CN101500888B - 具有封闭的中心井的筒状平台 - Google Patents

Abstract

一种在近海钻井或开采矿物燃料中使用的筒状平台(200)包括一具有中心井(204)的船身(202)。气密性和水密性隔板(210)横过中心井，同时在中心井中形成可变浮力舱(220)。在某些实施例中，中心井底部通向海中，而在某些另外的实施例中，中心井在底部处密封。至少一个用于容纳立管(227)的套筒(224)贯穿隔板和可变浮力舱延伸到中心井的底部。套筒具有敞开的上端，以便排放聚集在中心井中的水，并且在它与隔板的接合处形成气密性和水密性密封。在某些实施例中，横过中心井设置两个或多个气密性和水密性隔板(206、208、210)，同时在每个相邻的隔板对之间限定一个或多个气密性和水密性固定的浮力室(216、218)。

Description

具有封闭的中心井的筒状平台

与相关申请的交叉参考

本申请要求2006年8月16日提交的共同待批的临时申请序号No.60/822631的优先权，其公开内容整个通过参考包括在本文中。

技术领域

本发明的实施例涉及近海钻井和采油平台，尤其是筒式平台。

背景技术

筒式近海钻井和采油平台通常包括垂直细长的漂浮船体。例如，图1示出一示例性的筒式平台100，所述筒式平台100具有一带空心中心井104的外船身102，所述中心井104在它的下端处通向海中，而在它的上端处通向大气。船身102支承一甲板(未示出)，钻井和采油设备(未示出)可以与其它结构一起安装在上述甲板上。船身102包括多个围绕中心井104的浮筒106。浮筒106限定空间或舱108，所述舱108可以选择性地充满空气或水，以便为平台100提供不同程度的浮力。浮筒106向下延伸到桁架结构110，所述桁架结构110又向下延伸到压载龙骨112。在桁架结构110的底部处的龙骨112降低平台100的重心，并改善平台100的稳定性。可以利用一个或多个锚绳(未示出)来使平台100保持在它的位置上。

筒式平台通常与一个或多个立管结合使用，所述立管在张力作用下从平台延伸到井口或者锚固在海底上。例如，图1的平台100包括顶部张紧式立管(TTRs)116。TTRs116从液压-气动张紧装置(未示出)向下延伸穿过中心井104，所述张紧装置支承在顶部张紧式立管支承架118上。船身102将支承架118支承在水(比如，大海)的表面120上方。在可供选择的筒状平台中，TTRs可以用浮力罐(未示出)支承，所述浮力罐漂浮在露天中心井中。这种配置在美国专利No.6176646中公开，其内容整个通过参考包括在本文中。可供选择的筒状平台可以包括悬链状立管和/或底部张紧式立管(BTRs)，所述BTRs用来从遥远的现场输入油和/或气，或者将油和/或气输出到岸上或其它平台上。这些立管一般位于露天的中心井中，而平台可以包括用于围绕和装入立管的牵引管或保护(containment)管。在某些情况下，悬链状立管可以位于平台的外部上并沿着平台的长度运行。其它在底部敞开的实用管道也可以位于中心井中。

如从图1中所了解的，中心井104在它的底部处通向海中并注入海水。因此，中心井104对平台100的浮力不产生影响。

发明内容

本发明筒状平台的一些优选实施例具有若干特点，这些特点中没有单一特点单独对它们所希望的特性起作用。在不限制如下面权利要求书所表示的本发明实施例的范围的情况下，现在简要论述它们的更突出的特点。在考虑这个论述之后，和尤其是在阅读了标题为“具体实施方式”这部分之后，应该理解本发明一些实施例的特点如何提供若干优点，所述优点包括，但不限于增加浮力减小尺寸和重量，及随着状况改变调节平台的浮力的简单而有效的手段。

本发明的筒状平台一方面包括实现在典型的筒状平台中，中心井通向海中并注水。因此中心井不对平台提供浮力作用。密封中心井的一部分或全部有利的是增加平台的浮力，并使中心井能为平台提供可调节的浮力。密封中心井的一部分或全部另外有利的是有助于减小筒状平台的直径和尺寸，因而产生重量节约。重量和体积的减小还增强用现有重的举起船(heavy lift vessel)成一体地制造和运输筒状平台的能力。

概括地说，按照上述实现方案，按照本发明所述的筒状平台包括：船身；中心井，所述中心井设置在船身内，并具有通向海中的下端；横向隔板，所述横向隔板设置在中心井内，以便限定在中心井下端处的可变浮力舱，所述可变浮力舱通向海中；和套筒，所述套筒贯穿隔板和可变浮力舱，其中套筒在它与隔板的接合处形成气密性和水密性密封。

