CN100575185C - 用于海上平台的带有密封隔板的分级系索 - Google Patents

Abstract

由多个系索固定到海底上的张力腿平台，由于平台的浮力，每根系索都处于受拉状态。上述系索是由固定连接在一起的管接头组成的，从而在系索内部形成防止海水进入的中空密封结构。每根系索的管接头的下段的内外直径比上段的小而壁则比上段的厚。若干个隔板被密封在每根系索管接头的上段和下段的内部。上述隔板沿着管接头的上段和下段的长度方向隔开设置从而形成分开的相互密封的隔间。

Description

用于海上平台的带有密封隔板的分级系索

本申请要求于2004年4月13日提出的系列号为No.60/561,831的临时申请的优先权。

技术领域

本发明通常涉及海上浮动平台，特别是涉及一种利用具有分级外径和内部密封隔间的系索(tendon)的张力腿平台。

背景技术

一种运用张力腿平台(“TLP”)来进行海上尤其是在深海中钻探和开采的技术。张力腿平台通过多个连接在海底桩基上的系索(tendon)进行固定。张力腿平台被卸下压载以在每根系索上产生所需的张力，该系索限制了TLP由波浪和潮流引起的横向运动。

每个系索最好能接近于平衡浮力，以便于其在连接到TLP之前基本上能自立于水中。其接近于平衡的浮力将降低TLP所要求的总浮力并能减小船体尺寸。为了提供浮力，系索具有防止海水进入的密封的中空内部。典型地，每个系索由多个管接头组成，每个接头的长度大约为60-90英尺。

浮力的保持很重要，这是因为如果其中一个系索的内部充满了海水，那么浮力的减小将会导致在TLP的连接点上产生额外的重力。众所周知，可以在系索管的连接部内安装密封隔板以在系索的内部形成分隔的密封隔间。一个隔间的渗漏不会导致如系索的整个内部充满海水那样的灾难结果。

另外，每个系索必须能够经受周围海水随深度增加而增大的静压力，较大的壁厚度将提高管承受静水压力的能力，但是，贯穿系索整个长度的较厚壁将会增加系索的重量，从而其要求为TLP提供更大的浮力和更大的船体。美国专利US6851894公开了一种具有上段、中段和下段的分级外径式的系索。其上段的直径比中段的大而壁厚度却比中段的小。同样地，中段的直径比下段的大而壁厚度却比下段的小。但该专利并没有公开在上述的任何部位的内部设有密封隔板。

发明内容

本发明提供了一种具有多个隔板的分级直径式的系索(steppeddiameter tendons)，该隔板将系索内部隔成若干个密封的隔间。每个系索具有细长的管状部分。该管状部分上段的直径比其下段的大，且上段的内径和外径都比较大。而下段的壁则较厚。优选地，上段和下段的壁的横截面积实质上相同。

所述管状部分的内部为中空密封以防止海水的进入，密封隔板按照经选定的间距被安装在管状部分的内部。优选地，每个系索的管状部分的上段和下段内都安装有隔板。在优选的实施例中，所述管状部分包含若干个固定在一起的管接头。每个管的接头都具有至少一个隔板，最好是两个，在每端设一个。

根据本发明，提供了一种用于将海上平台固定到桩基上的装置，其包括：细长的管状部分；所述管状部分的上段的直径比所述管状部分的下段的直径要大；所述管状部分具有被密封以防止海水进入的中空内部，和若干个密封隔板，所述若干个密封隔板以选定的间距设置在所述管状部分的内部，从而形成若干相互密封的分开的隔间。

根据本发明的另一方面，隔板不仅设置在管状部分的上段中，而且还设置在管状部分的下段中。

根据本发明的另一方面，管状部分包括若干个固定在一起的管接头；且每个管接头具有至少一个隔板。

根据本发明的另一方面，管状部分包括若干个固定在一起的管接头；且每个管接头的上端和下端都分别具有一个隔板。

根据本发明的另一方面，每个隔板由固定到管状部分的内壁上的板构成。

根据本发明的另一方面，每个隔板由焊接到管状部分的内壁上的圆形板构成。

根据本发明的另一方面，管状部分的上段和下段具有实质上相同的在外径和内径之间测量得到的横截面积。

根据本发明，还提供了一种用于将海上平台固定到桩基上的装置，其包括：系索，其具有用于固定到海上平台上的上端部和用于固定到海底桩基上的下端部；所述系索包括若干个管接头，所述若干个管接头固定在一起以形成防止海水进入的密封的中空内部；所述管接头的下段与所述管接头的上段相比具有更小的内径和外径，但所述管接头的下段的壁厚度却比上段的壁厚度要大；和若干个密封隔板，所述若干个密封隔板沿着所述上段和下段的长度方向隔开地设置，从而在内部形成若干个相互密封的分开的隔间。

