三立柱浮式平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種三立柱浮式平臺，包括：浮箱，浮箱構造成橫截面大體為三角形且浮箱的中部設有沿縱向方向貫通的通孔；三個立柱，三個立柱相互平行且彼此等間距地排列在浮箱的外側，三個立柱的下部與浮箱連接；桁架結構，桁架結構設在三個立柱的上方，桁架結構由上層桁架和下層桁架通過連接桿拼接成雙層結構，且下層桁架在水平方向上的投影大體為三角形，下層桁架與立柱的上端連接；上層甲板和下層甲板，平臺設備設在上層甲板和所述下層甲板上。根據(jù)本發(fā)明的實施例的三立柱浮式平臺，采用特殊的桁架結構，在滿足三立柱浮式平臺整體強度要求的前提下，最大程度的減小了整個平臺結構重量，并兼顧設備的布置，可以非常有效地提高甲板結構的強度和利用效率。
【專利說明】
三立柱浮式平臺
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及海洋石油工程領域，涉及用于油氣生產和鉆井的浮式平臺，更具體地，涉及一種三立柱浮式平臺。
【背景技術】
[0002]半潛式平臺已經廣泛運用于海上油田的勘探、開發(fā)。其經濟性、適用性已經得到廣泛的認可，是目前水深200米以上油氣田開發(fā)中主要的平臺形式之一。由于該類平臺主要依靠立柱的水線面提供穩(wěn)性，所以也被稱為立柱穩(wěn)性平臺。其特點是相同的排水量下，水線面比其他形式的海洋結構物小的多，平臺的自然周期遠離波浪的主能量區(qū)，因此可以在極其惡劣的環(huán)境下，依然保持良好的運動性能，特別適合在較惡劣的海況下作業(yè)。
[0003]現(xiàn)有的海洋平臺中，三腿/立柱平臺具有良好的經濟性，淺水運用較多的自升式鉆井平臺是三角形結構，依靠可升降的三個粧腿/立柱來支撐整個平臺。而三立柱浮式平臺在潛水中使用起來卻非常困難。即，三立柱浮式平臺的設計在滿足穩(wěn)性要求后，立柱之間的跨度較大，在同等排水量級別的基礎上，為了滿足穩(wěn)性要求，三立柱半潛式平臺的立柱間距要比其他類型平臺大，大立柱間距使得平臺甲板的布置和甲板結構設計非常困難。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術中的上述技術問題之一。有鑒于此，本發(fā)明需要提供一種高效、經濟的三立柱浮式平臺。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實施例的一種三立柱浮式平臺，包括:浮箱，所述浮箱構造成橫截面大體為三角形且所述浮箱的中部設有沿縱向方向貫通的通孔;三個立柱，三個所述立柱相互平行且彼此等間距地排列在所述浮箱的外側，三個所述立柱的下部與所述浮箱連接;桁架結構，所述桁架結構設在三個所述立柱的上方，所述桁架結構由上層桁架和下層桁架通過連接桿拼接成雙層結構，且所述下層桁架在水平方向上的投影大體為三角形，所述下層桁架與所述立柱的上端連接;上層甲板和下層甲板，所述上層甲板的形狀與所述上層桁架對應并設在所述上層桁架的上方，所述下層甲板的形狀與所述下層桁架對應并設在所述下層桁架的上方;和平臺設備，所述平臺設備設在所述上層甲板和所述下層甲板上。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實施例的三立柱浮式平臺，采用特殊的桁架結構，在滿足三立柱浮式平臺整體強度要求的前提下，最大程度的減小了整個平臺結構重量，并兼顧設備的布置，可以非常有效地提高甲板結構的強度，在滿足生產需要的前提下，提高了甲板的利用率，形式新穎，設計合理，有效地解決了三立柱半潛式平臺由于立柱間距大造成的甲板設計困難的問題。并且降低了三立柱半潛式平臺的設計與建造成本，與目前傳統(tǒng)的四立柱半潛式平臺相比具體明顯的經濟性。
[0007]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的三立柱浮式平臺還可以具有如下附加的技術特征:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述上層桁架在所述每個立柱上方具有向外延伸的延伸部。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述延伸部超出所述下層桁架的外周。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個所述立柱通過多個柱體與所述下層桁架連接。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個所述立柱上設置有多個與所述桁架結構連接的立柱撐桿。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個所述立柱上設置有兩個與所述桁架結構連接的立柱撐桿。