在一个具体实施例中，隔板是气密性和水密性甲板。在另一个具体实施例中，隔板至少包括第一和第二气密性和水密性甲板，所述第一和第二甲板在它们之间限定一气密性和水密性固定的浮力室，同时套筒从第一甲板贯穿固定的浮力室延伸，贯穿第二甲板，和贯穿可变浮力舱。套筒有利的是可以配置成容纳贯穿套筒的立管。套筒在它与第一和第二甲板的相应接合处形成气密性和水密性密封。

如本文所用的，术语“发明”、“本发明”应理解为包含本文在其不同实施例和方面所描述的发明，及该领域的技术人员可以提出的任何等效物。

附图说明

现在通过着重强调有利特点详细论述本发明筒状平台的优选实施例。这些实施例描述附图所示的新颖的而非显而易见的筒状平台，仅用于示例性目的。这些附图包括下列图，其中同样的标号表示同样的部件：

图1是现有技术的筒状平台的侧向剖视图；

图2是本发明的筒状平台的一个实施例的侧向剖视图；

图3是图2的筒状平台沿线3-3所取的顶部剖视图；和

图4是图2的筒状平台沿线4-4所取的顶部前视图。

具体实施方式

图2示出本发明筒状平台200的一个实施例的侧向剖视图。尽管本发明的一些实施例本文参照桁架筒状平台进行说明，但该领域的技术人员应该理解，本发明的实施例包含任何具有露天中心井配置的浮式采油和/或钻井平台或船舶。

如图2所示，筒状平台200包括船身202，所述船身202具有中心井204。中心井204具有上端和下端，上述上端通向大气，而上述下端通向海中。多个气密和水密的隔板206、208、210大体上水平地横过中心井204延伸。在一具体实施例中，隔板206、208、210的其中一个或多个可以取非气密性/水密性甲板的形式。为简便起见，在下面说明中，把隔板206、208、210都称之为甲板，尽管在某些实施例中这些隔板206、208、210的其中一个或多个可能不是气密性和水密性的。

第一和第二甲板206、208限定一在它们之间的第一气密性和水密性固定的浮力室216。第二和第三甲板208、210在它们之间限定一第二气密性和水密性固定的浮力室218。在第三甲板210的下方，可以横跨中心井204设置一个或多个支承架或导向架214。在所示的实施例中，设置两个支承架或导向架214，同时最下面的构架214位于中心井204的下端附近，如图2和4中所示。该领域的技术人员应该理解，可以设置更少或更多的支承架或导向架214。支承架或导向架214的功能如下面详细论述的。

多个套筒224在大体上垂直的(轴向)方向上穿过中心井204从最上面甲板206延伸到中心井204的底部。在所示的实施例中，示出了5个套筒224，但应该理解，也可以设置更少或更多套筒224。套筒224中的一个，优选的是靠近中心井204中心的套筒224可以是月池套筒224a(见图3和4)，并且它的直径可以比其它套筒224的直径大，以便提供月池225，所述月池225从最上面甲板206延伸到中心井204的底部。套筒224、224a由支承架或导向架214支承，因为各套筒在甲板206、208、210下方贯穿中心井204延伸。套筒224有利的是加工成一定尺寸，以便安放和容纳立管227，立管227可以是顶部张紧式立管(TTRs)、底部张紧式立管(BTRs)，或钢悬链状立管(SCRs)，有或没有立管外壳(未示出)。TTRs可以由顶部张紧式立管支承架229支承，所述支承架229具有相关的常规立管张紧装置(未示出)，如该技术中众所周知的。中心井204中还可以设置另一些保持管和/或牵引管(未示出)，如用于悬链状立管、临时管缆(umbilical)、月池和/或沉箱的那些。

船身202包括多个围绕中心井204的浮筒或硬质筒226。浮筒226可以用常规方法选择性地和可控制地充入空气或水，以便为平台200提供不同程度的浮力。浮筒226向下延伸到桁架结构230，所述桁架结构230向下延伸到压载龙骨232。压载龙骨232在桁架结构230的底部处使平台200的重心降低，并改善平台200的稳定性。一个或多个锚绳(未示出)可以用来使平台200保持在它的位置上。该领域的技术人员应该理解，本发明的筒状平台的某些实施例可以不包括桁架结构或压载龙骨。