根据本发明的另一方面，每个管接头具有至少一个隔板。

根据本发明的另一方面，每个管接头的上端和下端都分别具有一个隔板。

根据本发明的另一方面，每个隔板由固定到其中一个管接头的内壁上的板构成。

根据本发明的另一方面，每个隔板由焊接到其中一个管接头的内壁上的圆形板构成。

根据本发明的另一方面，上段和下段的每个管接头具有横截面积实质上相同的壁。

根据本发明，还提供了一种用于进行海上碳氢化合物开采操作的装置，其包括：浮动的张力腿平台；若干个系索，每个系索具有用于固定到所述海上平台上的上端部和用于固定到海底桩基上的下端部，所述平台被加有压载而在所述系索中产生张力；每个所述系索包括若干个管接头，所述若干个管接头固定在一起从而形成防止海水进入的密封的中空内部；每个所述系索的管接头的下段与上段相比具有更小的内径和外径，而其壁厚度却比上段的壁厚度要大；和若干个隔板，所述若干个隔板被密封在每根系索的管接头的上段和下段的内部，每个所述隔板沿着管接头的上段和下段的长度方向隔开设置，以形成相互密封的分开的隔间。

根据本发明的另一方面，每个管接头具有至少一个隔板。

根据本发明的另一方面，每个管接头的上端和下端分别具有一个隔板。

根据本发明的另一方面，每个隔板由扁平的圆板构成。

附图说明

图1所示为一种具有本发明所述的系索结构的张力腿平台的立面图。

图2所示为图1中的一个系索的放大的立面图。

图3所示为图2中系索进一步放大的剖面图。

具体实施方式

参见图1，漂浮平台11可以为多种构造和类型的平台。在本实施例中，平台11为具有多个立柱13的张力腿平台。在本实施例中，共有四个竖向立柱13，每个拐角一个，但是，也可以用不同数量的立柱，例如三个立柱。本实施例中，水平部分15在立柱13之间延伸。立柱13和水平部分15都是中空的以提供浮力，并且其都有选择地符合海水压载。平台11具有一个或多个用来支承多种海上钻探和开采设备的甲板17。

上部系索支座19安装在平台11的每一个拐角。在本实施例中，每个上部系索支座19都设在其中一个水平部分15的末端。通常，每个系索支座19上支承两个系索21，因此，具有四个拐角的平台11将具有八个分开的系索21。每个系索21的下部末端被固定到桩基23上。立管25从井口组件27延伸到平台甲板17，立管25可以是钻井立管，钻杆柱通过该所述钻井立管进行延伸来钻井。立管25也可以是采油立管，在此情况下，可以在立管25的上部末端设置采油树(图中未示出)来控制油井流体从立管25向上流。如果采用水面采油树，许多采油立管25将从海底相互平行延伸到平台11，每个立管25连接到单独的井口。另一方面，也可以采用水下采油树。

参见图2，每个系索21具有一个上端部29。典型地，上端部29是在其外表面具有环形槽31的管状构件。顶部连接件33与环形槽31相啮合以紧紧固定在系索21内。顶部连接件33可以是各种常见的样式。每个系索21具有一个钢制的管状上段35，如图3所示。在本实施例中，接头39将系索的上段35连接到具有较小外径的系索中段37上，接头39将系索中段37连接到上段35的下端部。如图所示，中段37连接到下段41上。下段41的外径比中段37的更小。接头43连接中段37和下段41。所述三个段35，37和41如上所示的那样，而且其数目也可以大于或小于3。每个段35，37，41均包括多个通过扣件或螺纹固定在一起的管。

如图3所示，每个段35，37和41的内径是不同的。上段35比中段37具有更大的内径，中段37又比下段41具有更大的内径。此外，每个段35，37和41的壁厚度最好也不相同，其中上段35具有最小的壁厚度，下段41则具有最大的壁厚度。然而，优选地，每个段35，37和41的横截面积实质上相同，以使得沿系索21沿整个长度的抗拉应变的能力一致。

因为具有最小的外径和最大的壁厚度，系索的下段41能更好地抵挡它所处位置的更大的海水静压力。因为具有较大的外径和较小的壁厚度，上段35则提供了更大的容纳空气的空间，增加了系索21的浮力。上段35增加的浮力有助于支承系索21的重量，从而可以减小平台11的尺寸。优选地，上段、中段和下段的内径和外径、壁厚度是经过挑选的，从而为系索21提供稍微的正值或平衡值的总浮力，例如从0.95至0.97。稍大于正值的浮力可以避免系索21的任何部分在连接到平台11和拉紧以前进入压缩状态，而且，当拉紧时，如果系索21的浮力稍大于正值，平台11就不必在一开始就承担系索21的重量。

