二個方面的系泊系統的優選實施方式，海底錨泊部件包括第三連接裝置。所述第三連接裝置可連接到基本水平布置的人工海底，由此所述海底網格被錨定到海底。
根據本發明第二方面的系泊系統的又一個優選實施方式，所述第三連接裝置包括錨索部件，所述錨索部件具有兩個端部，所述錨索部件的第一端部可連接到所述錨泊部件而所述錨索部件的第二端部可連接到所述人工海底網格。
根據本發明第二方面的系泊系統的再一個優選實施方式，所述人工海底網格被布置成一個或多個大致為矩形形狀的網格分段，其中每個網格分段由四個連接的系泊網格構件構成。
本發明的第三方面提出了一種用於系泊海上的水面或半潛船舶或平臺的方法，該方法包括把人工海底網格錨定到海底的步驟，由此在所述人工海底網格設置了多個用於船舶或平臺的系泊部位。此外至少一個船舶或平臺被機械聯接或連接到至少一個所述系泊部位。



附圖1A-1B示出了根據用於容納多個平臺的本發明的系泊系統的一個優選實施方式，其中人工海底網格上的對角線繩索構件使用從平臺垂直往下延伸到對角線繩索構件上的局部系泊繩索連接到平臺上。
附圖2A-2B示出了根據本發明附圖1A-1B的系泊系統的一種形式，其中基本上水平的輔助繩索連接每個平臺中局部系泊繩索的相鄰端。
附圖3A-3B示出了根據本發明的系泊系統的一個優選實施方式，其中基本上水平布置的繩索構件相互連接以限定基本上水平布置的人工海底網格的矩形分段，並且局部系泊繩索連接在人工海底網格的這種矩形分段的角上。
附圖4A-4B示出了根據本發明的系泊系統的另一個優選實施方式，其中基本上水平布置的繩索構件相互連接，以限定基本上水平布置的人工海底網格的矩形分段，其中每條局部系泊繩索的一端連接到平臺上部的角上，例如上甲板，並且另一端連接到限定其中一個所述矩形分段的一條邊的繩索上。
附圖5A-5B示出了根據本發明的系泊系統的另一個優選實施方式，其中人工海底網格包括一矩形分段的網格，其中一個平臺被系泊到三三布局的矩形分段中的一部分內位於中間矩形中的矩形分段上。
附圖6示出了人工海底網格到海底的錨定，其中錨索部件從基本上水平的主網格向下延伸到海底的錨泊部件。
附圖7示出了人工海底網格的端部，其示出浮動形式的浮標的端部系泊單元如何連結到海床的錨泊部件上。

具體實施例方式 附圖1A和1B示出了根據本發明用於系泊海上的水面或半潛船舶或平臺1的系泊系統的一個優選實施方式。本說明書上下文中，術語海意指包括海洋環境和內陸鹽水或淡水湖或海灣環境。附圖1A示出了系泊系統中系泊點的全部設備，而附圖1B示出了附圖1A中系泊系統的一部分，雖然此處採用平臺這個術語，但是平臺可以等同於任何浮動結構，例如船舶、波能船、鑽井架或鑽探平臺這樣的自持式結構或更大的安裝工程的一部分，其安裝或試圖安裝在海上環境或海上場所，例如有關於海底下面的油氣層勘探，或有關於任何其他在水下環境的類似活動，不論在海上還是內陸。系泊繩索構件2的一端利用第一連接裝置3可連接地、優選以可拆除的方式連接到船舶或平臺，通常是連接到平臺的下甲板上。所述第一連接裝置3可以例如是鉤環和眼孔的配合形式，至少其中一個連接到平臺。任何本領域普通技術人員可以理解，鉤環和眼孔組合可以有多種不同的結構。取決於穩定性要求，所述系泊繩索構件2可以以某種結構可拆除的連接到平臺或鑽井架的另一層甲板上，或平臺上任何適於系泊鑽井架或船舶的位置。這裡描述的可連接到船舶或平臺的系泊繩索構件2被稱為局部系泊繩索構件2，表示它們相對於船舶或平臺1是局部的。可替換的，所述系泊繩索構件2可以被替換為基本上垂直布置的系泊繩索，其第一端可連接到人工海底網格4上而第二端部分可連接到類似於船舶或平臺的結構。
