專利名稱：一種深吃水桁架立柱組合式平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浮式采油平臺，特別是關(guān)于一種用于深水海洋油氣開發(fā)且具有無條件穩(wěn)性的深吃水桁架立柱組合式平臺。
背景技術(shù)：
隨著海洋油氣開發(fā)向深水進(jìn)軍，傳統(tǒng)的固定式采油平臺已不能滿足海洋深水油氣 開發(fā)的需要，浮式采油平臺成為目前海洋深水油氣開發(fā)的主要裝備。近年來，產(chǎn)生了多種用 于海洋深水油氣開發(fā)的浮式采油平臺，廣泛應(yīng)用于世界各地的深水油氣田開發(fā)，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(yōu)缺點(diǎn)半潛式平臺其垂蕩 運(yùn)動性能較差，用于作為深水油氣開發(fā)生產(chǎn)平臺時(shí)必須采用濕式采油樹，而濕式采油樹技 術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴；深吃水單柱式平臺具有良好的運(yùn)動性能，可使用干式采油樹，但其具有 上部甲板面積小、設(shè)計(jì)難度大、油氣處理設(shè)施布置困難等缺點(diǎn)；張力腿平臺同樣具有良好的 運(yùn)動性能，但由于其使用張力腿同海底基礎(chǔ)連接，其造價(jià)隨水深增加而迅速增加。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有無條件穩(wěn)性，可采用干式采油樹，具有較大甲板面積，且造價(jià)對水深增加不敏感的深吃水桁架立柱組合式平臺。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其 特征在于它包括一個(gè)正多邊形或近似正多邊形的環(huán)形壓載艙，若干根位于所述環(huán)形壓載 艙角點(diǎn)處的豎直立柱和一個(gè)位于所述立柱頂部的鉆機(jī)及油氣處理模塊；所述環(huán)形壓載艙采 用永久固定壓載方式，艙內(nèi)填充重物，保證平臺的浮心高于重心；所述立柱下部與所述環(huán)形 壓載艙連為一體，所述立柱上部為圓柱或近圓柱殼體結(jié)構(gòu)，所述立柱下部采用桁架結(jié)構(gòu)，且 相鄰兩所述立柱中部采用為平臺提供足夠浮力的浮箱結(jié)構(gòu)相連接；每根所述立柱上均設(shè)置 有一組系泊纜，并采用傳統(tǒng)錨固方式將所述系泊纜連接到海底錨點(diǎn)。所述環(huán)形壓載艙的中間下部設(shè)置有與其連為一體的大垂蕩板，且所述大垂蕩板中 間開孔，使連通所述鉆機(jī)及油氣處理模塊的油氣生產(chǎn)立管/鉆井立管從中穿過；所述桁架 結(jié)構(gòu)中布置至少2層小垂蕩板，且每層所述小垂蕩板位于所述桁架結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)處，所述 大垂蕩板與所述小垂蕩板組成抑制垂蕩結(jié)構(gòu)。每根所述立柱的殼體結(jié)構(gòu)側(cè)面布置有螺旋形側(cè)板，每根所述立柱的殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部 空間被分割為多個(gè)水密艙室。所述浮箱結(jié)構(gòu)為寬大箱形結(jié)構(gòu)，其尖角處倒圓角，所述浮箱結(jié)構(gòu)的寬度至少為所 述立柱直徑的2/3，且所述浮箱結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有兩道中縱水密艙壁將所述浮箱結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空 間分為三部分，兩道所述中縱水密艙壁之間的空間設(shè)人行通道，兩道所述中縱水密艙壁外 側(cè)的空間被分為多個(gè)水密艙室。所述系泊纜采用傳統(tǒng)錨鏈方式、錨鏈_纜_錨鏈組合方式或全尼龍纜方式。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的環(huán)形壓載艙采用永久固定壓載方式，艙內(nèi)填充鐵礦砂或其它重物，以保證平臺在任何時(shí)刻浮心高于重心，從而使平臺在服役期間保持較深的吃水狀態(tài)，不僅實(shí)現(xiàn)了平臺在海洋環(huán)境中的無條件穩(wěn)定，而且保證了平臺的穩(wěn)性和耐波性滿足使用要求。同時(shí)，本發(fā)明的吃水深度較傳統(tǒng)深吃水單柱式平臺小，可有效降低平臺建造、運(yùn)輸以及安裝難度；本發(fā)明平臺立柱直徑較傳統(tǒng)半潛平臺立柱小，可有效減少作用于平臺的表面波浪載荷。