CN102196960B - 月池和具有该月池的钻探船 - Google Patents

Abstract

公开了月池和具有月池的钻探船。本发明月池包括从钻探船底部表面穿透上甲板所形成的进行钻探操作的第一空间；和在钻探船长度方向上形成在第一空间一侧的第二空间，其底部开口朝向所述钻探船的下侧。第二空间形成于钻探船长度方向上的第一空间一侧，使月池的整体长度增加。因此，可改变月池内水表面的垂直运动，减小在月池内水表面的运动幅度和钻探船的阻力。另外，在第一空间和第二空间之间安装具有特定上边界高度的分隔壁，可减小月池内水表面的晃动幅度，并可减小由于晃动造成的阻力。另外，通过形成朝向第一空间下侧的开口来保持恒定的横向宽度，并在钻探船的尾侧变窄，可以相对减少流入第一空间内的海水量，并可减小施加在钻探船上的阻力。

Description

月池和具有该月池的钻探船

技术领域

本发明涉及一种月池和具有该月池的钻探船，更特别的是涉及一种月池和具有有改良的月池结构来减小在钻探船航行期间由于月池内的海水流动所造成的摆动和阻力的月池的钻探船。

背景技术

随着工业和制造业在全球规模的迅速发展，诸如石油之类的矿物燃料(fossil fuel)用量增加，国际油价稳步飙升。相应地，稳定地生产和供应原油已经成为一个日益重要的议题。

出于这样的原因，由于钻探技术上困难、经济上不可行，一直被忽视的小规模深海油田直到最近才受到关注，随着资源开发技术的发展，带有适用于开发油田的钻探装备的轮船也跟着研发出来了。

常见的用于现有的海洋钻探装备的是钻井船(rig ship)或者固定类型的平台，它可以由另一艘拖船拖动，并通过锚泊设备(mooring equipment)固定在海里的一个位置进行钻探操作。

近年研发和使用的用于深海钻探的是钻探船(drillship)，它比较接近于具有现有钻探配件的普通船只，可以用它本身的机动力(locomotive power)来航行。这样的钻探船需要被设计为具有最佳的航行能力以及钻探能力，因为开采小规模的油田需要频繁地移动它的位置。

钻探船装设有一个大的开口(下文称为“月池”(moonpool))用于放下钻探管道。虽然这种结构是使用钻探船不可或缺的，但是这种结构在航行速度方面的缺点很大。

换句话说，由于在流入和流出所述月池的海水与船体外的海水之间的相对运动所造成的月池内水表面的周期摆动以及因而产生的船体移动，钻探船航行过程中的阻力增加，导致速度减小，耗油更多。观察到的是，增加了多达50％阻力。

迄今为止，出于减小这种阻力增加的目的而设计和应用了附加在月池内的附加物、船底部上在月池周围的附加物、在月池内的活动开/关装置等等。但是，在所述月池内的附加物与其效果比较而言，结构复杂，并且因为活动开/关装置的安装和维护成本非常高，它并没有被广泛使用。

发明内容

[技术问题]

要解决上述的问题，本发明提供一种月池和具有该月池的钻探船，其可以减小因钻探船航行时月池内海水的垂直运动而造成的共振和阻力。

本发明还提供一种月池和具有该月池的钻探船，其可以使钻探船航行时月池内海水的晃动(slosh)动作所造成的晃动幅度和阻力减小。

[技术方案]

要解决上述问题，本发明一个方面提供了一种在钻探船内形成的月池，其包括：从所述钻探船的底表面穿透上甲板以进行钻探操作的第一空间；和在所述钻探船的长度方向上形成在所述第一空间的一侧的第二空间，其底部开口朝向所述钻探船的下侧。

所述第二空间横截面的最大长度和最大宽度比所述第一空间横截面的最大长度和最大宽度小。

所述月池可以包括一个形成于所述第一空间和所述第二空间之间的分隔壁。所述分隔壁的上边界(upper line)可以形成于距离所述钻探船的底部表面的特定高度处，这样使得流入所述第一空间的海水可以流入所述第二空间。

