CN102561356A - 柱筒壳体的载出方法 - Google Patents

Abstract

一种用于柱筒型结构的载出和浮离方法或者用于另一种结构如甲板的载出方法。本发明使使用现有载重提升船(HLV’s)载出和浮离大直径柱筒成为可能。U形舱(U型舱)被用来人为地延伸了HLV的长度，并且提供了附加浮力，从而在载出期间帮助从陆地滑轨上提升柱筒。U型舱提供了必要的附加浮力和水线面面积，以使柱筒浮离HLV。在离开HLV之后，U型舱被移动并放置在柱筒的硬舱顶部的悬臂结合框架的下方。U型舱向上压载从而提升硬舱并且减小它的吃水。由于硬舱吃水减少，列板端部远离渠道底部。由于列板端部远离渠道底部，柱筒能够带到建造场地的码头边沿进行附加作业。接着，在减小吃水后，柱筒能被沿渠道拖曳至开放海域。

Description

柱筒壳体的载出方法

优先权要求

本申请要求申请日为2010年12月14日、申请号为61/422,712的临时申请作为优先权。

技术领域

本发明总地涉及漂浮离岸结构，更具体的是涉及柱筒型壳体(spar hull)的载出、浮离和渠道拖拽。

背景技术

在离岸钻井和生产工业中具有很多现有的柱筒壳体(立管浮筒壳体)的设计。这些设计包括桁架柱筒、传统柱筒以及单元柱筒。这里描述的此类柱筒壳体结构涉及任何漂浮结构平台，如：离岸工业领域的普通技术人员可以理解的任何漂浮生产和/或钻井平台或者具有开放中央井结构的船。

所述柱筒支撑上甲板结构，并且包括硬舱、桁架部分以及软舱。就传统柱筒而言，所述硬舱和所述软舱之间采用圆柱体替代桁架进行连接。所述硬舱提供了支持所述壳体结构、立管以及上甲板的大部分浮力。所述硬舱被划分成多个腔室，通过调节其中的压载水，从而控制所述柱筒的浮力和稳定性。

当所述柱筒被放置在它的离岸操作位置时，所述柱筒的圆柱体会暴露给海洋中的水流。所述水流作用在所述柱筒的圆柱体上产生VIV(涡激震动)。因为所述VIV可以产生所述柱筒不期望的运动，螺旋列板作为消除或者减少所述VIV的手段，被附加到所述柱筒的圆柱状部分。所述列板从所述硬舱向外延伸并且围绕所述硬舱以螺旋结构连接。实际上，在离岸工业中采用螺旋列板减少VIV是众所周知的。

柱筒的所述硬舱的直径可以是150英尺。所述列板必须从所述壳体向外延伸所述壳体直径的12-15％的距离才是有效的。所述列板显著增加了所述硬舱的外径，但并没有增加多少浮力。柱筒被横置着建造、横置着载出到HLV(载重提升船)上并且横置着浮离进入水域中。因此，对于更大直径的柱筒，在建造场地附近没有足够的水深，为所述列板端部提供底部间隙。因为所述浮离操作对海洋环境十分敏感，因此所述柱筒必须在所述建造场地附近的保护水域浮离所述HLV。

当所述HLV被压载向下浮离所述柱筒，所述HLV的甲板浸湿的时候，船载着所述柱筒的所述HLV会经历最小稳定阶段。其产生是因为当HLV的甲板浸湿的时候，所述HLV失去了它的大部分水线面面积，同时所述柱筒还没有获得多少水线面面积。习惯上，所述问题采用两种方法来解决。第一，在所述HLV的甲板浸湿之前，通过HLV的艉部纵倾，从而使所述柱筒的软舱获得一些水线面面积。第二，附加稳定模块被添加到所述HLV的甲板来改善稳定性。

常常，在所述柱筒在保护水域浮离所述HLV之后，所述柱筒必须沿着所述建造场地码头移动，以便执行附加工作。一旦所述柱筒完成，它必须沿渠道拖至开放海域。然而，在码头边上没有为列板端部间隙提供足够的水深，并且在从所述建造场地引导至所述开放海域的所述渠道中没有足够的列板端部的底部间隙。

