CN101382000A - 浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其包括：垫板、主支腿、斜撑体及连接插板，垫板与装置本体支墩连接；主支腿垂直固定在垫板上，主支腿下部外缘侧面上开设两个以上的插槽，供连接插板插设固定；两块以上的连接插板分别由一侧插设固定在主支腿的插槽内，且底端与垫板固定连接，其中一块连接插板插入斜撑体一端设有的开口中固定；其结构简单合理，便于建造，节省钢材，且可减少支座的使用数量，有效降低成本，该支座承受力较大，可适用于各种海况条件的海域。
Description
技术领域
本发明涉及海洋石油工程设施，尤其涉及一种由板管组合且可滑移的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座。
背景技术
浮式生产储油卸载油装置(FPSO)是海洋石油开发的一种工程设施。它通过海底管线收集井口平台的油、气、水，由设在主甲板上的工艺处理模块进行油、气、水分离处理，借助电站模块为整个油田设施供电。支撑这些设备的是上部模块结构。各模块沿装置的纵向按照一定的顺序设置在装置的主甲板上。上部模块结构与装置主甲板采用支座连结，其支座型式是根据受力状况不同而有不同的设计结构。目前世界已有几十条浮式生产储油卸载油装置(FPSO)，其上部模块结构尽管有各种不同的支座型式，但是归纳起来主要有两种。一种是常规的型钢立柱加垫板的固定支座型式，设置在放置生产设备的模块甲板(即操作甲板)下方，这种支座是由立柱和斜撑体组合的立面框架，这种结构的支座适用于海况条件较好的海域，比如渤海海域。另一种是由厚板组合的箱型支座型式，模块甲板由这些连接在装置本体上的大型箱型支座支撑，其支点位于箱型支座的垫板上，模块甲板一般由两排箱型支座支撑，其中一排支座为固定式，另一排支座为滑移式，使模块甲板可以在箱形支座上滑移，以减少装置本体变形，对模块甲板产生的作用力，这种结构的支座适用于海况比较恶劣的海域，比如中国的南海海域。
漂浮在海上的浮式生产储油卸油装置(FPSO)受环境荷载的影响很大，在环境荷载的各种作用下，不但会产生横摇、纵摇和升沉等运动，还会出现装置本体中垂、中拱变形的情况，而上部模块结构的设计必须根据这些变化数据进行设计。采用型钢立柱垫板支座，即立柱采用型钢作用于垫板而支撑在装置本体，其用钢量较少，利于建造，但是强度小，使用中对海况条件限制较大；箱型支座，是模块甲板主梁交点处厚板加强后，直接作用在装置本体上的箱型支座上，其可以承受较大的力，使用中对海况条件限制较小，但是用钢量较大，且由于构造复杂，建造难度大，成本较高。模块甲板面积不同，其支点的数量也不相同，但是支点数量是与模块甲板面积成正比，对于相同面积的模块甲板，采用箱型支座时可以比采用型钢立柱加垫板的固定支座，减少40％以上。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其结构简单合理，便于建造，节省钢材，且可减少支座的使用数量，有效降低成本，该支座承受力较大，可适用于各种海况条件的海域。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，包括：垫板、主支腿、斜撑体及连接插板(gusset plate)，垫板与装置本体支墩连接；主支腿垂直固定在垫板上，主支腿下部外缘侧面上开设两个以上的插槽，供连接插板插设固定；两块以上的连接插板分别由一侧插设固定在主支腿的插槽内，且底端与垫板固定连接，其中一块连接插板(gusset plate)插入斜撑体一端设有的开口中固定。
前述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述垫板为方形或者圆形板体，其面积小于支墩横截面面积，一般约为1至1.44m2；固定主支腿的垫板焊接在装置本体支墩上，构成固定式支座。
前述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述垫板为方形或者圆形板体，其面积小于支墩横截面面积，一般约为1至1.44m2；还包括数个呈倒L字形的挡板，挡板沿装置长方向分别焊接在支墩左右两侧，以限制垫板在装置宽及高度方向的位移，固定主支腿的垫板直接放置于装置本体支墩上且位于挡板限制范围内，构成滑移式支座。
前述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述主支腿为圆形柱体，其直径约为400mm至780mm，长度约为3500m至4500mm；供连接插板插设固定的插槽长度为主支腿长度的1/4至1/3，一般约为1000mm至1200mm，插槽的宽度等于连接插板的厚度，该插槽为等距设置在主支腿下部外缘侧面上。
前述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述斜撑体为圆形柱体，其直径小于主支腿直径，一般约为400mm至620mm，长度等于或者大于主支腿的长度，一般约为3500mm至5000mm；所述斜撑体供插入固定连接插板的开口宽度等于连接插板的厚度，且开口深度为400mm至500mm。
前述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述连接插板(gusset plate)为方形或者多边形板体，其固定插入在主支腿插槽内的一侧边的长度与插槽长度相等，厚度与插槽宽度相等。