所形成的所述分隔壁的上边界在所述钻探船的水位(water line)以下2米和所述钻探船的水位以上2米之间。

在所述分隔壁中可以形成穿孔。

所述第二空间可以形成于所述钻探船长度方向上在所述第一空间的船头侧和船尾侧中的至少一侧。

所述第二空间的上表面可以开口朝向所述钻探船的上侧。

所述第一空间和所述第二空间的横截面可以分别具有在所述钻探船的长度方向上延伸的四边形形状。

所形成的垂直于所述钻探船的长度方向的所述第二空间的横向宽度可以比所述第一空间的横向宽度小。

所形成的所述第二空间在所述钻探船的长度方向延伸的长度可以比所述第一空间的长度小。

所述第二空间的长度可以是所述第一空间长度的10％至50％。

开口朝向所述第一空间下侧的开口可以保持恒定的横向宽度，然后在所述钻探船的船尾侧变得较窄。

支承板放置在与所述钻探船的底部表面的同一个平面上，支承板可以安装在朝向所述第一空间的下侧的所述开口的端部的两个角落，其中所述端部的两个角落位于所述钻探船的船尾侧方向，所述支承板的形状为三角形。

所述第二空间的横截面形状为半圆形或者多边形。

本发明的另一个方面的特征在于一种具有上文描述的月池的钻探船。

[有益效果]

根据本发明，在钻探船的长度方向上在第一空间的一侧形成第二空间，使得月池的整体长度增加了。因此，可以改变月池内水表面的垂直运动，从而减小了在所述月池内水表面的运动幅度和所述钻探船的阻力。

另外，通过在所述第一空间和所述第二空间之间安装具有特定上边界线高度的分隔壁，可以减小所述月池内水表面的晃动(sloshing movements)的幅度，并可以减小所述晃动所造成的阻力。

进而，通过形成开口朝向所述第一空间的下侧的一个开口来保持恒定的横向宽度，并在钻探船的尾侧变窄，可以相对地减少流入所述第一空间内的海水的量，并可以减小施加在所述钻探船上的阻力。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的月池的俯视图。

图2是沿着图1的II-II线看时的剖视图。

图3至图5显示的是根据本发明第一实施例的包括在月池内的第二空间的改动示例。

图6是根据本发明第二实施例的月池的俯视图。

图7是沿着图6的VII-VII线看时的剖视图。

图8是沿着图6的VIII-VIII线看时的剖视图。

图9是根据本发明第三实施例的月池的俯视图。

图10是沿着图9的X-X线看时的剖视图。

图11所示为其中形成有根据本发明实施例的月池的模型船的拖船实验结果。

<关键部件的描述>

1、61，71：钻探船     2：上甲板

3：底部表面           5，65，75：月池

10：第一空间          20：第二空间

30：分隔壁            40：支承板

具体实施方式

接下来参考附图描述本发明的具体实施例。

图1是根据本发明第一实施例的月池的俯视图，图2是沿着图1的II-II看时的剖视图。

参考图1和图2，根据本发明第一实施例的月池5形成于钻探船1的船头(bow)和船尾(stern)之间，并包括用于进行钻探操作的第一空间10和邻近所述第一空间10形成的第二空间20。

第一空间10是通过从钻探船1的底部表面3穿透上甲板2而形成。在这种情况下，第一空间10可以垂直地从钻探船1的底部表面3形成，第一空间10可以由在钻探船1的船体50中垂直延伸的内壁51、52、53、54、55限制。

参考图1，第一空间10的横截面形状是在所述钻探船的长度方向上延伸的四边形，例如，矩形。在这种情况下，第一空间10的横截面是以从钻探船1的船头到船尾的中心线对称的。如上文所形成的第一空间10可以用作将钻探装置(图中未示)、钻管(图中未示)等等下放到海底的通路。

开口到根据本发明第一实施例的第一空间10的下侧的开口13的形状为在钻探船的长度方向上延伸的四边形，例如为矩形。

但是，应当理解的是，根据本发明第一实施例的空间10的形状仅用于示例，可以使用各种形状，只要第一空间10可以用作进行钻探操作的通路。

在钻探船的长度方向上在第一空间10的一侧形成第二空间20。在这种情况下，参考图2，所形成的第二空间20的底部为开口朝向钻探船1的下侧，第二空间20可以由在钻探船1的船体50中垂直延伸的内壁56、57、58限制。