解决所述间隙问题的一种方法是在海上安装所述列板的部分。采用这种方式，在所述柱筒到码头边的运动过程中，或者在渠道拖拽期间，所述列板没有突出在所述硬舱的“鼓腹”之下。这种方法曾经被尝试，并且发现比预期的更困难和昂贵。

对通过现有的HLV船来进行载出和浮离来说，大直径柱筒的重量和垂直重心太大。解决的方法是分两部分来建造所述柱筒，然后分别载出和运输每一部分，浮离所述单独的部分，然后在它们浮到保护水域上时将它们连接。然而，这增加了建造所述柱筒的成本和难度，并且不是最好的解决办法。

因此，可以看出存在改进柱筒型结构的载出以及运输至开放水域的方法的需求。

发明内容

本发明考虑到在已知的技术中的缺陷，并且得出为大直径柱筒的列板顶端给予足够间隙的方法和装置。另外，本发明使采用现有的HLV将大直径柱筒以一个整体载出和浮离成为可能。本发明同样应用于载出其他结构物，例如甲板。

U型舱被放置在HLV的船艉和建造场地码头之间。所述U型舱装配有载出轨道。在载出期间，所述柱筒沿着U型舱的轨道滑到HLV上面。所述柱筒的端部一部分在HLV上，一部分在U型舱上。所述U型舱人为地延长了HLV的长度，并且提供额外的浮力和水线面面积，从而在载出期间确保现有的HLV提升柱筒离开建造场地轨道。

在载出到HLV和U型舱上之后，所述柱筒组件被移动到附近的浮离地点。所述地点必须具有用来浮离的足够的吃水深度。大多数的浮离地点在建造场地附近的保护水域中，要求挖一提供所需吃水深度的深坑。所述HLV将被向下压载使柱筒浮离HLV。所述U型舱提供足够的额外浮力和水线面面积从而确保浮离实现。

在所述HLV离开之后，并且当所述柱筒仍然在浮离地点时，所述U型舱被重新定位，并放置在从硬舱顶端伸出的悬臂梁的框架之下。所述U型舱减载向上从而提升柱筒。提升所述柱筒减少其吃水，并且为了渠道拖拽，提供沿着建造场地码头移动所述柱筒所要求的列板顶端底间隙。

体现本发明新颖性的各种特征，在权利要求中被附带的具体地指出，形成了公开的一部分。为更好的理解本发明，以及通过它的应用取得操作的优势，参考内容通过附图和说明的方式，形成了公开内容的一部分，其中本发明的优选实施例被举例说明。

附图说明

在附图中，形成了说明书中的一部分，并且其中图中指示相似或者对应部分的附图标记全部相同：

附图1是柱筒横置在建造场地的透视图。

附图2是示出沿着码头的U型舱的透视图。

附图3是柱筒、U型舱和起重船准备载出时的透视图。

附图4是柱筒、U型舱和起重船完成载出时的透视图。

附图5是柱筒、U型舱和起重船完成载出时U型舱处于更靠近尾部位置时的透视图。

附图6是柱筒、U型舱和起重船在浮离所在地的挖掘坑上方的透视图。

附图7是柱筒和U型舱组件浮离起重船时的透视图。

附图8是柱筒和U型舱在挖掘坑上方同时起重船调整压载并且离开时的透视图。

附图9是柱筒在深坑的上方时的透视图。

附图10是柱筒在深坑的上方，同时U型舱在去往硬舱顶部的途中的透视图。

附图11是柱筒在深坑的上方，同时U型舱在去往硬舱顶端的途中的透视图。

附图12是柱筒在深坑的上方，同时U型舱放置在从硬舱顶部伸出的悬臂的框架下方时的透视图。

附图13是柱筒沿着码头的透视图。

附图14是柱筒沿着渠道航行到开放海域的途中的透视图。

具体实施方式

本发明是一种采用U型舱与HLV相互配合进行定位和操作的方法。

如图1所示，示出了在轨道12上的柱筒(立管浮筒)10准备载出并且垂直于码头22。所述柱筒10是在活动船台(未示出，因为其在视图中被柱筒10所遮挡)上建造，所述活动船台在柱筒10的大部分长度上延伸。两个平行的载出滑道14被装配在活动船台中。这些滑道14直接放置在载出轨道12上。所示柱筒10和它的活动船台都被一起载出，活动船台滑道14沿着载出轨道12滑动。