2、本發(fā)明的立柱下部與環(huán)形壓載艙連為一體，相鄰兩立柱中部采用浮箱結(jié)構(gòu)相連接，浮箱結(jié)構(gòu)既能作為平臺整體支撐結(jié)構(gòu)，也為平臺提供足夠的浮力，同時(shí)還可以使環(huán)形壓載艙、立柱及中部浮箱結(jié)構(gòu)成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，從而提高平臺整體強(qiáng)度，可有效抵抗作用于平臺的環(huán)境載荷，將單根立柱遭受的載荷傳遞給 平臺整體結(jié)構(gòu)。同時(shí)，環(huán)形壓載艙和浮箱結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度，可有效降低平臺遭受環(huán)境載荷條件下連接節(jié)點(diǎn)的疲勞熱點(diǎn)應(yīng)力，改善平臺整體結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，提高平臺適應(yīng)惡劣海洋環(huán)境的能力。3、本發(fā)明的立柱上部為圓柱或近圓柱殼體結(jié)構(gòu)，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(cè)板，以有效抑制海流所造成的平臺渦激響應(yīng)。立柱下部采用桁架結(jié)構(gòu)，可有效減小平臺遭受的環(huán)境載荷，減輕平臺重量、降低平臺造價(jià)。4、本發(fā)明的環(huán)形壓載艙的中間下部設(shè)置有與其連為一體的大垂蕩板，桁架結(jié)構(gòu)中布置至少2層小垂蕩板，且每層小垂蕩板位于桁架結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)處，大垂蕩板與小垂蕩板組成平臺的抑制垂蕩結(jié)構(gòu)，可有效增加平臺垂蕩附加質(zhì)量和垂蕩阻尼，改善平臺的垂蕩運(yùn)動性能，從而使平臺可使用干式采油樹進(jìn)行油氣開采。5、本發(fā)明的浮箱結(jié)構(gòu)為寬大箱形結(jié)構(gòu)，其尖角處倒圓角，以減小波浪的拖曳力。浮箱結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置兩道中縱水密艙壁將其內(nèi)部空間分為三部分，保證浮箱結(jié)構(gòu)受損后的結(jié)構(gòu)冗余度，以確保平臺安全。兩道中縱水密艙壁之間的空間設(shè)人行通道，可使平臺操作人員到達(dá)以便檢修。兩道中縱水密艙壁外側(cè)的空間被分為多個(gè)水密艙室，可用做燃油/淡水艙、設(shè)備艙和可調(diào)壓載水艙。6、本發(fā)明采用多點(diǎn)錨泊定位方式定位，其造價(jià)對水深增加不敏感，可應(yīng)用于深水和超深水海洋油氣開發(fā)。當(dāng)平臺需要移位時(shí)，可采用傳統(tǒng)方式將系泊纜收起，將平臺轉(zhuǎn)運(yùn)至其它地點(diǎn)就位，可節(jié)約投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。7、本發(fā)明由于采用多立柱結(jié)構(gòu)，上部鉆機(jī)及油氣處理模塊甲板面積大，可使上部油氣處理設(shè)施布置更加優(yōu)化，提高平臺作業(yè)效率和上部設(shè)施布置的安全性。8、本發(fā)明平臺在海洋環(huán)境中垂蕩運(yùn)動幅值小，采油樹可放置于平臺甲板上，從而實(shí)現(xiàn)干式采油，大大降低采油作業(yè)成本；同時(shí)，根據(jù)油田開發(fā)模式的需要，本發(fā)明平臺也可采用水下井口、立管回接于平臺的濕式采油方式，或者對于油田不同油井采用干式或濕式采油的干濕組合式采油方式。綜上所述，本發(fā)明平臺運(yùn)動性能優(yōu)良，具有無條件穩(wěn)定性，適應(yīng)作業(yè)水深范圍廣，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，重量輕，建造成本低，可應(yīng)用于惡劣海洋環(huán)境條件下的深水油氣開發(fā)。


圖1是本發(fā)明四立柱平臺的整體結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明四立柱平臺環(huán)形壓載艙的結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明立柱的結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明四立柱平臺浮箱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意5是本發(fā)明浮箱結(jié)構(gòu)的橫截面示意6是本發(fā)明三立柱平臺的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括一個(gè)方形或近似方形的環(huán)形壓載艙1、四根位于環(huán)形壓載艙1角點(diǎn)處的豎直立柱2、四個(gè)位于立柱2中部位置處的浮箱結(jié)構(gòu)3和一個(gè)位于立柱2頂部 的鉆機(jī)及油氣處理模塊4。