在另一端，平臺或船舶相反的一端，系泊繩索構件或系泊繩索可使用第二連接裝置5連接到人工海底網格4。所述第二連接裝置5適合於可拆除的把局部系泊繩索構件2的一端連接到人工海底網格4。所述第二連接裝置5例如可以是適當尺寸的鉤環和眼孔的配合形式。
關於局部系泊繩索構件2，可有兩種選擇。一種選擇是當連接到系泊系統時，平臺或船舶提供或裝有一套局部系泊繩索構件2。在這種選擇方案裡，當船舶或平臺大體在直立位置時，局部系泊繩索構件2被降低到海裡。當局部系泊繩索構件2的較低端到達人工海底網格4的基本上呈水平的繩索的深度時，局部系泊繩索構件2使用合適的聯接裝置，例如鉤環和眼孔的組合，在連接點處機械聯接到人工海底網格。
人工海底網格4包括位於水域20中成網狀布置的多條相互連接的繩索或鋼索。人工海底網格4通常適於形成一基本上水平的主網格，所述主網格包括多條繩索或鋼索，其形成與海面平行的基本上水平的面上的大致成矩形的分段的網格，當平臺或其他產生浮力的結構連接到主網格時，從而把網格拉住或保持在水中正常的位置。理論上，所述主網格適於布置在靠近或幾乎接近海底。當沒有浮力結構連接到主網格時，主網格通常會沉到海底，因而對在海面移動的水面船舶或水面鑽井架產生最小的阻礙。
所述第二連接裝置5確保局部系泊繩索構件2的一端布置在相對於系泊網格4基本上固定的位置。在圖1A和1B所示的本發明具體實施方式
中，局部系泊繩索構件2以基本垂直的方式布置於水中。此外，人工海底網格4大體以矩形形狀布置，其中每條錨索部件9連接於基本呈矩形的人工海底網格部分的一個對應角上。所述人工海底網格包括在人工海底網格4的基本上呈矩形形狀部分的相對角之間延伸的對角線繩索。局部系泊繩索構件2或系泊繩索在沿人工海底網格的對角線繩索的某個位置上可能以可拆除的方式連接到人工海底網格4上。因此第二連接裝置也可以是與局部系泊繩索構件2末端一體的部分，與系泊網格4一體的部分，或兩者都是。
海底錨泊部件6安置在海底8的裡面或上面，採用第三連接裝置7，可以是錨索部件9，可能以可拆除的方式連接到人工海底網格4。第一連接裝置3可以例如是鉤環和眼孔的配合形式。此外，第三連接裝置7適用於把人工海底網格4連接到海底錨索部件6。如果第三連接裝置7包括錨索部件9，所述錨索部件9的一端將會連接到人工海底網格4，而相反的一端將被連接到海底錨泊部件6。
第三連接裝置7可以認為是和系泊網格4一體的部分，和海底錨泊部件6一體的部分，和錨索部件9一體的部分，或上述的組合。
附圖2A和2B示出了根據本發明的系泊系統的一個可替換的實施方式，其中附加輔助水平繩索或部件16連接於一對相鄰的第二連接裝置5之間，因而形成基本上水平的人工海底網格4的附加支持部件。與附圖1A和1B一樣，附圖2A顯示了設有連接於所有系泊位置的平臺的完整系泊系統，而附圖2B示出了附圖2A中系泊系統的一部分。
附圖3A和3B示出了根據本發明用於系泊海上的水面或半潛船舶或平臺的系泊系統的再一個可替換的實施方式。再一次，如附圖1A和1B一樣，附圖3A顯示了設有連接於所有系泊位置的平臺的完整系泊系統，而附圖3B示出了附圖3A中系泊系統的一部分。
