CN102267547A - 深水海上设备与装配方法 - Google Patents

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Abstract

一种桁架式立柱，消除了在装配现场/厂将浮力外壳的复杂且关键的附件连接到桁架部分的需求，该装配现场/厂远离最初制造浮力外壳和桁架部分的装配厂。浮力外壳和初始桁架部分可选择在装配厂建造，连接在一起后运输到船坞或装配厂(第二位置)，尽可能地靠近最终海上安装位置。运输该组装完成的结构，不论是分离的还是连接在一起的，通常在重型升降船舶上完成，以便降低运输时间和防止对浮力外壳和桁架部分的损坏。一旦在装配厂/船坞中，连接在一起的浮力外壳和桁架部分从重型升降船舶卸载，并调整吃水位到一个适合连接附加桁架部分的位置。一个或多个附加桁架部分可被连接到初始部分，然后，将组装完成的浮力外壳和桁架拖曳到最终海上安装位置。

Description

深水海上设备与装配方法
技术领域
本发明总地涉及浮动式海上结构，尤其涉及具有导管架(jacket)/桁架(truss)的立柱式结构。
背景技术
据目前所知，在海上石油和天然气工业中，诸如美国专利5,558,467中所描述的，从浮力外壳延伸的具有导管架/桁架的立柱式结构提供了许多超越其它浮动结构、诸如传统的立柱式结构或TLP(张力腿平台)的优势，这使得其是符合需要的，尤其是用于深水中。立柱的形式可被设计用于世界各地的特殊的环境。
环境条件、诸如波浪、风和洋流，直接关系到为了可承受诸如垂荡、纵摇和偏移的运动所需的结构的长度。更多极端的环境条件需要更长的浮力外壳及桁架部分，以便提供可承受的运动。立柱的主要优势之一是它可以支撑一种称之为顶部张紧立管的立管。该立管是从海底油气田提升碳氢化合物的主管线。顶部张紧立管由立柱利用安装在立管顶部的生产甲板上的张紧装置所支撑。近来，该产业正向一种利用液压/气动张紧器进行张紧的新方法发展。该张紧方法可使立柱垂荡运动的增加。克服这种张紧器的影响的解决办法是增加立柱的长度并添加带有更多垂荡板的更长的桁架。
由于在制造场所建造立柱所需的专业设施的缘故，全世界范围内可用的数量是有限的。因此，当立柱将要安装的位置不靠近建造场所时，该立柱必须被装载到重型运输船上，并被运送到靠近最终安装位置的地点。由于对运输船舶尺寸的要求的缘故，世界上可进行此项操作的运输船舶的数量是非常有限的。而且，这些船舶对被运输的立柱的长度和重量都是有限制的。
典型的桁架式立柱的施工包括以下步骤：分别建造浮力外壳和桁架部分，然后，当结合在一起的浮力外壳和桁架部分的总长度和重量在重型运输船的运输范围内时，在装配厂中将它们结合在一起。当浮力外壳和桁架部分的结合长度对于运输船舶而言过长或过重时，则浮力外壳和桁架部分被分别运送到靠近最终安装位置的装配地点。当桁架和浮力外壳作为各自独立的块体运送时，它们被从运输船舶上卸下，通过使两个块体漂浮且当它们漂浮在坞边附近时使它们结合。这种连接方式比在陆地上连接更为困难。如果可能的话，在陆地上进行这样的连接是较佳的方法。
桁架和浮力外壳之间的连接是极其关键的，这是因为如果桁架与浮力外壳分开的话，它将变得不牢固且会倾覆。会导致连接失败的连接部分中的高应力区可由于角度偏差和其它尺寸公差引起，当桁架和浮力外壳漂浮在坞边附近对它们进行连接时，很难符合角度偏差和尺寸公差的要求。在几乎所有案例的实际做法中，桁架和浮力外壳在陆上进行主要连接，并连接具有足够长度可以保持立柱平稳的初始桁架，即使附加桁架部分在外壳安装后分离。因为主要连接是在陆上完成的，所以当在坞边连接立柱与附加桁架部分时，附加桁架部分与初始桁架部分之间的连接并不十分关键。通常情况下，这种连接操作在装配厂或船厂完成，它们比最初的建造厂更接近最终的海上安装位置。采用这种方法完成这种建造会引起一些特殊的问题：额外时间、费用和潜在的对齐问题。
一种用于墨西哥湾的典型的桁架立柱具有浮力外壳和桁架部分，该桁架部分大约550英尺长。这接近可用运输装置运输的作为单一部件的最长长度。在全球的一些地区，如北冰洋，具有更为极端的自然条件，因而需要更长的浮力外壳和桁架部分。连接桁架部分到浮力外壳上的难度随着浮力外壳和桁架部分的增长而增加。另外一个重要的局限性是全球仅有少量装配厂/船厂具备接收和连接这两个更长部分的能力。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺陷。本发明提供了一种桁架式立柱，该立柱允许桁架延伸其长度以完成所需要的总长度，并且消除了在两个结构部件在浮动的状态下，将浮力外壳的更为关键和复杂的附件连接到桁架部分的需求。在装配现场/厂中，支撑垂荡板的附加桁架部分可被添加到初始桁架部分，该装配现场/厂远离最初制造浮力外壳和桁架部分的装配厂。扩展通过在运输后将一些部分添加到初始桁架上完成。浮力外壳和初始桁架部分可选择在装配厂建造、连接在一起，并运输到坞边位置或装配厂，其尽可能地靠近最终海上安装位置。运输这种组装完成的结构，通常在重型升降船舶上完成，以降低运输时间和防止对浮力外壳和桁架部分的损坏。一旦在装配厂/船坞中，浮力外壳以及已经连接在浮力外壳上的桁架部分从重型升降船舶浮起，并调整吃水位到一个适合连接附加桁架部分的位置。一个或多个附加桁架部分可被连接到初始桁架部分，然后，将组装完成的浮力外壳和桁架拖曳到最终海上安装位置。