海水穿过如上文所描述的形成的第二空间20的开口可以流入和流出第二空间20。在这种情况下，第二空间20的上表面可以开口朝向钻探船的上侧。

参考图1，第二空间20的横截面形状为在所述钻探船的长度方向上延伸的四边形。在这种情况下，第二空间20的横截面以从钻探船1的船头到船尾的中心线对称。

另外，所形成的第二空间20与第一空间10的后侧(即，钻探船1中的第一空间10的船尾侧)接触。在此处，所形成的第二空间20可与第一空间10的前侧(即，钻探船1中的第一空间10的船头侧)接触，也可在钻探船的长度方向上在第一空间10的两侧，也就是说，第一空间10的船头侧和船尾侧，形成第二空间20。

相应地，与只包括形成于其中的第一空间10的月池相比(下文称为“现有的月池”)，根据本发明第一实施例的月池5的长度(图1中钻探船1的船头-船尾方向上的长度)增加。

长度的增加改变了现有的月池内出现的海水的运动模式。更具体而言，在根据本发明第一实施例的相对而言较长的月池5中，主要出现在现有的月池中的海水的垂直运动减弱，反而主要出现了晃动运动。

在此处，由于在月池内侧的水表面的垂直运动给钻探船造成的阻力比晃动运动造成的阻力大，根据本发明第一实施例的月池5给钻探船1带来的阻力比现有技术的月池带来的阻力小。

根据所述第一实施例，所形成的第二空间20的长度L2比第一空间10的长度L1小。在这种情况下，优选的是，第二空间20的长度L2是第一空间10的长度L1的10％至50％之间。

如果第二空间20的长度L2变得过大，月池5的开口面积变得过大，反而会增加钻探船1航行时出现的阻力。因此，优选的是，第二空间20的长度与第一空间10的长度相比而言是小的。

优选的是，第二空间20的宽度W2比第一空间10的宽度W1小。如果第二空间20的宽度W2比第一空间10的宽度W1大或者与其相等，所述开口的面积增加得过多，反而会增加由于流入所述钻探船的月池的海水所造成的阻力。

根据本发明第一实施例的第二空间20具有四边形的剖面形状，宽度和长度比第一空间10的宽度和长度小。但是，这仅是一个例子，第二空间20可以具有各种形状，只要第二空间20的最大剖面长度和最大剖面宽度比第一空间10的剖面长度和剖面宽度小就可。

鉴于这一点，图3至图5所示为包括在根据本发明第一实施例的月池中的第二空间的修改例。

参考图3，第二空间20a的横截面可以具有半圆形形状。在这里，半圆形形状可以包括半椭圆形状。在这种情况下，第二空间20a横截面的最大长度L2a和最大宽度W2a比第一空间10的横截面的最大长度L1和最大宽度W1小。

所述第二空间的横截面可以是多边形形状。例如，如图4可见，第二空间20b的横截面可以是三角形。在这种情况下，第二空间20b的横截面的最大长度L2b和最大宽度W2b比第一空间10的横截面的最大长度L1和最大宽度W1小。

可替换的是，如图5所示，第二空间20c的横截面可以具有梯形形状。在这种情况下，第二空间20c的横截面的最大长度L2c和最大宽度W2c比第一空间10的横截面的最大长度L1和最大宽度W1小。

图6是根据本发明第二实施例的月池的俯视图。图7是沿着图6的VII-VII线看时的剖视图，图8是沿着图6的VIII-VIII线看时的剖视图。参考图6至图8所示，根据本发明第二实施例的月池65形成于钻探船61的船头和船尾之间，并包括用于进行钻探操作的第一空间10、靠近第一空间10所形成的第二空间20以及形成于第一空间10和第二空间20之间的分隔壁30。

在此处，与参考所述第一实施例描述的那些部件一致的部件将不再描述，认为这些部件和所述第一实施例的那些部件一致，可以用参考所述第一实施例提供的描述来代替对它们的描述，除非有特别描述。接下来，主要描述本发明第二实施例特有的部件。

