CN102320357B - 立柱式平台中心井装置 - Google Patents
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Abstract
一种立柱式平台中心井装置，其中，一个可调整浮力中心井设备(ABCD)被安装到该结构的中心井中。可调整浮力中心井设备被刚性连接到硬舱的内壁上，并在中心井中限定了一个可调整浮力中心井设备。可调整变量浮力单元是一个水密和气密浮力气密室，其允许内部压舱物根据需要调整。该设备也可用作船上流体和其它生产出来的碳氢化合物的存储单元。
Description
优先权
本申请要求2010年4月28日提交的临时申请号为61/328，889的优先权。
技术领域
本发明一般涉及浮动式海上结构，特别涉及立柱式平台的中心井装置。
背景技术
大量立柱式平台设计用于近海石油和天然气的钻探与生产工业。这包括桁架式立柱式平台、传统立柱式平台和多柱式立柱式平台。这里的术语“立柱式平台结构”是指任何浮动结构平台，那些海上工业领域的普通技术人员应该明白其为具有开放式中心井结构的任何浮式采油和/或钻探平台或钻探船。
立柱式平台被设计为支撑顶部甲板和立管系统，立管系统用于从海底储油层抽取碳氢化合物。顶部甲板能支撑向输送管道或运输油轮输送的用于处理碳氢化合物的设备。顶部甲板也能支撑用于钻探并完成穿透油井的储油层的钻探设备。油井中的产品通过立管被带到位于顶部甲板上的采油平台上。立管系统可以是柔性或钢性悬链线立管(SCR)或顶部张紧立管(TTR)或两者的组合体。
悬链线立管能被连接到立柱式平台任何一点上，并在顶部甲板对生产设备布线。布线可以在平台外部或穿过平台内部。TTRs通常从海底上的井口到顶部平台上的生产设备穿过开放式中心井布线。
这些TTR既可以用作生产立管，用于将产品从储油层带出；也可以用作钻探立管，用于钻井和提供进入储油层的通路。在一些采用TTR的设计中，浮力罐或气动-液压张紧器能支持(托起)这些立管。当采用浮力罐时，独立于平台提供用于托起立管的浮力；当采用张紧器时，这些张紧器安装在立柱式平台上，因此，用于托起立管的浮力由立柱式平台提供。在任一支撑立管的方法中，TTR一般布置在开放式中心井内的矩阵式结构中。在这个中心井位置中的立管之间的空间在立管之间产生了距离，这使得能人工进入安装在立管顶部的采油树。
支撑顶部甲板的立柱式平台结构包括一个硬舱和其它结构部分，例如桁架和软舱，或者平台完全封闭成一个圆筒。硬舱提供支撑平台结构、立管和顶部甲板的大部分浮力。硬舱被分隔成多个舱室，压舱物在这些舱室之间被移动以控制平台的稳定性。
中心井结构在硬舱中心形成了一个开放式空间，被称为开放式中心井。由于中心井是向海洋敞开的，因此它不能为平台结构提供浮力。这提供了一种潜力，以取代中心井中的海水并获取浮力。获取浮力最主要的优势是硬舱的直径能减小。这对立柱式平台的建造、运输和安装提供了特殊的优势。
发明内容
本发明解决了本领域的已知缺陷并引出了立柱式平台开放式中心井装置，其中，一个可调整浮力中心井设备(ABCD)单元被安装到该结构的中心井中。可调整浮力中心井设备被刚性连接到硬舱的内壁上，并在中心井中限定了一个可调整浮力中心井设备。ABCD是一个水密和气密浮力气密室，其允许内部压舱物根据需要调整。
本发明各种新颖性的特征由从属权利要求的技术特征指出，并成为了本申请公开的一部分。为了更好的理解本发明以及其使用所取得的操作优势，参照构成本公开的一部分的附图和描述，其展示了本发明的一个优选的实施例。
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是一个具有开放式中心井的传统桁架式立柱式平台的截面图。
图2示意性地展示了在立柱式平台建造中本发明的安装。
图3展示了安装有本发明的立柱式平台硬舱的截面图。
图4展示了安装有本发明的立柱式平台硬舱的侧视图。
图5展示了在立柱式平台安装的本发明的另一形状的截面图。