在這個示例中，人工海底網格4也以大致為矩形分段的形狀基本上水平的布置在水裡。在局部系泊繩索部件2和錨索部件9都以可拆除的方式連接在人工海底網格4的大致為矩形的分段的每個角上。因此第二連接裝置5和第三連接裝置7兩者都至少部分位於人工海底網格4的角上，並且可以組合成布置在人工海底網格4的每個角上的單個連接裝置。在本發明的各種實施方式中，人工海底網格的繩索、局部系泊繩索和錨索可以是尼龍繩的類型，其他類型的繩索對於人和本領域普通技術人員來說是可以想到的，目前由DSM Dyneema提供的高韌性纖維是一種選擇。發明者已經發現尼龍繩的彈性為整個系泊結構提供了良好的穩定性。
附圖4A和4B示出了根據本發明用於系泊海上的水面或半潛船舶或平臺的系泊系統的再一個可替換的實施方式。再一次，如附圖1A和1B一樣，附圖4A顯示了設有連接於所有系泊位置的平臺的完整系泊系統，而附圖4B示出了附圖4A中系泊系統的一部分。在這個實施方式中，人工海底網格4包括第一組以在一個方向上均勻隔開的方式布置的平行繩索和第二組以在另一個方向上均勻隔開的方式布置的平行繩索。優選的，第二組繩索垂直於第一組繩索，這樣構成了網格裡的一組矩形分段，一個方向的繩索與另一個方向的繩索交錯的地方構成了矩形分段的角。在這個實施方式中，局部系泊繩索2連接到矩形分段的相鄰兩個角之間的某處，優選的大概在繩索的兩個相鄰交叉點的中間。用這種方式，平臺或船舶可被大致放置在兩條正交繩索的交叉點的正上方，同時四條一組的局部系泊繩索2被連接到平臺上，從平臺沿不同的方向延伸並連接到連接於由網格組成的矩形的兩個角之間的繩索。
本發明示出的各種實施方式揭示了系泊系統的結構，其中局部系泊繩索部件2有效的阻止平臺或船舶1漂離，也就是平臺被保持在預定的空間裡，同時仍然允許平臺或船舶1的一階移動。
如附圖1A、1B、2A、2B、3A、3C、4A、4B所示的本發明的實施方式中，人工海底網格4的每個網格分段具有有效的一個平臺或船舶1。由於平臺或船舶1佔據的海面空間比每個網格分段的表面積小，平臺或船舶1可以設置為在平臺或船舶1之間確保足夠的安全距離。
在一個可替換的具體實施方式
中，可以保證平臺或船舶之間的更大安全距離。在附圖5A和5B所示的根據本發明的系泊系統的一個可替換的實施方式中，人工海底網格4被布置成大致為矩形分段的網格，其中繩索以這樣的方式沿矩形分段的每組對角線布置每個矩形分段被分割成四個三角形的子分段。
每個相鄰分段的3×3組合限定一個平臺或船舶的連接點，其中平臺或船舶可以連接到每個3×3組合的角或中心分段。當平臺或船舶1連接到3×3組裝的分段的中心分段的同時，剩餘分段是自由的，就是說他們沒有平臺或船舶與之連接，平臺或船舶1從自由分段獲得間隔。
附圖6示出了人工海底網格4的每個大致為矩形的分段如何使用至少一個錨索部件9n，m以可拆除的方式連接到至少一個海底錨泊部件6n，m(n，m＝1，2，3，或4)，例如連接到分段的每個角。取決於地麵條件，用來把系泊系統固定到海底的海底錨6n，m可以是吸力錨、混凝土錨或幾種錨類型的組合。如美國專利申請號No.2005201835提到的，使用密閉的沉箱、樁和重力地基(巨大壓載填充的平板狀鋼結構或加強混凝土結構)作為海底錨或地基是已知的。然而，當海底的土壤條件允許時，錨和地基結構優選埋入海底，或者是通過中空錨的內部排空把其豎直安置在海底上，其開口端擱置在海底上，也可以通過機械驅動錨入海底，例如使用振動機械裝置或反覆使用錘子(「打樁」技術)。在很深的海中由於海地土壤條件通常是軟的因此優選使用中空錨。