前述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述主支腿插槽与连接插板(gusset plate)焊接固定；所述斜撑体开口供连接插板插入而焊接固定。
本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座的有益效果，其结构简单合理，便于建造，节省钢材；由于在支座上增设了斜撑体，使支撑面积加大，因此可减少支座的使用数量，对于相同面积的模块甲板，使用本发明的支座可以比采用其他类型支座减少约1/3左右的使用量，有效降低成本；该支座设置斜撑体及连接插板，使支座的承受力增大，承受力范围大至500多吨，可适用于各种海况条件的海域。
附图说明：
图1为本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座的整体结构立体示意图。
图2为本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座的固定使用状态示意图。
图3为本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座的滑移使用状态示意图。
图中主要标号说明：1主支腿、11插槽、2斜撑体、21开口、3连接插板、4垫板、5装置本体支墩、6挡板。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特包括：垫板4、主支腿1、斜撑体2及连接插板3(gusset plate)，垫板4与装置本体支墩5连接；主支腿1垂直固定在垫板4上，主支腿1下部外缘侧面上开设两个以上的插槽11，供连接插板3插设固定；两块以上的连接插板3分别由一侧插设固定在主支腿1的插槽11内，且底端与垫板4固定连接，其中一块连接插板3(gusset plate)插入斜撑体2一端设有的开口21中固定。
参阅图1、图2所示，本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其中，垫板4为方形或者圆形板体，其面积小于支墩5横截面面积，一般约为1至1.44m2；将固定主支腿1的垫板4四周焊接在装置本体支墩5上，即构成固定式支座。
参阅图1、图3所示，本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其中，垫板4为方形或者圆形板体，其面积小于支墩5横截面面积，一般约为1至1.44m2；还包括数个呈倒L字形的挡板6，挡板6沿装置长度方向分别焊接在支墩5左右两侧，以限制垫板4在装置的宽度及高度方向的位移，固定主支腿1的垫板4直接放置于装置本体支墩5上且位于挡板6限制范围内，构成滑移式支座。
参阅图1、图2、图3所示，本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其中，主支腿1为圆形柱体，其直径约为400mm至780mm，长度约为3500m至4500mm；供连接插板3插设固定的插槽11长度为主支腿1长度的1/4至1/3，一般约为1000mm至1200mm，插槽11的宽度等于连接插板3的厚度，该插槽11为等距设置在主支腿1下部外缘侧面上；斜撑体2为圆形柱体，其直径小于主支腿1直径，一般约为400mm至620mm，长度等于或者大于主支腿1的长度，一般约为3500mm至5000mm；连接插板3(gusset plate)为方形或者多边形板体，其固定插入在主支腿1插槽11内的一侧边的长度与插槽11长度相等，厚度与插槽11宽度相等；其中一块连接插板3(gusset plate)插入斜撑体2一端设有的开口21中固定，该开口21的宽度等于连接插板3的厚度，且开口21的深度为400mm至500mm。所述主支腿1插槽11与连接插板3(gusset plate)焊接固定；所述斜撑体2开口21供连接插板3插入而焊接固定。
番禺FPSO即“海洋石油111”号是一艘单底双舷侧结构浮式生产储卸装置，其总长262m，型宽46m，设计吃水17.1m，储油能力157500m3，生活楼定员100人。该装置采用内转塔式永久系泊，台风不解脱，能承受百年不遇的海上风暴。因番禺海区环境条件恶劣，风浪非常大，不但装置本体会产生横摇、纵摇和升沉等运动响应，还有装置本体中垂、中拱的变形，装置本体梁变形计算结果：垂向绝对位移为327mm，相邻肋位最大垂向相对位移为25mm；纵向绝对位移为96mm，相邻肋位最大纵向相对位移为5mm。装置本体在恶劣的环境条件下运动幅值较大，其运动幅值如下表1所示：
表1为海洋石油111号单底双舷侧结构浮式生产储卸装置的运动幅值。