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述上層甲板的中心位置處設有與所述通孔對應的月池。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述鉆井架設在所述上層甲板上并位于月池的上方。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述平臺設備包括吊機，所述吊機設在所述上層甲板上并位于一個所述立柱撐桿的上方。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的三立柱浮式平臺進一步包括直升機甲板，所述直升機甲板設在所述上層甲板上并位于位于任一所述立柱的正上方。
[0017]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的三立柱浮式平臺的結構示意圖。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的三立柱浮式平臺的桁架結構與立柱連接關系示意圖。
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的三立柱浮式平臺的上層桁架與立柱的位置關系示意圖。
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的三立柱浮式平臺的下層桁架與立柱的位置關系示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0023]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0024]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0025]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0026]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0027]如圖1、圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的三立柱浮式平臺100，包括:浮箱10、三個立柱20、桁架結構30、上層甲板41、下層甲板42和平臺設備50。
[0028]具體而言，浮箱10可以構造成橫截面大體為三角形。且浮箱10的中部設有沿縱向方向貫通的通孔11?？梢岳斫獾氖?，浮箱10位于三立柱浮式平臺100的底部，主要作用是提供浮力，充壓載水并參與平臺總體強度。三個立柱20相互平行且彼此等間距地排列在浮箱10的外側，立柱是浮箱10和甲板之間最主要的連接、支撐結構，并且提供整個平臺的穩(wěn)定性。例如，可以理解的是，每個立柱20均沿縱向方向延伸，三個立柱20的下部與浮箱1連接。桁架結構30可以設在三個立柱20的上方，桁架結構30可以由上層桁架31和下層桁架32通過連接桿拼接成雙層結構，換句話說，上層桁架31由多個連接桿拼接在一個水平面上，下層桁架32也是由多個連接桿拼接在一個水平面上，且上層桁架31和下層桁架32通過多個連接桿連接層雙層結構。且下層桁架32在水平方向上的投影大體為三角形，下層桁架32與立柱20的上端連接。上層甲板41的形狀與上層桁架31對應并設在上層桁架31的上方，下層甲板42的形狀與下層桁架32對應并設在下層桁架32的上方。上層甲板41和下層甲板42為三立柱浮式平臺100提供工作平面、使平臺可以布置功能性設備，完成一定的工作，如鉆井、生產等。并且也是平臺整體強度的重要組成部分。平臺設備50可以設在上層甲板41和下層甲板42上。
[0029 ]根據(jù)本發(fā)明的實施例的三立柱浮式平臺100，采用特殊的桁架結構30，在滿足三立柱浮式平臺100整體強度要求的前提下，最大程度的減小了整個平臺結構重量，并兼顧設備的布置，可以非常有效地提高甲板結構的強度，在滿足生產需要的前提下，提高了甲板的利用率，形式新穎，設計合理，有效地解決了三立柱半潛式平臺100由于立柱20間距大造成的甲板設計困難的問題。并且降低了三立柱半潛式平臺100的設計與建造成本，與目前傳統(tǒng)的四立柱半潛式平臺相比具體明顯的經濟性。
[0030]如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上層桁架31在每個立柱20上方具有向外延伸的延伸部311，整個上層桁架構造成大體成人字形。由此，在滿足穩(wěn)定性的要求外，可以進一步增大上層桁架31所占的面積，從而提高甲板40的面積。進一步地，延伸部311超出下層桁架32的外周。