多个隔板47被安装在每个系索21中以避免系索21意外进水的后果。隔板47将浮力空间分隔成几个密封的空气隔间，因此沿系索21的长度方向发生的任何渗漏都只会破坏其中的一个隔间。其隔间的长度是经过选择的，从而例如，如果一个或两个隔间进水，其余的隔间仍能提供足够的浮力来支承系索21的重量。优选地，隔板47设置在每个段35，37和41中。

隔板47的数量可以是不同的或可变化。例如，隔板47可以设置在上段35、中段37和下段41内的每节管的上端部或下端部。每节管的典型长度是60-90英尺。可选择地，隔板47可以以较大的间距间隔开。每个隔板47都可以用焊接或其它多种固定方式固定在系索21的其中一个段的内径中。

系索21的安装和平台11的设置均按照常规方式进行。系索21被放下到海里，其下端部被锁定在底部连接件45内。系索21是自承重的，从而使平台11能够移到系索21上方，接着，将立柱13和水平部分15加上压载，直到将上端部29固定到顶部连接件33上。然后将立柱13和水平部分15卸载，使平台11上升并对系索21施加预期的张力。

本发明具有显著的优点；首先，分级直径式的系索内的密封隔间避免因渗漏而引发重大事故；另外，上段内容纳空气的体积较大提供了额外的浮力，下段的较小直径则可以更好地抵御水静压力。

虽然本发明只示出了其中一种具体实施方式，但是显而易见地，对于本领域的技术人员来讲，其并不能作为对本发明的限制，并且在不超出本发明的范围内对上述实施方式进行各种改变是允许的。

Claims (17)

1、一种用于将海上平台固定到桩基上的装置，其包括：

细长的管状部分；

所述管状部分的上段的直径比所述管状部分的下段的直径要大；

所述管状部分具有被密封以防止海水进入的中空内部，和

若干个密封隔板，所述若干个密封隔板以选定的间距设置在所述管状部分的内部，从而形成若干相互密封的分开的隔间。

2、根据权利要求1所述的装置，其中所述隔板不仅设置在所述管状部分的上段中，而且还设置在所述管状部分的下段中。

3、根据权利要求1所述的装置，其中：

所述管状部分包括若干个固定在一起的管接头；且

每个管接头具有至少一个隔板。

4、根据权利要求1所述的装置，其中：

所述管状部分包括若干个固定在一起的管接头；且

每个管接头的上端和下端都分别具有一个所述隔板。

5、根据权利要求1所述的装置，其中，每个所述隔板由固定到所述管状部分的内壁上的板构成。

6、根据权利要求1所述的装置，其中，每个所述隔板由焊接到所述管状部分的内壁上的圆形板构成。

7、根据权利要求1所述的装置，其中，所述管状部分的上段和下段具有实质上相同的在外径和内径之间测量得到的横截面积。

8、一种用于将海上平台固定到桩基上的装置，其包括：

系索，其具有用于固定到海上平台上的上端部和用于固定到海底桩基上的下端部；

所述系索包括若干个管接头，所述若干个管接头固定在一起以形成防止海水进入的密封的中空内部；

所述管接头的下段与所述管接头的上段相比具有更小的内径和外径，但所述管接头的下段的壁厚度却比上段的壁厚度要大；和

若干个密封隔板，所述若干个密封隔板沿着所述上段和下段的长度方向隔开地设置，从而在内部形成若干个相互密封的分开的隔间。

9、根据权利要求8所述的装置，其中，每个管接头具有至少一个所述隔板。

10、根据权利要求8所述的装置，其中：

每个管接头的上端和下端都分别具有一个所述隔板。

11、根据权利要求8所述的装置，其中，每个所述隔板由固定到其中一个所述管接头的内壁上的板构成。

12、根据权利要求8所述的装置，其中，每个所述隔板由焊接到其中一个所述管接头的内壁上的圆形板构成。

13、根据权利要求8所述的装置，其中，所述上段和下段的每个管接头具有横截面积实质上相同的壁。

14、一种用于进行海上碳氢化合物开采操作的装置，其包括：

浮动的张力腿平台；

若干个系索，每个系索具有用于固定到所述海上平台上的上端部和用于固定到海底桩基上的下端部，所述平台被加有压载而在所述系索中产生张力；

每个所述系索包括若干个管接头，所述若干个管接头固定在一起从而形成防止海水进入的密封的中空内部；

每个所述系索的管接头的下段与上段相比具有更小的内径和外径，但具有更大的壁厚度；和

若干个隔板，所述若干个隔板被密封在每根系索的管接头的上段和下段的内部，每个所述隔板沿着管接头的上段和下段的长度方向隔开设置，以形成相互密封的分开的隔间。

15、根据权利要求14所述的装置，其中，每个管接头具有至少一个所述隔板。

16、根据权利要求14所述的装置，其中：

每个管接头的上端和下端分别具有一个所述隔板。

17、根据权利要求14所述的系索，其中，每个所述隔板由扁平的圆板构成。

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