一種深吃水桁架立柱組合式平臺的製作方法
2023-05-24 11:55:21 1
專利名稱：一種深吃水桁架立柱組合式平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種浮式採油平臺，特別是關於一種用於深水海洋油氣開發且具有無條件穩性的深吃水桁架立柱組合式平臺。
背景技術：
隨著海洋油氣開發向深水進軍，傳統的固定式採油平臺已不能滿足海洋深水油氣 開發的需要，浮式採油平臺成為目前海洋深水油氣開發的主要裝備。近年來，產生了多種用 於海洋深水油氣開發的浮式採油平臺，廣泛應用於世界各地的深水油氣田開發，例如半潛 式平臺、深吃水單柱式平臺和張力腿平臺。上述每種平臺都有其優缺點半潛式平臺其垂蕩 運動性能較差，用於作為深水油氣開發生產平臺時必須採用溼式採油樹，而溼式採油樹技 術複雜、價格昂貴；深吃水單柱式平臺具有良好的運動性能，可使用乾式採油樹，但其具有 上部甲板面積小、設計難度大、油氣處理設施布置困難等缺點；張力腿平臺同樣具有良好的 運動性能，但由於其使用張力腿同海底基礎連接，其造價隨水深增加而迅速增加。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種具有無條件穩性，可採用乾式採油樹，具有較大甲板面積，且造價對水深增加不敏感的深吃水桁架立柱組合式平臺。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其 特徵在於它包括一個正多邊形或近似正多邊形的環形壓載艙，若干根位於所述環形壓載 艙角點處的豎直立柱和一個位於所述立柱頂部的鑽機及油氣處理模塊；所述環形壓載艙採 用永久固定壓載方式，艙內填充重物，保證平臺的浮心高於重心；所述立柱下部與所述環形 壓載艙連為一體，所述立柱上部為圓柱或近圓柱殼體結構，所述立柱下部採用桁架結構，且 相鄰兩所述立柱中部採用為平臺提供足夠浮力的浮箱結構相連接；每根所述立柱上均設置 有一組系泊纜，並採用傳統錨固方式將所述系泊纜連接到海底錨點。所述環形壓載艙的中間下部設置有與其連為一體的大垂蕩板，且所述大垂蕩板中 間開孔，使連通所述鑽機及油氣處理模塊的油氣生產立管/鑽井立管從中穿過；所述桁架 結構中布置至少2層小垂蕩板，且每層所述小垂蕩板位於所述桁架結構連接節點處，所述 大垂蕩板與所述小垂蕩板組成抑制垂蕩結構。每根所述立柱的殼體結構側面布置有螺旋形側板，每根所述立柱的殼體結構內部 空間被分割為多個水密艙室。所述浮箱結構為寬大箱形結構，其尖角處倒圓角，所述浮箱結構的寬度至少為所 述立柱直徑的2/3，且所述浮箱結構內設置有兩道中縱水密艙壁將所述浮箱結構的內部空 間分為三部分，兩道所述中縱水密艙壁之間的空間設人行通道，兩道所述中縱水密艙壁外 側的空間被分為多個水密艙室。所述系泊纜採用傳統錨鏈方式、錨鏈_纜_錨鏈組合方式或全尼龍纜方式。本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明的環形壓載艙採用永久固定壓載方式，艙內填充鐵礦砂或其它重物，以保證平臺在任何時刻浮心高於重心，從而使平臺在服役期間保持較深的吃水狀態，不僅實現了平臺在海洋環境中的無條件穩定，而且保證了平臺的穩性和耐波性滿足使用要求。同時，本發明的吃水深度較傳統深吃水單柱式平臺小，可有效降低平臺建造、運輸以及安裝難度；本發明平臺立柱直徑較傳統半潛平臺立柱小，可有效減少作用於平臺的表面波浪載荷。2、本發明的立柱下部與環形壓載艙連為一體，相鄰兩立柱中部採用浮箱結構相連接，浮箱結構既能作為平臺整體支撐結構，也為平臺提供足夠的浮力，同時還可以使環形壓載艙、立柱及中部浮箱結構成為一個整體結構，從而提高平臺整體強度，可有效抵抗作用於平臺的環境載荷，將單根立柱遭受的載荷傳遞給 平臺整體結構。同時，環形壓載艙和浮箱結構可有效傳遞由于波浪和平臺不平衡裝載所造成的各立柱之間的相互作用力，因此平臺具有很好的整體結構剛度和強度，可有效降低平臺遭受環境載荷條件下連接節點的疲勞熱點應力，改善平臺整體結構的疲勞壽命，提高平臺適應惡劣海洋環境的能力。3、本發明的立柱上部為圓柱或近圓柱殼體結構，可有效減小波浪對平臺的拖曳力。每根立柱上布置螺旋形側板，以有效抑制海流所造成的平臺渦激響應。立柱下部採用桁架結構，可有效減小平臺遭受的環境載荷，減輕平臺重量、降低平臺造價。