人工海底網格4可以描述成基本上水平面布置的網狀物結構，實踐中，這個水平面基本上與海面基本平行的設置在水面下的某個特定深度。網狀物由第一組在一個方向上平行布置的細長的主網格部件14n和第二組同樣也被平行布置的細長的主網格部件15n交錯而構成，第一和第二組主網格部件布置在基本上同一個水平面中。通常主網格部件可能以可拆除的方式相互連接在交叉點上。在網狀物的邊上，主網格部件向網狀物外延伸出一定距離並且繼續向外向下伸向海底錨，或者一直向外向下延伸到海底錨的位置。即使圖示的是一定的理想條件，其中海底是近乎平坦的，該系統也適於在不規則的海底的地方使用，例如，在橫跨人工海底網格4區域的不同深度。這種情況下，為了適應不同深度，繩索的長度必須針對每個錨泊部件6單獨調整。
根據本發明的人工海底網格4成為系泊系統的一部分使得把多個平臺/船舶/鑽井架/鑽井臺1連接到同一個人工海底網格4上變的可能。使人工海底網格4的矩形分段具有合適的尺寸並且避免佔用人工海底網格4的全部矩形分段，當系統被安裝在海上地點後允許在任何時候，置換任何連接在人工海底網格4上的平臺/船舶/鑽井架/鑽井臺變為可能。人工海底網格4確保每個單獨的平臺/鑽井架1被保持在一個位置並且保持與其他平臺/鑽井架1的位置的安全距離。
附圖1A、1B、2A、2B、3A、3C、4A、4B示出了終端系泊網格部件12如何從人工海底網格4的主要部分向外延伸。附圖7示出了終端系泊網格部件12如何延伸出並連接到終端系泊單元10和終端系泊錨11。終端系泊網格部件12通常是繩索或鏈。終端系泊網格部件12通常經由終端單元連接繩索13連接到終端系泊單元10。
附圖7示出了使用浮力平臺或船舶作為終端系泊單元10的典型終端系泊結構。作為替換，終端系泊單元可以是安裝在海底的塔結構或支撐框架。每個終端系泊單元10經由終端單元連接繩索13以可拆除的方式連接到終端系泊網格部件12。
更詳細的，使用四條終端單元連接繩索13將每個終端系泊單元10連接到終端系泊網格部件12，每條繩索13一端連接到平臺1，另一端連接到終端系泊網格部件12。終端系泊網格部件12一端連接到可以是傳統類型的錨11，同時另一端連接到人工海底網格4。錨11的選擇和設計依賴於當地海床的條件並通常在為特定的地點做詳細設計的過程中被確定。
優選的，終端系泊單元10可以是浮筒或海下塔狀物的形式，但也可以是具備一定浮力的半潛單元的形式。
終端系泊單元或平臺10確保整個系泊系統被保持在位置上。終端系泊單元10也確保主網格的水平力以可控的方式傳遞到海床。
根據本發明的系泊系統的結構，在很大程度上，靜態力和準靜態力以平衡的方式被傳遞到網格邊的錨上並經由繩索和/或鏈傳遞到海底錨。發明者做的模擬已經顯示這種結構系統的平臺/鑽井架之間的相對運動在很大程度上是脫開的，因而減小了瞬間負載的風險。
根據本發明的系泊系統為平臺、鑽井架或類似結構提供了多個相鄰並且類似的連接位置。連接位置，即錨定的位置，通過人工海底網格的布置預先確定。因此，根據本發明的系泊系統為操作者提供了在多個不同的位置定位平臺的可能，其中在每個位置連接以基本上相同的方式進行。通過這種方式當系泊系統布置完後也可以避免使用多種不同類型的錨。
通過提供合適長度的局部系泊繩索部件2和錨索部件9，根據本發明的系泊系統可以和它的人工海底網格一起被布置在海底和海面之間的任何深度。
進一步，根據本發明的系泊系統特別好的適於定位多個具有由波力驅動的發電機的動力平臺。在這種動力系統中，特別有利於移除任何數量的平臺，例如為了維修的目的，同時保持水面的船舶或結構移動的最適宜的自由度。