根据表1所示的运动幅值，设计了本发明的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，支座构造为，主支腿1为直径是610mm的圆柱体，材质为GB712-2000 D36的钢材，长度为4100mm；斜撑体2为直径是508mm的圆柱体，材质为GB712-2000 D36的钢材，长度为360mm，斜撑体2设置开口21，开口21的宽度为40mm，开口21的深度为为500mm；垫板4为1200mm X 1200mm厚度为50mm的方形板体，材质为GB712-2000 D36的钢材，三块连接插板3是材质为GB712-2000 D36的五边形钢板，厚度为40mm，连接插板3与主支腿1的连接长度(即主支腿插槽的长度)为1100mm，插槽11的宽度为40mm，斜撑体2与连接插板3的连接长度(即开口21的深度)为500mm。先将主支腿1外缘侧面等距开设三个长度为1100mm，宽度为40mm的插槽11，然后将主支腿1垂直焊接在垫板4的中心位置处；分别将三块连接插板3的一侧插入插槽11内焊接固定，并将连接插板3底端与垫板4焊接固定；然后将其中一块连接插板3插入斜撑体2设置的开口21中，插入深度为500mm，也焊接固定，即完成支座的制备建造。
先将上述实施例建造好的支座，随吊装设备整体吊装至位于装置本体中间的两排装置本体支墩5上，将固定主支腿1的垫板4直接焊接在装置本体支墩5上，构成固定式支座。
再在位于装置本体最前排和最后排的装置本体支墩5上，沿着装置长方向在装置本体支墩5的左右两侧分别焊接2个呈倒L字形的挡板6，然后将固定主支腿1的垫板4直接放置于装置本体支墩5上且使垫板4位于挡板6的限制范围内，构成滑移式支座，通过挡板6限制垫板4在装置宽及高度方向位移，让垫板4仅能够沿着装置长方向进行适度位移。
待固定式支座和滑移式支座构建完毕后，将模块甲板放置在支座上。
本发明浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座的优点是：1、针对海况恶劣的海域，由于风浪极大，造成装置本体变形较大，因此将模块甲板中间位置的部分支座设置成固定式，而前后两排的支座设置成滑移式，这样，当装置本体出现变形时，由于滑移式支座可以沿装置的长度方向进行适度位移，即使其在装置本体甲板支墩上可小幅滑动，让模块甲板能够沿装置的长度方向释放，从而减小装置本体变形，对模块甲板产生的作用力，大大降低模块甲板水平方向的受力，模块甲板结构受力更趋合理。2、模块甲板支撑是采用板体和管体组合而成的支座，模块甲板立面框架跨距较大，支座的使用数量明显减少，一般每块上部模块甲板使用本发明的模块甲板支座时，为3排，每排4个，如果使用其他类型的支座至少为3排，每排约8个，因此可以减少约1/2的使用量。3、在支座中增加了斜撑体结构，使装置本体的主甲板与模块甲板(即模块甲板能够高出装置本体主甲板4.4m)之间可有非常宽敞的空间，装置本体管线管托架可以架高，操作人员在其间行走自如，方便操作，开阔的空间还可避免油气的聚积，提高安全性。4、支座可以选择性地设置在装置本体加强梁位置，使其位于装置本体位置更加合理，这样可大量减少装置本体内部的加强结构，使装置本体设计与建造的工作量降低，节约整个工程时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1、一种浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，包括：垫板、主支腿、斜撑体及连接插板，垫板与装置本体支墩连接；主支腿垂直固定在垫板上，主支腿下部外缘侧面上开设两个以上的插槽，供连接插板插设固定；两块以上的连接插板分别由一侧插设固定在主支腿的插槽内，且底端与垫板固定连接，其中一块连接插板插入斜撑体一端设有的开口中固定。
2、根据权利要求1所述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述垫板为方形或者圆形板体，其面积小于支墩横截面面积；固定主支腿的垫板焊接在装置本体支墩上，构成固定式支座。
3、根据权利要求1所述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述垫板为方形或者圆形板体，其面积小于支墩横截面面积；还包括数个呈倒L字形的挡板，挡板沿着装置长方向分别焊接在支墩左右两侧，固定主支腿的垫板直接放置于装置本体支墩上且位于挡板限制范围内，构成滑移式支座。
4、根据权利要求1所述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述主支腿为圆形柱体，供连接插板插设固定的插槽长度为主支腿长度的1/4至1/3，插槽的宽度等于连接插板的厚度，该插槽为等距设置在主支腿下部外缘侧面上。
5、根据权利要求1或3所述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述斜撑体为圆形柱体，其直径小于主支腿直径，长度等于或者大于主支腿的长度。
6、根据权利要求1所述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述连接插板为方形或者多边形板体，其固定插入在主支腿插槽内的一侧边的长度与插槽长度相等，厚度与插槽宽度相等。
7、根据权利要求1所述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述斜撑体供插入固定连接插板的开口宽度等于连接插板的厚度，且开口深度为400mm至500mm。
8、根据权利要求1所述的浮式生产储油卸油装置上部模块甲板支座，其特征在于，所述主支腿插槽与连接插板焊接固定；所述斜撑体开口供连接插板插入而焊接固定。
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