[0031]如圖1、圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，為了方便立柱20與桁架結構30的連接，每個立柱20通過多個柱體60與下層桁架32連接。
[0032]如圖1、圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個立柱20上設置有多個與桁架結構30連接的立柱撐桿70 ο進一步地，每個立柱20上設置有兩個與桁架結構連接的立柱撐桿70。由此，立柱撐桿70可以對桁架結構30進行斜向支撐，將桁架結構30的懸空跨度減少一半。并在立柱20上方與立柱撐桿70之間，形成一個四點支撐的強框架，可承受較大的工作荷載。為重型設備的布置提供了很好的結構基礎。
[0033]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上層甲板41的中心位置處設有與通孔11對應的月池43。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，平臺設備50可以包括鉆井架51和吊機52，鉆井架51可以設在上層甲板上并位于月池43的上方，例如為正上方。吊機52可以設在上層甲板41上并位于一個立柱撐桿71的上方。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的三立柱浮式平臺100進一步包括直升機甲板80，直升機甲板80可以設在上層甲板上并位于任一立柱20的正上方。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實施例的三立柱浮式平臺100采用雙層桁架式結構，可以在70米以上的跨度實現(xiàn)甲板強度滿足要求。與箱型結構的甲板相比。本發(fā)明的桁架結構30具備很好的空間優(yōu)勢、結構強度優(yōu)勢和結構冗余度，使其在應用于大跨度三柱半潛式平臺時，有優(yōu)良的強度和重量優(yōu)勢。
[0035]在本發(fā)明的實施例中，上層甲板41可以構造成人字型大跨度甲板，人字型甲板布置，可充分利用立柱20自身結構強度很大的優(yōu)勢，把主要設備布置在立柱20上方，以及立柱20與立柱撐桿70形成的強框架之間。將主要荷載布置在這些已有的強結構上方，可提高結構的利用效率，使三立柱浮式平臺100的立柱20不但為平臺提供浮力、還為整個平臺的上部模塊提供支撐。
[0036]在本發(fā)明的實施例中，采用人字型大跨度甲板，其結構形式與目前現(xiàn)有的半潛式平臺甲板完全不同、具有獨特的設計形式。該形式可充分利用三柱式半潛浮式平臺的立柱特點，把大跨度的甲板變?yōu)榭赡?。并且其采用桁架式結構，可以減少結構重量，提高利用率。在相同的結構重量下，可承載更多的載荷。在相同的工作設計載荷下，可以降低結構的重量。
[0037]進一步地，本發(fā)明采用人字型大跨度甲板，合理的設計甲板布置，將主要設備及區(qū)域布置于人字型的三個角，降低甲板跨度中段的載荷，把大跨度的中間結構部分的重量降到最低，由此實現(xiàn)甲板結構的經濟性。
[0038]更進一步地，本發(fā)明的人字型大跨度甲板，與四角形大跨度甲板相比，結構合理，充分利用三角形的穩(wěn)定性，可有效抵抗波浪對浮式平臺造成的扭轉，拉壓及彎曲變形。在甲板的用鋼量和建造成本上，都具有成本優(yōu)勢。
[0039]本發(fā)明的三立柱浮式平臺100，其優(yōu)勢在于保留傳統(tǒng)半潛式平臺優(yōu)勢的基礎上，減少了一個立柱，降低了整個平臺的制造成本。挑戰(zhàn)在于在保持相同排水量的前提下，立柱之間的跨度要比通常的四立柱半潛式平臺跨度大1/3以上，給上部模塊的結構設計帶來挑戰(zhàn)。并且由于整個平臺為三角形結構，很多設備較難布置。
[0040]在上層甲板41上，立柱20的正上方為設備布置區(qū)域，可布置如主機、配電間、泥漿處理模塊、油氣處理模塊等重型設備。也可以布置為生活樓、平臺控制室、倉庫、水下機器人工作間、直升機甲板等區(qū)域。通過這樣優(yōu)化的布置方式，將甲板分為三個區(qū)域，每個區(qū)域均為常規(guī)的四邊型框架結構，可容易的布置設備。中間通過人字型主梁聯(lián)接，并充分利用已有結構的強度，把撐桿與立柱之間的區(qū)域作為主要設備布置區(qū)域，減少了負載對甲板跨度中段的壓力。整個上部模塊分為兩層桁架式甲板，第一層甲主板中部為鉆井區(qū)，三個角為主要的設備布置區(qū)域。第二層甲板中部不放置設備，主要目的是為桁架結構提高甲板的強度，減少甲板跨度中段的載荷，第二層生產甲板的三個角為設備布置區(qū)域。這樣的布置可以充分利用已有的三個立柱結構，使其不但可以提供浮力，還兼做上部模塊的結構基礎，提高了立柱的結構利用效率。