根据本发明的第二实施例，分隔壁30安装在第二空间20和第一空间10之间。安装分隔壁30是为了将整个月池65的长度分成特定的长度。

相应地，因为存在所述分隔壁，在相对长的(即，L1+L2)空间内出现的大幅度的晃动运动会变成在相对较短的(即，分别为L1和L2)空间内出现的小幅度的晃动动作。

在这种情况下，以这样一种方式形成分隔壁30，使得第一空间10内的海水可以流到第二空间20。为此，根据所述第二实施例，以这种方式形成分隔壁30，使得其上边界处于距离钻探船61的底部表面3的某个高度。

参考图7和图8，相对于分隔壁的安装高度，以这样一种方式形成分隔壁30，使得分隔壁30的上边界延伸到钻探船61的水位。在这种情况下，分隔壁30的上边界可以位于所述水位以下2米和水位以上2米之间。

但是，应当理解的是，根据本发明第二实施例的分隔壁30的形状仅是一个示例，可以用各种方式修改所述隔壁，只要它可以减少由于第一空间10内的海水流经隔壁30的上边界到第二空间20而在所述钻探船中出现的阻力。

另外，所形成的分隔壁30可以有穿孔，第一空间10和第二空间20内的海水可以经过所述穿孔分别流入和流出第二空间20和第一空间10。

图9是根据本发明第三实施例的月池的俯视图，图10是沿着图9的X-X线看时的剖视图。接下来将主要描述第三实施例特有的部件。在这里，与参考第一和第二实施例描述的那些部件一致的部件将不再描述，认为这些部件是与所述第一和第二实施例中的那些部件一致，这些部件的描述将被参考所述第一和第二实施例提供的描述来代替，除非有特别的描述。

参考图9和图10，根据本发明第三实施例的第一空间10的横截面形状为在钻探船71的长度方向延伸的四边形，例如为矩形。

在这种情况下，形成开口朝向第一空间10下侧的开口73，以保持固定的横向宽度并朝钻探船71的船尾变窄。为此，在本发明的第三实施例中，与钻探船71的底部表面3放置在同一个平面上的支承板40安装在开口73的后侧端(即，位于钻探船71的船尾侧方向中的端部)的两个角落，开口73的开口朝向第一空间10的下侧。在这里，支承板40可以是三角形形状。

这样，通过让开口朝向第一空间10的下侧的开口73形成为，沿着海水从钻探船71的船头到船尾的运动方向逐渐变窄，当钻探船朝前航行时，流入第一空间10的海水的量相对减少，从而减小了施加在钻探船71上的阻力。

开口朝向第一空间10的下侧的开口73的尺寸和形状应当这样确定，使得下降到海底的钻管等等不受到干扰。应当基于同样的考量来确定支承板40的尺寸。

图11所示为模型船的拖舱实验(towing tank experiment)，其中形成根据本发明实施例的月池。图11所图示的通过利用模型船进行拖舱试验得到的速度和有效马力之间的关系结果，模型船包括形成有现有的月池(仅具有第一空间)的模型船(下文称为“第一模型船”)，其中形成有根据本发明第一实施例的月池(仅具有第一空间和第二空间)的模型船(下文称为“第二模型船”)，其中形成有根据本发明第二实施例的月池(在所述第一空间和所述第二空间之间有分隔壁，朝向所述第一空间的下侧的开口具有四边形形状)的模型船(下文称为“第三模型船”)，以及其中形成有根据本发明第三实施例的月池(在所述第一空间和所述第二空间之间具有分隔壁，朝向所述第一空间下侧的开口保持固定的宽度，并在船尾侧方向变得较窄)的模型船(下文称为“第四模型船”)。在这里，在有效马力轴上标明的值指的是假设用13海里/小时拖动所述第一模型船所需的有效马力是100。

通过参考图11来描述实验结果，可以看出，当比较所述第一模型船(用现有的月池)和第二模型船(用所述第一实施例)时，在13海里/小时的速度下，所述第二模型船的阻力大约比所述第一模型船的阻力小4％。这意味着，在以同样的航行速度航行时，所述第二模型船可以用比所述第一模型船的引擎马力小的引擎马力来航行。