图6-8展示了本发明的另外的设置。
具体实施方式
图1是具有传统开放式中心井12的桁架式立柱式平台10的截面图。可以看出，立管14接纳在开放式中心井12中。如上述背景技术所述，传统开放式中心井12对海水28敞开。桁架段30从硬舱18向下延伸。在桁架段30底端的软舱32被用来根据需要调整浮力。
图2展示了本发明16，通常被称为可调整浮力中心井设备(ABCD)，它在立柱式平台10构建的过程中被提升到位。由于尺寸(通常直径80-150英尺，长度200-300英尺)的原因，立柱式平台硬舱18一般建在水平位置具有立柱式平台10的部分上。因此，当立柱式平台位于ABCD16的侧边并且中心井12更容易接近时，ABCD16更容易安装。根据施工设备和能力，安装ABCD有各种构建方法。如图2和3所示，ABCD16尺寸设置成其外部尺寸小于已安装完成的立柱式平台的中心井的内部尺寸。在安装和保持在位时，这在ABCD16的外表面和中心井的内表面之间限定了一个空间20。ABCD16是刚性结构，由适合海洋环境的合适材料制造，如钢，并在底部封闭以防止海水进入和为立柱式平台结构提供附加浮力。ABCD16可提供多个独立的水密和气密舱室26，用来在海上钻井和生产过程中根据需要调整浮力。
图3展示了安装在立柱式平台结构的硬舱18中的ABCD16。多个承剪板22刚性连接在ABCD16和硬舱18之间以固定ABCD16，并在ABCD16和硬舱18之间限定了空间20。空间20为立管14提供了空间。立管14之间的间距由附图标记24标示。
图4是展示了安装在立柱式平台中的ABCD16的部分侧视图。为了便于说明，立管在这个图中没有示出。
图5展示了另一个实施例，其中，立柱式平台的中心井12和ABCD16的横截面都是圆形。
图6展示了另一个实施例，其中，用于立管的空间20仅设置ABCD16的两侧。在该实施例中，ABCD16是矩形，其中，ABCD16的两个相对边的外部尺寸小于中心井12的内部尺寸，其另外两个相对边的外部尺寸紧密配合中心井12的内部尺寸。
图7展示了另一个实施例，其中，为立管提供了3个空间20。这与图6的实施例相似，除了在中间具有一个额外空间。这将要求或者用两个连接到中心井12的独立的ABCD单元16；或者一个单一的ABCD单元16，其包括为立管提供空间的中心去除部。
图8展示了另一个实施例，其中，用于立管的空间20由中心而不是四周提供。此外，这将要求或者用两个独立的ABCD单元16连接到中心井12；或者一个单一ABCD单元16，其包括为立管提供空间的中心去除部。作为一个单一的单元ABCD16，其将具有紧密配合中心井12的内部尺寸的外部尺寸和为立管提供空间的穿过中心的去除部。
图3中的结构也可用于在ABCD16中存储流体和其它材料。这提供了在立柱式平台硬舱18中存储流体和防止流体存储器(ABCD16)的碰撞，同时保持了传统立柱式平台的结构。
图6所示的结构也可用于在ABCD16中存储流体。在该结构中，ABCD存储单元16被连接到中心井内部隔壁，同时，硬舱10以正常方式提供浮力隔室。
本发明提供了几个超过已知技术的优点，包括增加浮力、减小尺寸和重量(减小平台外壳尺寸)、根据环境变化简单且有效地调整平台的浮力。这些优点的效果在下面解释。
立柱式平台的建造和运输包括若干阶段，在这些阶段立柱式平台位于水平位置。平台可由重型运输船运到近海浅水位置，并在该位置从运输船上卸载。此外，平台可在靠近安装的位置建造并转移到水中，而不需要运输。在任何一种情况下，在平台被拖运到远离海岸的开放深水域的安装位置之前，平台通常在水平位置被临时锚固到船坞或码头以开展辅助工作。靠近码头的适合建造这样结构(例如船坞)的水深通常比较浅，在40-50英尺之间。重要的是在该操作工程中平台不接触海底。平台减少的尺寸提供了在这样的浅水码头区域浮动能力的优点。