4、本發明的環形壓載艙的中間下部設置有與其連為一體的大垂蕩板，桁架結構中布置至少2層小垂蕩板，且每層小垂蕩板位於桁架結構連接節點處，大垂蕩板與小垂蕩板組成平臺的抑制垂蕩結構，可有效增加平臺垂蕩附加質量和垂蕩阻尼，改善平臺的垂蕩運動性能，從而使平臺可使用乾式採油樹進行油氣開採。5、本發明的浮箱結構為寬大箱形結構，其尖角處倒圓角，以減小波浪的拖曳力。浮箱結構內設置兩道中縱水密艙壁將其內部空間分為三部分，保證浮箱結構受損後的結構冗餘度，以確保平臺安全。兩道中縱水密艙壁之間的空間設人行通道，可使平臺操作人員到達以便檢修。兩道中縱水密艙壁外側的空間被分為多個水密艙室，可用做燃油/淡水艙、設備艙和可調壓載水艙。6、本發明採用多點錨泊定位方式定位，其造價對水深增加不敏感，可應用於深水和超深水海洋油氣開發。當平臺需要移位時，可採用傳統方式將系泊纜收起，將平臺轉運至其它地點就位，可節約投資，提高經濟效益。7、本發明由於採用多立柱結構，上部鑽機及油氣處理模塊甲板面積大，可使上部油氣處理設施布置更加優化，提高平臺作業效率和上部設施布置的安全性。8、本發明平臺在海洋環境中垂蕩運動幅值小，採油樹可放置於平臺甲板上，從而實現乾式採油，大大降低採油作業成本；同時，根據油田開發模式的需要，本發明平臺也可採用水下井口、立管回接於平臺的溼式採油方式，或者對於油田不同油井採用乾式或溼式採油的乾濕組合式採油方式。綜上所述，本發明平臺運動性能優良，具有無條件穩定性，適應作業水深範圍廣，整體結構強度好，重量輕，建造成本低，可應用於惡劣海洋環境條件下的深水油氣開發。
圖1是本發明四立柱平臺的整體結構示意2是本發明四立柱平臺環形壓載艙的結構示意3是本發明立柱的結構示意4是本發明四立柱平臺浮箱結構的結構示意5是本發明浮箱結構的橫截面示意6是本發明三立柱平臺的結構示意圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。如圖1所示，本發明包括一個方形或近似方形的環形壓載艙1、四根位於環形壓載艙1角點處的豎直立柱2、四個位於立柱2中部位置處的浮箱結構3和一個位於立柱2頂部 的鑽機及油氣處理模塊4。如圖2所示，環形壓載艙1採用永久固定壓載方式，艙內填充鐵礦砂或其它重物， 以保證平臺在任何時刻浮心高於重心，從而使平臺在服役期間保持較深的吃水狀態，不僅 實現了平臺在海洋環境中的無條件穩定，而且保證了平臺的穩性和耐波性滿足使用要求。 環形壓載艙1的中間下部設置有與其連為一體的大垂蕩板11，大垂蕩板11中間開孔，使連 通鑽機及油氣處理模塊4的油氣生產立管/鑽井立管5從中穿過，並可為立管5提供橫向 支撐。如圖1、圖3所示，立柱2下部與環形壓載艙1連為一體，立柱2上部為圓柱或近 圓柱殼體結構21，可有效減小波浪對平臺的拖曳力。每根立柱2的殼體結構21側面布置 有螺旋形側板22，以有效抑制海流所造成的平臺渦激響應；每根立柱2的殼體結構21內部 空間被分割為多個水密艙室(圖中未示出)，用於存放鑽井液、錨鏈等，並為平臺提供浮力。 立柱2下部採用桁架結構23，且桁架結構23中布置有至少2層小垂蕩板24，每層小垂蕩板 24位於桁架結構23連接節點處。桁架結構23可有效減小平臺遭受的環境載荷，減輕平臺 重量、降低平臺造價。小垂蕩板24和環形壓載艙1中的大垂蕩板11組成平臺的抑制垂蕩 結構，可有效增加平臺垂蕩附加質量和垂蕩阻尼，改善平臺的垂蕩運動性能。如圖4、圖5所示，相鄰兩立柱2中部採用浮箱結構3相連接，浮箱結構3為寬大 箱形結構，其尖角處倒圓角，以減小波浪的拖曳力。浮箱結構3的寬度至少為立柱2直徑的 2/3，且浮箱結構3內設置有兩道中縱水密艙壁31將其內部空間分為三部分，保證浮箱結構 3受損後的結構冗餘度，以確保平臺安全。兩道中縱水密艙壁31之間的空間設人行通道32， 可使平臺操作人員到達以便檢修。兩道中縱水密艙壁31外側的空間被分為多個水密艙室 33，可用做燃油/淡水艙、設備艙和可調壓載水艙。浮箱結構3既能作為平臺整體支撐結構， 也為平臺提供浮力，同時還可以使環形壓載艙1、立柱2及中部浮箱結構3成為一個整體結 構，從而提高平臺整體強度，可有效抵抗作用於平臺的環境載荷，將單根立柱2遭受的載荷 傳遞給平臺整體結構。如圖1所示，本發明採用多點錨泊定位方式定位，每根立柱2上均設置有一組系泊 纜6，並採用傳統錨固方式將系泊纜6連接到海底錨點。系泊纜6可採用傳統錨鏈方式、錨 鏈-纜_錨鏈組合方式或全尼龍纜方式。當平臺需要移位時，可採用傳統方式將系泊纜6 收起，將平臺轉運的其它地點就位，可節約投資，提高經濟效益。上述實施例中，環形壓載艙也可以採用四邊以上的多邊形或三角形(如圖6所 示)，多立柱或三立柱平臺的整體結構與四立柱平臺的結構相似，只是立柱2、浮箱結構3和 系泊纜6的數量相應增加，故不再贅述。上述實施例中，鑽機及油氣處理模塊4根據油田開發模式的不同，選用現有技術 中的常規鑽機和油氣處理設施進行設備配置，可大大降低本發明應用的技術風險。本發明僅以上述實施例進行說明，各部件的結構、設置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本發明的保護範圍之外。