当所述模型船的速度较大时，这个趋势更为明显。例如，在15海里/小时的速度下，阻力下降大约16％。这意味着，在15海里/小时的航行速度下，所述第二模型船可以用比所述第一模型船所用的引擎马力显著小的引擎马力来航行。

因此，所述第二模型船在特定的速度下可以用较小的引擎马力来航行，因为在航行过程中出现的阻力比所述第一模型船的阻力小。

参考图11来比较所述第一模型船(用现有的月池)和第三模型船(用第二实施例)，可以看出，在13海里/小时的速度下，所述第三模型船的阻力比所述第一模型船的阻力小大约10％。这意味着，在同样的速度下，所述第三模型船可以用比所述第一模型船的引擎马力小的引擎马力来航行。

当所述模型船的速度越大时，这个趋势更为显著。例如，在15海里/小时的速度下，阻力下降大约30％。这意味着，在15海里/小时的航行速度下，所述第三模型船航行时所用的引擎马力比所述第一模型船所用的引擎马力显著地小。

因此，所述第三模型船在特定的速度下航行时用的引擎马力较小，因为它在航行过程中出现的阻力比所述第一模型船出现的阻力小。

参考图11，比较所述第三模型船(用所述第二实施例)和所述第四模型船(用所述第三实施例)，可以看出，在航行速度的整个范围内，所述第四模型船的阻力比所述第三模型船的阻力小3％。这意味着在以任意特定的航行速度航行时，所述第四模型船所用的燃料比所述第三模型船所用的燃料相对较少。

虽然上文描述了本发明的一些实施例，本发明的技术构思不受到上文呈现的具体实施例的限制，应当理解，本发明所在技术领域的任何技术人员可以通过在同样的技术构思范围内补充、修改、删除和添加要素而得出各种其它实施例，但是这些变化应当被认为是包括在本发明的技术构思的范畴内。

Claims (13)

1.一种形成在钻探船中的月池，包括：

通过从所述钻探船的底部表面穿透上甲板所形成的进行钻探操作的第一空间；和

在所述钻探船的长度方向上形成在所述第一空间的至少一侧的第二空间，其底部朝向所述钻探船的下侧开放；

分隔壁，该分隔壁形成于所述第一空间和所述第二空间之间，所述分隔壁的上边界形成于距离所述钻探船底部表面的一个特定高度处，这样使得流入所述第一空间的海水可以流入所述第二空间。

2.根据权利要求1的月池，其中所述第二空间的横截面的最大长度和最大宽度比所述第一空间的横截面的最大长度和最大宽度小。

3.根据权利要求1的月池，其中形成的所述分隔壁的上边界在所述钻探船的水位以下2米和所述钻探船的水位以上2米之间。

4.根据权利要求3的月池，其中在所述分隔壁中形成多个穿孔。

5.根据权利要求1至4任意一项权利要求的月池，其中所述第二空间的上表面开口朝向所述钻探船的上侧。

6.根据权利要求1至4任意一项权利要求的月池，其中所述第一空间和所述第二空间的横截面分别具有在所述钻探船的长度方向延伸的四边形形状。

7.根据权利要求6的月池，其中所形成的垂直于所述钻探船的长度方向的所述第二空间的横向宽度比所述第一空间的横向宽度小。

8.根据权利要求6的月池，其中所形成的在所述钻探船的长度方向上延伸的第二空间的长度比所述第一空间的长度小。

9.根据权利要求7的月池，其中所述的第二空间的长度是所述第一空间的长度的10％到50％。

10.根据权利要求6的月池，其中朝向所述第一空间的下侧打开的开口保持恒定的横向宽度，然后在所述钻探船的船尾侧方向变窄。

11.根据权利要求10的月池，其中支承板放置在和所述钻探船的底部表面同一个平面上，并且所述支承板安装在朝向所述第一空间的下侧的所述开口端部的两个角落上，所述端部的两个角落位于所述钻探船的船尾侧方向，所述支承板的形状为三角形。

12.根据权利要求1至4任意一项权利要求的月池，其中所述第二空间的横截面形状为半圆形或者多边形。

13.一种具有根据权利要求1至4任意一项权利要求的月池的钻探船。