CN102501949B - 一种多立柱桁架式平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多立柱桁架式平台，包括平台上体、硬舱、分段式中央井立柱、桁架式中段、垂荡板、软舱、系泊系统和立管系统，其特征在于：所述硬舱由四根圆柱组成，所述硬舱上端与所述平台上体固定相连，所述硬舱下端设有导缆器；所述硬舱下端同与之对应的所述桁架式中段上端固定连接，所述桁架式中段下端与所述软舱固定连接；所述分段式中央井立柱置于所述硬舱的中心处，所述分段式中央井立柱为两段封闭式中央井立柱，所述系泊系统与所述硬舱下端的导缆器固定连接。本发明具有优良的稳定性和运动性能，整体结构强度好，建造容易，可进行短距离自航，运输及安装成本低，适用作业水域范围广，可用于深海、浅海或边际油田的开发。

Description

一种多立柱桁架式平台
技术领域
本发明涉及一种海洋工程技术领域的多立柱桁架式采油平台，特别是关于一种适用于深海及超深海的油气开采和生产的多立柱桁架式平台。
背景技术
随着能源问题的日益突出和工程技术的不断进步，石油开采领域由陆地走向浅海，并进一步走向深海及超深海。自升式平台、半潜式平台、张力腿平台，Spar平台、是目前常用的海洋采油设备。
自升式平台桩腿可升降，方便移位，但随着水深增加，桩腿造价迅速增加，不适于深海采油。
半潜式平台甲板面积大，装载量大，抗风能力强，建造难度低，再次移动就位性能好，但由于其吃水较浅，在恶劣海况下垂荡运动过大，无法采用干树采油，因此多用于深海油气钻探，无法用于油气生产。
张力腿平台采用张力腿系统将平台与海底基础固接在一起，使平台运动很小，近似于刚性。但是随着水深增加，平台成本迅速增加，并且可能出现张力腿系统自重过大和基础的设计安装难度增大等问题，不适用于深海油气开采和生产。
Spar平台重心在浮心之下，运动性能良好，可以使用刚性立管和干树采油，降低生产成本。现有的Spar平台主要有三种结构形式：第一代传统Spar平台、第二代桁架式Spar平台和第三代多柱式Spar平台，其中，传统式和桁架式主体硬舱部分为大直径深吃水圆柱体，建造难度和成本都很高，多柱式spar采用若干小型圆柱体捆绑在一起代替之前的大直径圆柱，降低了建造难度，但是有效载荷受到限制。总体上说，Spar平台存在建造难度较大，移动性差，海上吊装平台上体造价高昂，甲板面积较小等缺点。并且经研究发现，现有的Spar平台型式由于其运动固有周期和外形影响，当遭遇长周期的涌浪时，存在发生非线性耦合不稳定运动的可能性。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种多立柱桁架式平台。本发明采用的技术手段如下：
一种多立柱桁架式平台，包括平台上体、硬舱、分段式中央井立柱、桁架式中段、垂荡板、软舱、系泊系统和立管系统，其特征在于：所述硬舱由四根圆柱组成，所述硬舱上端与所述平台上体固定相连，所述硬舱下端设有导缆器；所述硬舱下端同与之对应的所述桁架式中段上端固定连接，所述桁架式中段下端与所述软舱固定连接；所述分段式中央井立柱置于所述硬舱的中心处，所述分段式中央井立柱为两段封闭式中央井立柱，所述分段式中央井立柱的上段直径小于所述分段式中央井立柱的下段，所述分段式中央井立柱的上段立柱长度与所述硬舱的长度相等，所述分段式中央井立柱的下段长度等于所述桁架式中段的长度和所述软舱的高度之和；所述系泊系统与所述硬舱下端的导缆器固定连接。
作为优选，在平台迁航时，所述硬舱的四根圆柱能够由升降机构提升至所述平台上体的甲板之上，所述分段式中央井立柱的下段中央井立柱可套升至上段位置。
作为优选，所述垂荡板为四块，形状为方形，边长与所述硬舱的四根圆柱所围成的四边形边长相等；所述垂荡板在垂直方向将所述桁架式中段平均分为四个部分；所述垂荡板中部设有可使所述分段式中央井立柱穿过的通孔。
作为优选，所述软舱呈环状正方体结构并设有固定压载舱和压载水舱。
作为优选，所述系泊系统分为四组，每组由三根系泊索组成，采用半张紧的悬链线式系泊，即每根系泊索都呈锚链—钢缆—锚链形式；相邻两组系泊索间的角度为90°，同一组中相邻两根系泊索间的角度为5°。
作为优选，所述立管系统采用顶张紧式立管，每个立管的顶部张力由自带的浮力罐提供。
本发明的有益效果是：
1、压载主要由平台底部软舱提供，保证重心在浮心之下。使平台具有足够的稳定性和良好的运动性能，可以支持干树采油，造价降低。
2、分布式柱体结构，保证足够大的甲板面积，从而拥有较大装载能力。
3、硬舱柱体可升降，可随水深和海况调节平台吃水，同时，可进行短距离自航，也无须海上直立过程及海上吊装上层建筑，降低了运输及安装成本。
4、四个硬舱柱体尺寸相对较小，降低了建造难度，可以分地同时建造，缩短了建造时间。
5、采用大面积整体垂荡板，增加了平台附加质量和阻尼，使垂荡性能进一步提升。
6、中央井柱体可以保护立管免受海流波浪以至内波的影响。
7、适用海域广泛，除深海作业外，也可用于浅海或边际油田的开发。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明结构示意图的1—1剖面图。
图3为本发明结构示意图的2—2剖面图。
图4为本发明的软舱示意图。