本發明適用於海上油氣勘探和相關安裝工程領域內的應用。然而，本發明也能用於安全地布置多個海上基地浮動風車，或同樣很好的用於固定海上的養魚場安裝工程。
權利要求
1、布置在水域中用於系泊多個水面或半潛船舶或平臺(1)的系泊系統，其特徵在於被設計成類似網狀物結構的人工海底網格(4)被布置在水域(20)中基本成水平的面上，所述人工海底網格包括連接到所述船舶或平臺的裝置(2，3)，並且
-所述人工海底網格(4)使用錨泊部件(9，6)被機械的聯接到海底(8)。
2、如權利要求1的系泊系統，其中所述類似網狀物結構(4)包括任何數量的大致為矩形的、相連布置的分段(4N)。
3、如權利要求2的系泊網格，其中所述分段(4N)由四條細長的系泊網格部件(14N，15N)限定。
4、如權利要求1的系泊系統，其中人工海底網格(4)包括第二連接裝置(5)，所述第二連接裝置選擇性的連接到至少一個局部系泊繩索部件(2)，由此所述局部系泊繩索部件被保持在相對於所述系泊網格(4)基本固定的位置上。
5、如前面任何一項權利要求的系泊系統，其中所述海底錨泊部件(6)包括第三連接裝置(7)，所述第三連接裝置可連接到基本上水平布置的人工海底網格(4)上，由此所述系泊網格(4)被錨定到海底(8)。
6、用於系泊多個海上的水面或半潛船舶或平臺(1)的系泊系統，包括多個局部系泊繩索部件(2)，每個系泊繩索部件(2)包括第一連接裝置(3)，所述第一連接裝置選擇性的連接到所述船舶或平臺(1)，其特徵在於人工海底網格(4)以基本成水平的方式布置在水域(20)中，所述人工海底網格(4)包括第二連接裝置(5)，所述第二連接裝置(5)選擇性的連接到至少其中一個所述局部系泊繩索部件(2)，由此所述其中一個局部系泊繩索部件(2)被保持在相對於所述人工海底網格(4)基本固定的位置上，並且所述系泊網格(4)使用錨泊部件(6)可被錨定到海底。
7、如權利要求6的系泊系統，其中所述海底錨泊部件(6)包括第三連接裝置(7)，所述第三連接裝置可連接到基本上水平布置的人工海底網格(4)，由此所述系泊網格(4)被錨定到海底(8)。
8、如權利要求6的系泊系統，其中所述第三連接裝置(7)包括錨索部件(9)，所述錨索部件(9)有兩個端部，所述錨索部件的第一端部可連接到所述錨泊部件(6)，而所述錨索部件的第二端部可連接到所述人工海底網格(4)。
9、如權利要求6的系泊系統，其中所述人工海底網格(4)被布置為一個或多個大致為矩形形狀的網格分段(4N)，其中每個網格分段(4N)由四條連接系泊網格部件(14N，15N)構成。
10、系泊海上的水面或半潛船舶或平臺(1)的方法，包括如下步驟把人工海底網格(4)錨定到海底，該人工海底網格設置多個用於船舶或平臺的系泊部位，並且
-把至少一個船舶或平臺(1)機械的聯接到至少一個所述系泊部位。
全文摘要
布置在水域中用於系泊多個水面或半潛船舶或平臺的系泊系統，具有設計為類似網狀物結構並布置在水域中基本成水平的面上的人工海底網格。人工海底網格包括連接到所述船舶或平臺的裝置，並且使用錨泊部件機械的聯接到海底。
文檔編號B63B21/50GK101400568SQ200780003207
公開日2009年4月1日 申請日期2007年1月12日 優先權日2006年1月16日
發明者H·奧伊加登, K·C·斯特羅姆森, F·奧爾森 申請人:福博克斯公司