權利要求
一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特徵在於它包括一個正多邊形或近似正多邊形的環形壓載艙，若干根位於所述環形壓載艙角點處的豎直立柱和一個位於所述立柱頂部的鑽機及油氣處理模塊；所述環形壓載艙採用永久固定壓載方式，艙內填充重物，保證平臺的浮心高於重心；所述立柱下部與所述環形壓載艙連為一體，所述立柱上部為圓柱或近圓柱殼體結構，所述立柱下部採用桁架結構，且相鄰兩所述立柱中部採用為平臺提供足夠浮力的浮箱結構相連接；每根所述立柱上均設置有一組系泊纜，並採用傳統錨固方式將所述系泊纜連接到海底錨點。
2.如權利要求1所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特徵在於所述環形壓載 艙的中間下部設置有與其連為一體的大垂蕩板，且所述大垂蕩板中間開孔，使連通所述鑽 機及油氣處理模塊的油氣生產立管/鑽井立管從中穿過；所述桁架結構中布置至少2層小 垂蕩板，且每層所述小垂蕩板位於所述桁架結構連接節點處，所述大垂蕩板與所述小垂蕩 板組成抑制垂蕩結構。
3.如權利要求1所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特徵在於每根所述立柱 的殼體結構側面布置有螺旋形側板，每根所述立柱的殼體結構內部空間被分割為多個水密 艙室。
4.如權利要求2所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特徵在於每根所述立柱 的殼體結構側面布置有螺旋形側板，每根所述立柱的殼體結構內部空間被分割為多個水密艙室。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特徵在於 所述浮箱結構為寬大箱形結構，其尖角處倒圓角，所述浮箱結構的寬度至少為所述立柱直 徑的2/3，且所述浮箱結構內設置有兩道中縱水密艙壁將所述浮箱結構的內部空間分為三 部分，兩道所述中縱水密艙壁之間的空間設人行通道，兩道所述中縱水密艙壁外側的空間 被分為多個水密艙室。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特徵在於 所述系泊纜採用傳統錨鏈方式、錨鏈_纜_錨鏈組合方式或全尼龍纜方式。
7.如權利要求5所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特徵在於所述系泊纜採 用傳統錨鏈方式、錨鏈_纜_錨鏈組合方式或全尼龍纜方式。
全文摘要
本發明涉及一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特徵在於它包括一個正多邊形或近似正多邊形的環形壓載艙，若干根位於所述環形壓載艙角點處的豎直立柱和一個位於所述立柱頂部的鑽機及油氣處理模塊；所述環形壓載艙採用永久固定壓載方式，艙內填充重物，保證平臺的浮心高於重心；所述立柱下部與所述環形壓載艙連為一體，所述立柱上部為圓柱或近圓柱殼體結構，所述立柱下部採用桁架結構，且相鄰兩所述立柱中部採用為平臺提供足夠浮力的浮箱結構相連接；每根所述立柱上均設置有一組系泊纜，並採用傳統錨固方式將所述系泊纜連接到海底錨點。本發明運動性能優良，適應作業水深範圍廣，整體結構強度好，重量輕，建造成本低，可應用於惡劣海洋環境條件下的深水油氣開發。
文檔編號E02B17/00GK101798807SQ20101013978
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月30日 優先權日2010年3月30日
發明者張威, 曾恆一, 王俊榮, 謝彬, 謝文會 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油研究中心