[0041]通過設置上層桁架31和下層桁架32，可以將甲板分成上層甲板41和下層甲板42，上層甲板41和下層甲板42布置采用同樣的設計思路，充分利用立柱結構，在立柱和立柱支撐桿上方布置較多的設備。甲板的跨度中段，布置較少或不布置設備，減輕甲板結構的載荷，使甲板的重量降低。整個平臺在結構利用率方面提高明顯。使整個人字型甲板具備重量輕、跨度大、較容易布置設備，形式新穎，設計合理，可有效的降低三柱式半潛平臺的設計和建造成本。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的實施例，為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種三立柱浮式平臺100，該平臺大體成人字型，該三立柱浮式平臺100的大跨度甲板形式設計方案，在設計上綜合了桁架式、優(yōu)化布置、大跨度梁解決方案，以適合三立柱半潛平臺，克服了三立柱半潛式平臺的最大困難:大跨度的甲板設計及設備布置。配合該甲板的設計，三立柱半潛式平臺低成本設計建造成為可行。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明提供了一種高效、經濟的浮式平臺甲板結構設計方案，本發(fā)明基于三立柱半潛式平臺的上部結構，也適用于三立柱張力腿平臺及三立柱深吃水立柱式平臺的上部結構。
[0044]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例進行接合和組合。
[0045]盡管上面已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種三立柱浮式平臺，其特征在于，包括: 浮箱，所述浮箱構造成橫截面大體為三角形且所述浮箱的中部設有沿縱向方向貫通的通孔； 三個立柱，三個所述立柱相互平行且彼此等間距地排列在所述浮箱的外側，三個所述立柱的下部與所述浮箱連接； 桁架結構，所述桁架結構設在三個所述立柱的上方，所述桁架結構由上層桁架和下層桁架通過連接桿拼接成雙層結構，且所述下層桁架在水平方向上的投影大體為三角形，所述下層桁架與所述立柱的上端連接； 上層甲板和下層甲板，所述上層甲板的形狀與所述上層桁架對應并設在所述上層桁架的上方，所述下層甲板的形狀與所述下層桁架對應并設在所述下層桁架的上方;和平臺設備，所述平臺設備設在所述上層甲板和所述下層甲板上。2.根據(jù)權利要求1所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，所述上層桁架在所述每個立柱上方具有向外延伸的延伸部。3.根據(jù)權利要求2所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，所述延伸部超出所述下層桁架的外周。4.根據(jù)權利要求1所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，每個所述立柱通過多個柱體與所述下層桁架連接。5.根據(jù)權利要求1所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，每個所述立柱上設置有多個與所述桁架結構連接的立柱撐桿。6.根據(jù)權利要求5所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，每個所述立柱上設置有兩個與所述桁架結構連接的立柱撐桿。7.根據(jù)權利要求1所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，所述上層甲板的中心位置處設有與所述通孔對應的月池。8.根據(jù)權利要求7所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，所述鉆井架設在所述上層甲板上并位于月池的上方。9.根據(jù)權利要求7所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，所述平臺設備包括吊機，所述吊機設在所述上層甲板上并位于一個所述立柱撐桿的上方。10.根據(jù)權利要求1所述的三立柱浮式平臺，其特征在于，進一步包括直升機甲板，所述直升機甲板設在所述上層甲板上并位于位于任一所述立柱的正上方。
【文檔編號】B63B35/44GK105857533SQ201610304857
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】王晉, 鐘文軍, 謝彬, 王銘飛, 程展, 羅勇, 張益公, 何艷飛, 傅東明
【申請人】中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司, 北京高泰深海技術有限公司