表现本发明新颖性的各种特征已经在权利要求和前面的披露中指出。为了更好地了解本发明，以及通过对其使用取得操作优势，提及的相应的附图和描述细节形成了披露内容的一部分，其展示了本发明的较佳实施例。
附图说明
下面的附图组成了本说明书的一部分，其中，附图中提及的附图标记所指的相同或相应的部分始终一致：
图1示出了处于垂直安装状态的完整结构。
图2示出了放置在重型升降船舶上的连接在一起的浮力外壳和初始桁架部分。
图3示出了在重型升降船舶上浮起的连接在一起的浮力外壳和初始桁架部分。
图4示出了在漂浮水平位置中的浮力外壳和初始桁架部分，同时附加桁架部分被移入，用于连接到初始桁架部分。
图5示出了附加桁架部分连接到初始桁架部分的结构。
具体实施方式
图1示出了处于垂直安装状态的完整的海上结构10。该结构包括浮力外壳部分12、初始桁架部分14、附加桁架部分16、18和甲板上层20。
浮力外壳部分12和初始桁架部分14较佳地按照本行业熟知的常规方式在相同的场所建造。然后，浮力外壳部分12和初始桁架部分14在陆上建造场所连接在一起并放置在重型升降船舶22上，如图2所示。继而，连接在一起的浮力外壳部分12和初始桁架部分14在重型升降船舶22上被运输到一个位置，例如更靠近最终安装场所的船坞或船厂的位置。这使得不在重型升降船舶22时的该结构的拖曳距离最小化。
在运输到船坞或船厂(第二位置)后，已经连接在一起的浮力外壳部分12和初始桁架部分14从重型升降船舶上浮起，通常通过对重型升降船舶22压舱使其降低，如图3所示，并且移动重型升降船舶22或浮力外壳部分12和初始桁架部分14。浮力外壳部分12和初始桁架部分14的吃水被调整为合适的吃水，以便将一个或多个附加桁架部分16、18连接到初始桁架部分14上。
如图4所示，附加桁架部分16、18浮动到位，邻近初始桁架部分14的端部，并刚性连接到初始桁架部分14上。然后，由浮力外壳部分12、初始桁架部分14、附加桁架部分16、18所构成的完整结构被拖曳到最终海上安装点，如图5所示的水平位置，并按照本领域常规方式安装，凭借调整该结构的压舱物使桁架部分比水面低，从而使整个结构处在浮力外壳12的预定部分在吃水线之上的竖直位置。该结构被锚固在该位置，并且甲板上层20被安装到浮力外壳12之上。
为了确保浮力外壳部分12和初始桁架部分14之间的连接能在陆上更可控和可靠的条件下完成，并随后作为一个单独的单元运输到卸载位置，立柱外壳被设计成能被特定船舶运输的浮力外壳部分12和初始桁架部分14最大可允许的结合体。如果这导致桁架长度太短并且外壳需要附加垂荡板以满足规定的操作，那么这些支撑垂荡板的附加桁架部分16将在运输后被添加。相比现有的单独运输浮力外壳和桁架并在运输后在漂浮状态下完成连接的方法，这种在陆地上使浮力外壳部分12和初始桁架部分14之间的最关键连接的方法更容易。
这种结构和方法提供了许多超越本领域现有技术的优势。
其中一个优势是允许浮力外壳和初始桁架部分的最关键的和复杂的连接在陆上专门的装配厂完成。
另一个优势是拓宽了运输初始立柱结构的船舶的范围。
还有另一个优势是任何数量的桁架和垂荡板部分都能被添加，扩展了立柱的适用性，使其在全球市场更具竞争性。
再有一个优势是使连接附加桁架部分到外壳的复杂性降至最低，从而节省时间和费用。
虽然本发明具体实施例和/或细节已经在上面展示和描述，从而说明了本发明原理的应用，应该理解，本发明包含了不偏离这些原理的在权利要求书中更充分的描述或本领域技术人员所知的技术(包括任何及所有等价物)。

Claims (3)

1.一种桁架立柱式结构，包括：
a.浮力外壳部分；
b.初始桁架部分，所述初始桁架部分在从装配厂运输之前已经在陆上装配厂中连接到所述浮力外壳部分上，连接在一起的浮力外壳部分和初始桁架部分的尺寸能够被重型升降船舶运输；以及
c.至少一个附加桁架部分，所述至少一个附加桁架部分在不同于浮力外壳部分和主桁架部分的最初装配厂的位置上连接到所述主桁架部分。
2.如权利要求1所述的桁架立柱式结构，其特征在于，每个所述附加桁架部分比所述主桁架部分短。
3.一种用于装配桁架立柱式结构的方法，包括以下步骤：
a.建造浮力外壳部分；
b.建造初始桁架部分；
c.连接初始桁架部分和浮力外壳部分，连接在一起的浮力外壳部分和初始桁架部分能被重型升降船舶运输；
d.将位于重型升降船舶上的连接在一起的浮力外壳部分和初始桁架部分运输到第二位置；以及
e.将至少一个附加桁架部分连接到主桁架部分上。
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