如上所述，甲板206、208、210是气密性和水密性的。因此，套筒224、224a与甲板206、208、210的交点同样是气密性和水密性的。例如，套筒224、224a可以用气密性和水密性方式焊接到甲板206、208、210上。该领域的技术人员应该理解，如本文所用的，术语“套筒”包含连续的和分段式结构二者。因此，每个套筒224、224a都可以包括材料从最上面甲板206延伸到最下面支承架或导向架214的单一材料的整体长度，或者每个套筒224、224a可以由多个较短的分段制成，所述多个较短的分段可以连接在一起和/或连接到甲板206、208、210及导向架214上。在套筒224、224a由多个较短分段制成的一些实施例中，甲板206、208、210中的开口可以认为是套筒的一部分。

在某些实施例中，气密性和水密性浮力室216、218充满空气，因此为筒状平台200增加浮力。由于穿过固定式浮力室216、218的套筒224、224a同样是气密性和水密性的，如套筒224、224a和甲板206、208、210之间的接合处那样，所以套筒224中的任何水都不会渗入固定的浮力室216、218并干扰它们对筒状平台200的浮力作用。而且，套筒224在最上面甲板206中具有敞开的上端，因此聚集在最上面甲板206上的任何水都穿过套筒224排走并流入海中。

限定在最下面甲板210下方的可变浮力舱220具有敞开的底部，所述敞开的底部与中心井204的敞开的底部一致。由于这个可变浮力舱220也称之为水室上方的压缩空气，所述可变浮力舱220通向海中，所以海水222可以自然移入或移出可变浮力舱220。可变浮力舱220中的空气和水的量可以通过从压缩空气源(未示出)加入空气或者通过将从可变浮力舱220中泄放空气到海中或大气中进行调节。提供压缩空气和空气泄放可以用该领域中众所周知的常规机构进行，因此在本说明书中不需要说明。通过可控制地改变可变浮力舱220内空气与水的比例，可控制地调节可变浮力舱220对平台200的浮力作用。由于穿过可变浮力舱220的套筒224是气密性和水密性的，所以套筒224中的任何空气和/或水都不会渗入敞开底部的可变浮力舱220中，且不干扰它对筒状平台200的浮力作用。

在某些实施例中，套筒224在两端处开口。因此套筒224至少部分地充满海水，所述海水穿过每个套筒224的下端进入。如上所述，套筒224还有利的是起到为最上面甲板206排水的作用。收集在甲板206上的水或其它液体可以穿过套筒224的开口上端排放，和穿过套筒224向下排放到每个套筒224中所包含的海水的液面。排放有利的是防止液体过量聚集在甲板206上，液体过量聚集在甲板206上会增加平台200的上端处的重量，且可能破坏平台200的平衡，或者引起晃动或其它有害的效应。

上述实施例有利的是在中心井204中提供水密舱216、218，所述水密舱216、218增加筒状平台200的浮力。通过至少一个水密性和气密性隔板或甲板密封中心井204的下部还有利的是有助于减小筒状平台200的直径和尺寸，因此减轻重量。重量和体积的减小还增强了筒状平台200用现有的重的举起船成整体地建造和运输的能力。

上述实施例还有利的是在水舱220上提供可变浮力或压缩空气。可变浮力舱220的可调浮力为随着平台200上的状况变化调节筒状平台200的浮力提供一种简单而有效的手段。例如，随着在平台200的提升机构上增加或卸除立管和/或上侧设备，可以调节可变浮力舱的浮力，以便保持平台200的平衡。压缩空气浮力系统另外有利的是比用船用压载泵的水压载系统更简单。

尽管所示的实施例在中心井204中包括三个气密性和水密性甲板206、208、210和两个气密性和水密性舱216、218，但该领域的技术人员应该理解，本发明的实施例包含具有任何数量气密性和水密性的甲板和舱。具体地说，如上所述的本发明筒状平台的优点可以通过只应用一个气密性和水密性横向隔板或甲板(比如，附图中所示的甲板206)实现。在这个实施例中，单一隔板将中心井分成通向大气的上部和通向海中的下部，所述隔板提供可变浮力舱220，且没有限定在两个或多个甲板之间的浮力室。同样，如果只设置两个气密性和水密性隔板或甲板，则有一个限定在它们之间的浮力室。在另一个实施例中，可以设置三个或更多的这种隔板或甲板，同时在每个相邻的隔板或甲板对之间限定一个浮力室。