如圖2所示，環(huán)形壓載艙1采用永久固定壓載方式，艙內(nèi)填充鐵礦砂或其它重物， 以保證平臺在任何時(shí)刻浮心高于重心，從而使平臺在服役期間保持較深的吃水狀態(tài)，不僅 實(shí)現(xiàn)了平臺在海洋環(huán)境中的無條件穩(wěn)定，而且保證了平臺的穩(wěn)性和耐波性滿足使用要求。 環(huán)形壓載艙1的中間下部設(shè)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 通鉆機(jī)及油氣處理模塊4的油氣生產(chǎn)立管/鉆井立管5從中穿過，并可為立管5提供橫向 支撐。如圖1、圖3所示，立柱2下部與環(huán)形壓載艙1連為一體，立柱2上部為圓柱或近 圓柱殼體結(jié)構(gòu)21，可有效減小波浪對平臺的拖曳力。每根立柱2的殼體結(jié)構(gòu)21側(cè)面布置 有螺旋形側(cè)板22，以有效抑制海流所造成的平臺渦激響應(yīng)；每根立柱2的殼體結(jié)構(gòu)21內(nèi)部 空間被分割為多個(gè)水密艙室(圖中未示出)，用于存放鉆井液、錨鏈等，并為平臺提供浮力。 立柱2下部采用桁架結(jié)構(gòu)23，且桁架結(jié)構(gòu)23中布置有至少2層小垂蕩板24，每層小垂蕩板 24位于桁架結(jié)構(gòu)23連接節(jié)點(diǎn)處。桁架結(jié)構(gòu)23可有效減小平臺遭受的環(huán)境載荷，減輕平臺 重量、降低平臺造價(jià)。小垂蕩板24和環(huán)形壓載艙1中的大垂蕩板11組成平臺的抑制垂蕩 結(jié)構(gòu)，可有效增加平臺垂蕩附加質(zhì)量和垂蕩阻尼，改善平臺的垂蕩運(yùn)動性能。如圖4、圖5所示，相鄰兩立柱2中部采用浮箱結(jié)構(gòu)3相連接，浮箱結(jié)構(gòu)3為寬大 箱形結(jié)構(gòu)，其尖角處倒圓角，以減小波浪的拖曳力。浮箱結(jié)構(gòu)3的寬度至少為立柱2直徑的 2/3，且浮箱結(jié)構(gòu)3內(nèi)設(shè)置有兩道中縱水密艙壁31將其內(nèi)部空間分為三部分，保證浮箱結(jié)構(gòu) 3受損后的結(jié)構(gòu)冗余度，以確保平臺安全。兩道中縱水密艙壁31之間的空間設(shè)人行通道32， 可使平臺操作人員到達(dá)以便檢修。兩道中縱水密艙壁31外側(cè)的空間被分為多個(gè)水密艙室 33，可用做燃油/淡水艙、設(shè)備艙和可調(diào)壓載水艙。浮箱結(jié)構(gòu)3既能作為平臺整體支撐結(jié)構(gòu)， 也為平臺提供浮力，同時(shí)還可以使環(huán)形壓載艙1、立柱2及中部浮箱結(jié)構(gòu)3成為一個(gè)整體結(jié) 構(gòu)，從而提高平臺整體強(qiáng)度，可有效抵抗作用于平臺的環(huán)境載荷，將單根立柱2遭受的載荷 傳遞給平臺整體結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本發(fā)明采用多點(diǎn)錨泊定位方式定位，每根立柱2上均設(shè)置有一組系泊 纜6，并采用傳統(tǒng)錨固方式將系泊纜6連接到海底錨點(diǎn)。系泊纜6可采用傳統(tǒng)錨鏈方式、錨 鏈-纜_錨鏈組合方式或全尼龍纜方式。當(dāng)平臺需要移位時(shí)，可采用傳統(tǒng)方式將系泊纜6 收起，將平臺轉(zhuǎn)運(yùn)的其它地點(diǎn)就位，可節(jié)約投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。上述實(shí)施例中，環(huán)形壓載艙也可以采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(jié)構(gòu)與四立柱平臺的結(jié)構(gòu)相似，只是立柱2、浮箱結(jié)構(gòu)3和 系泊纜6的數(shù)量相應(yīng)增加，故不再贅述。