图5为本发明的自航或拖航示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示，一种多立柱桁架式平台，包括平台上体1、硬舱2、分段式中央井立柱3、桁架式中段4、垂荡板5、软舱6、系泊系统7和立管系统8。所述的平台上体1是由水密舱壁围成的长方形箱体，保证在拖航时平台上体能提供浮力；共设有三层甲板，最上层甲板上布置有钻井设备、船员生活区域、直升机平台等。所述硬舱2由四根小直径圆柱组成，呈四边形分布，圆柱位于四边形的角点处；所述硬舱2内部采用防水板分隔成多个小舱室，充满空气，主要用以提供平台作业时的浮力。所述硬舱2上端与所述平台上体1固定相连，所述硬舱2下端设有导缆器；所述硬舱2下端同与之对应的所述桁架式中段4上端固定连接。所述分段式中央井立柱3置于所述硬舱2的中心处(如图2所示)，使立管系统8从分段式中央井立柱中穿过，有效保护立管系统8不受波浪流的影响，中央井立柱3的直径可以根据所容纳立管数目和布置形式的需要确定；所述分段式中央井立柱3为两段封闭式中央井立柱，所述分段式中央井立柱3的上段直径小于所述分段式中央井立柱3的下段，所述分段式中央井立柱3的上段立柱长度与所述硬舱2的长度相等，所述分段式中央井立柱3的下段长度等于所述桁架式中段4的长度和所述软舱6的高度之和；在平台迁航时，所述硬舱2的四根圆柱能够由升降机构提升至所述平台上体1的甲板之上，所述分段式中央井立柱3的下段中央井立柱可套升至上段位置(如图5所示)。在浅水时，中央井可去掉，整个平台作为自升式平台使用。所述桁架式中段4由无内倾立腿、水平撑杆、斜杆组成；所述垂荡板5为四块，在垂向方向将桁架式中段4平均分为四个部分，垂荡板5为方形，边长与所述硬舱2的四根圆柱所围成的四边形边长相等，垂荡板5中部设有可使所述分段式中央井立柱3穿过的通孔(如图3所示)。垂荡板对中央井立柱起到加固作用，在平台发生垂荡运动时可以提供较大的附加质量和阻尼，显著改善垂荡运动性能，便于钻井、干树采油的进行。所述桁架式中段4下端与所述软舱6固定连接，所述软舱6(如图4所示)位于平台的最下位置处，呈中空正方体结构，在中空的四个角点分别有撑杆与中央井底部相连，起到对中央井的加固作用；软舱内部设有固定压载舱和压载水舱，这样能够使重心下降到浮心之下，提高平台稳性。所述系泊系统7分为四组，每组由三根系泊索组成，采用半张紧的悬链线式系泊，即每根系泊索都呈锚链—钢缆—锚链形式；相邻两组系泊索间的角度为90°，同一组中相邻两根系泊索间的角度为5°，且导缆器高度与平台重心一致。系泊索可以限制平台在水平面内的运动，采用的连缆连结构降低制造成本。本发明占据庞大的水下空间，可根据实际情况在重心高度处的硬舱2上均布动力定位系统，用以辅助定位和方便移动。所述系泊系统7与所述硬舱2下端的导缆器固定连接。所述立管系统8采用顶张紧式，以便实现干树采油。立管分布在中央井立柱3内，在立管顶部有浮力罐与之相连，保证立管的张力需求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多立柱桁架式平台，包括平台上体(1)、硬舱(2)、分段式中央井立柱(3)、桁架式中段(4)、垂荡板(5)、软舱(6)、系泊系统(7)和立管系统(8)，其特征在于：所述硬舱(2)由四根圆柱组成，所述硬舱(2)上端与所述平台上体(1)固定相连，所述硬舱(2)下端设有导缆器；所述硬舱(2)下端同与之对应的所述桁架式中段(4)上端固定连接，所述桁架式中段(4)下端与所述软舱(6)固定连接；所述分段式中央井立柱(3)置于所述硬舱(2)的中心处，所述分段式中央井立柱(3)为两段封闭式中央井立柱，所述分段式中央井立柱(3)的上段直径小于所述分段式中央井立柱(3)的下段，所述分段式中央井立柱(3)的上段立柱长度与所述硬舱(2)的长度相等，所述分段式中央井立柱(3)的下段长度等于所述桁架式中段(4)的长度和所述软舱(6)的高度之和；所述系泊系统(7)与所述硬舱(2)下端的导缆器固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种多立柱桁架式平台，其特征在于：在平台迁航时，所述硬舱(2)的四根圆柱能够由升降机构提升至所述平台上体(1)的甲板之上，所述分段式中央井立柱(3)的下段中央井立柱可套升至上段位置。
3.根据权利要求1所述的一种多立柱桁架式平台，其特征在于：所述垂荡板(5)为四块，形状为方形，边长与所述硬舱(2)的四根圆柱所围成的四边形边长相等；所述垂荡板(5)在垂直方向将所述桁架式中段(4)平均分为四个部分；所述垂荡板(5)中部设有可使所述分段式中央井立柱(3)穿过的通孔。
4.根据权利要求1所述的一种多立柱桁架式平台，其特征在于：所述软舱(6)呈环状正方体结构并设有固定压载舱和压载水舱。
5.根据权利要求1所述的一种多立柱桁架式平台，其特征在于：所述系泊系统(7)分为四组，每组由三根系泊索组成，采用半张紧的悬链线式系泊，即每根系泊索都呈锚链—钢缆—锚链形式；相邻两组系泊索间的角度为90°，同一组中相邻两根系泊索间的角度为5°。
6.根据权利要求1所述的一种多立柱桁架式平台，其特征在于：所述立管系统(8)采用顶张紧式立管，每个立管的顶部张力由自带的浮力罐提供。
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