在本发明的筒状平台的可供选择的实施例中，中心井的下端可以用气密性和水密性隔板密封。气密性和水密性隔板可以大体上等同于上述并在图2和3中示出的甲板206、208、210。在这个实施例中，海水不能如图2-4的实施例中那样自然地流入流出中心井。然而，在某些具有封闭的下端的实施例中，可以将海水加到中心井中和/或从中心井移出，以便调节平台的浮力。海水可以例如用泵(未示出)加入和/或移出。如图2的实施例中那样，气密性和水密性套筒可以贯穿中心井延伸，而在某些实施例中，套筒可以从最上面的隔板或甲板延伸到最下面的隔板或甲板。

上述说明提供为实施本发明所设想的最佳模式，及用这种完全、清楚、简明、而精确的术语制造和利用本发明的方式和方法的最佳模式，以便使与其有关的该领域的任何技术人员都能制造和使用这种筒状平台。然而，除了上述的那些之外，本发明可以进行一些完全等效的修改和可供选择的结构。因此，本发明不限于本文所述的具体实施例。相反，本发明包含所有包括在本发明的精神和范围内的修改和可供选择的结构，如下面权利要求书通常表示的，所述权利要求书特别指出和清楚地对本发明的主题提出要求保护。

Claims (16)

1.一种筒状平台，供在近海钻井或从海底开采矿物燃料中使用，所述筒状平台包括：

船身；

中心井，所述中心井设置在船身内；

气密性和水密性横向隔板，所述横向隔板设置在中心井内，以便限定中心井内可调节的可变浮力舱；和

套筒，所述套筒贯穿隔板和可变浮力舱，其中套筒在它与隔板的接合处形成气密性和水密性密封。

2.如权利要求1所述的筒状平台，其中中心井具有下端，所述下端通向海中。

3.如权利要求2所述的筒状平台，其中可变浮力舱位于中心井的下端处。

4.如权利要求1-3中之一所述的筒状平台，其中气密性和水密性横向隔板位于中心井的下端处，并将中心井与海密封隔离。

5.如权利要求1所述的筒状平台，其中横向隔板包括第一隔板，并且还包括第二隔板，所述第二隔板是气密性和水密性横向隔板，第一隔板和第二隔板在它们之间限定一固定的浮力室。

6.如权利要求5所述的筒状平台，其中套筒贯穿第一隔板，第二隔板，和固定的浮力室延伸，并在它与第一和第二隔板的接合处形成气密性和水密性密封。

7.如权利要求1所述的筒状平台，其中所述筒状平台具有浮力，所述浮力可通过改变可调节的可变浮力舱内空气与水的比例进行调节。

8.如权利要求7所述的筒状平台，其中可调节的可变浮力舱内空气与水的比例可通过选择性地将空气加到可变浮力舱中和从可变浮力舱中移走空气而改变。

9.如权利要求7所述的筒状平台，其中可变浮力舱内空气与水的比例可通过选择性地将水加到可变浮力舱中和从可变浮力舱中移走水而改变。

10.如权利要求1所述的筒状平台，其中所述筒状平台具有上甲板，且所述套筒配置成能使水从上甲板通过中心井排放到海中。

11.一种调节在近海钻井或从海底开采矿物燃料中使用的筒状平台的浮力的方法，所述方法包括以下步骤：

可调节地改变平台的可调节的可变浮力舱内的空气与水的比例，其中可调节的可变浮力舱位于平台的中心井内。

12.如权利要求11所述的方法，其中可调节地改变可调节的可变浮力舱内的空气与水的比例的步骤包括选择性地将空气加到可变浮力舱中和从可变浮力舱中移走空气。

13.如权利要求11所述的方法，其中可调节地改变可调节的可变浮力舱内的空气与水的比例的步骤包括选择性地将水加到可变浮力舱中和从可变浮力舱中移走水。

14.一种建造在近海钻井或从海底开采矿物燃料中使用的筒状平台的方法，所述方法包括以下步骤：

装配平台的船身，所述船身包括中心井；

固定中心井内气密性和水密性横向隔板，所述隔板限定中心井内可调节的可变浮力舱的边界；和

将套筒贯穿隔板和可变浮力舱延伸，其中套筒在它与隔板的接合处形成气密性和水密性密封。

15.如权利要求14所述的方法，其中横向隔板包括第一隔板，还包括在中心井内固定第二隔板的步骤，所述第二隔板是气密性和水密性横向隔板，第一隔板和第二隔板在它们之间限定一固定的浮力室。

16.如权利要求14所述的方法，其中将套筒贯穿隔板延伸的步骤包括将套筒焊接到隔板上。

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