上述實(shí)施例中，鉆機(jī)及油氣處理模塊4根據(jù)油田開發(fā)模式的不同，選用現(xiàn)有技術(shù) 中的常規(guī)鉆機(jī)和油氣處理設(shè)施進(jìn)行設(shè)備配置，可大大降低本發(fā)明應(yīng)用的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特征在于它包括一個(gè)正多邊形或近似正多邊形的環(huán)形壓載艙，若干根位于所述環(huán)形壓載艙角點(diǎn)處的豎直立柱和一個(gè)位于所述立柱頂部的鉆機(jī)及油氣處理模塊；所述環(huán)形壓載艙采用永久固定壓載方式，艙內(nèi)填充重物，保證平臺的浮心高于重心；所述立柱下部與所述環(huán)形壓載艙連為一體，所述立柱上部為圓柱或近圓柱殼體結(jié)構(gòu)，所述立柱下部采用桁架結(jié)構(gòu)，且相鄰兩所述立柱中部采用為平臺提供足夠浮力的浮箱結(jié)構(gòu)相連接；每根所述立柱上均設(shè)置有一組系泊纜，并采用傳統(tǒng)錨固方式將所述系泊纜連接到海底錨點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特征在于所述環(huán)形壓載 艙的中間下部設(shè)置有與其連為一體的大垂蕩板，且所述大垂蕩板中間開孔，使連通所述鉆 機(jī)及油氣處理模塊的油氣生產(chǎn)立管/鉆井立管從中穿過；所述桁架結(jié)構(gòu)中布置至少2層小 垂蕩板，且每層所述小垂蕩板位于所述桁架結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)處，所述大垂蕩板與所述小垂蕩 板組成抑制垂蕩結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特征在于每根所述立柱 的殼體結(jié)構(gòu)側(cè)面布置有螺旋形側(cè)板，每根所述立柱的殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間被分割為多個(gè)水密 艙室。
4.如權(quán)利要求2所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特征在于每根所述立柱 的殼體結(jié)構(gòu)側(cè)面布置有螺旋形側(cè)板，每根所述立柱的殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間被分割為多個(gè)水密艙室。
5.如權(quán)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，其特征在于 所述浮箱結(jié)構(gòu)為寬大箱形結(jié)構(gòu)，其尖角處倒圓角，所述浮箱結(jié)構(gòu)的寬度至少為所述立柱直 徑的2/3，且所述浮箱結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有兩道中縱水密艙壁將所述浮箱結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間分為三 部分，兩道所述中縱水密艙壁之間的空間設(shè)人行通道，兩道所述中縱水密艙壁外側(cè)的空間 被分為多個(gè)水密艙室。
6.如權(quán)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，其特征在于 所述系泊纜采用傳統(tǒng)錨鏈方式、錨鏈_纜_錨鏈組合方式或全尼龍纜方式。
7.如權(quán)利要求5所述的一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特征在于所述系泊纜采 用傳統(tǒng)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(fā)明涉及一種深吃水桁架立柱組合式平臺，其特征在于它包括一個(gè)正多邊形或近似正多邊形的環(huán)形壓載艙，若干根位于所述環(huán)形壓載艙角點(diǎn)處的豎直立柱和一個(gè)位于所述立柱頂部的鉆機(jī)及油氣處理模塊；所述環(huán)形壓載艙采用永久固定壓載方式，艙內(nèi)填充重物，保證平臺的浮心高于重心；所述立柱下部與所述環(huán)形壓載艙連為一體，所述立柱上部為圓柱或近圓柱殼體結(jié)構(gòu)，所述立柱下部采用桁架結(jié)構(gòu)，且相鄰兩所述立柱中部采用為平臺提供足夠浮力的浮箱結(jié)構(gòu)相連接；每根所述立柱上均設(shè)置有一組系泊纜，并采用傳統(tǒng)錨固方式將所述系泊纜連接到海底錨點(diǎn)。本發(fā)明運(yùn)動性能優(yōu)良，適應(yīng)作業(yè)水深范圍廣，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，重量輕，建造成本低，可應(yīng)用于惡劣海洋環(huán)境條件下的深水油氣開發(fā)。
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(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者張威, 曾恒一, 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