大部分立柱式平台，无论是美国专利US4702321(本领域中称为传统立柱式平台)还是美国专利US5558467(本领域中称为桁架式立柱式平台)，都在平台外部装备有螺旋状侧板。这些侧板的目的是降低涡流引起的转动。通常，侧板从立柱式平台壁向外延伸的距离为硬舱直径的13％-15％。迄今构造的立柱式平台构造成具有80-150英尺的平台体的直径。这意味着取决于平台体的直径侧板径向地从外壳向外延伸大约10.4-22.5英尺的距离。在建造立柱式平台时，当在浅水或靠近码头附近牵引平台时，应该考虑侧板的这样的高度。当立柱式平台直径太大或水太浅，侧板可能会碰到海底。万一侧板碰到海底，解决办法是截短侧板，以留出必要的空隙。截断侧板尖端的后果是使得降低涡流引起的转动的效果减弱。如果保留标准侧板的尺寸，其结果是需要在远离建造厂的更深的水中连接侧板，这将增加工作的复杂性和费用。平台直径的降低使侧板的高度得到降低并使龙骨下方的间隙得以增加。
立柱式平台的直径很大程度上取决于它所支撑的有效载荷。一些优势可通过拉长立柱式平台取得。然而，为了展示ABCD在降低外壳直径上的效果，假设立柱式平台的周长恒定为555英尺。具有该长度的并具有需要支撑顶部甲板重量的开放式中心井的桁架式平台的直径如下图所示。在同一图中示出了当本发明的ABCD使用时立柱式平台的直径。
下图比较了在平台上的侧板的高度。该图显示，立柱式平台装有本、发明的ABCD后，侧板高度降低了大约2英尺。
一个采油树阀门可被安装在顶部张紧立管(TTR)的顶部。采油树的目的是提供一个油井的接入口进行各项采油修理工作，刺激和控制油井作为正常操作的一部分。油井的接入口在该采油树上。当采油树安装到海底的井口，其被称为湿式采油树。在湿式采油树的情况下，一个被称为移动海上钻探装置(MODU)的附加船体被连接到海底采油树上，以取得油井的接入口而实施各项采油修理工作。当采油树被安装到TTR的顶部，其被称为干式采油树，各项采油修理工作能够直接从多个TTR支撑的船体实施，因而不需要MODU。在本行业中干式采油树相对湿式采油树的经济优势是总所周知的。
在传统开放式中心井中，多个TTR被布置在矩阵式结构中。一个在两个方向上横穿中心井的滑移装置被用来移动采油树上方的各项采油修理工作装置并经入油井。在传统开放式中心井中，中心井中的间隙被立管占据，不能用作其它用途。当ABCD被安装到中心井中时，立管被重新布置，如图3所示，占据ABCD周围的间隙。按照这种结构布置立管可为平台的总体设计提供了许多优势。例如，其允许使用中心井中ABCD上方的空间，其可以用作其它用途，例如安装钻井或生产设备、船上存储器、或作为一个普通的安装空地。
虽然本发明具体的实施方案和/或细节已被上面描述，本发明的原理已被展示，但是应该理解，该发明可以由权利要求的更完整的描述实施，或者由本领域技术人员(包括任何及所有等同领域)在不脱离本原理的情况下实施。
Claims (5)
1.一种立柱式平台中心井装置，包括：
a.可调整浮力设备，其安置在立柱式平台中心井中；
b.所述可调整浮力设备通过多个承剪板刚性连接到中心井；和
c.所述可调整浮力设备的外部尺寸小于中心井的内部尺寸，这样，在可调整浮力设备和中心井之间限定了为立管提供空间的一个空间。
2.根据权利要求1所述的立柱式平台中心井装置，其特征在于，可调整浮力设备配置成能存储流体。
3.一种立柱式平台中心井装置，包括：
a.可调整浮力设备，其安置在立柱式平台中心井中；
b.所述可调整浮力设备是矩形，并刚性连接到中心井；和
c.所述可调整浮力设备两相对侧的外部尺寸小于中心井的内部尺寸，并且可调整浮力设备另两个相对边的外部尺寸紧密配合中心井的内部尺寸，这样用于立管的空间仅在所述可调整浮力设备的两侧设置在所述可调整浮力设备和所述中心井之间。
4.根据权利要求3所述的立柱式平台中心井装置，其特征在于，所述可调整浮力设备进一步包括横穿中心的开口空间，其尺寸设置成能安装立管。
5.根据权利要求3所述的立柱式平台中心井装置，其特征在于，可调整浮力设备配置成能存储流体。
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