所示的在硬舱18的底侧的列板16是不完整的。应该可以理解的是，“不完整”在离岸工业中可以意味着在硬舱底侧的所述列板是部分列板，仅从硬舱18向外延伸如上所述的指定距离的一部分，并且列板的剩余部分将在所述柱筒10进入水后被安装。这也意味着当其在陆地上时，没有列板连接到所述硬舱18的底部，并在所述柱筒10进入水中后所述列板的这部分才会被连接。

如附图2所示，专门建造的U型舱20(U形状水箱)被沿着所述码头22系泊。所述U型舱20具有允许所述柱筒10在所述U型舱上进行滑动的枕木梁24。所示U型舱在每一个端部具有固定的柱状物，并且其能够被分舱和配备能量供给源和压载系统。为了应用于大直径柱筒，此处给出建议比例，所述U型舱必须是大约350英尺长×50英尺宽并且在每一个端部具有65英尺高的稳定柱状物，并且有效浮力为10,000短吨。

如附图3所示，所述HLV26通过其艉部抵靠在所述U型舱20上而被系泊。在载出期间，所述HLV26自身并不具备足够的浮力或者整体弯曲强度在载出过程中将所述柱筒10从所述建造场地的轨道12上提升。通常在所述HLV26上的稳定柱状物已经被移走，从而允许所述柱筒10载出到所述HLV26的中心线上。

如附图4所示，所述柱筒10已经越过所述U型舱20载出到所述HLV26上。在载出期间，所述U型舱20和所述HLV26被协调一致的压载，从而保持装配的稳定，并且在载出的整个阶段防止所述HLV26的结构过载。

如附图5所示，所述HLV26的两个固定的柱状物28已经被放置在所述HLV26的一侧。如此处所示，基于特定的柱筒和HLV的具体分析结果，所述U型舱20可以位于更靠近艉部的位置。

如附图6所示，所述U型舱20和柱筒10以及HLV26已经被定位在浮离地点的挖掘深坑30上方。

如附图7所示，所述HLV26已经被向下压载直到柱筒10和所述U型舱20可以相对于HLV26自由浮动。所述的HLV26被示出通过横向的分离而离开。在压载期间，所述U型舱20提供附加的水线面面积，从而在所述HLV26的甲板浸湿的时候保持组件稳定。一旦所述柱筒10自由漂浮，所述HLV26和柱筒10就横向分离。

如附图8所示，所述HLV26已经被减载浮起并且正在离开。支架32是复杂的结构，但是为了方便说明的目的，在此用在硬舱底侧的支柱代表。所述支架32抵靠柱筒10提供小的浮力，从而适当的保持所述支架32。

如附图9所示，所述U型舱20相对于柱筒10已经被向下压载，并且已经从柱筒10纵向的分离。在所述柱筒10和所述U型舱被分离之前，所述柱筒10被向下压载以提供足够的稳定性，从而防止所述柱筒10的意外的横摇。

如附图10所示，所述U型舱20正处于它自身重新定位到所述硬舱18的顶部的半途中。所述支架32已经被从所述柱筒10上分离，被注水并且沉没到所述挖掘深坑30的底部。所述支架32通过一系列支柱表示。之后，所述支架32将被卸除压载起浮并回收。

如附图11所示，所述柱筒10通过相继压载，已经被转动到使硬舱18具有不完整列板的部分露出水面，处在上侧。因为原先完成的列板16现在在底部一侧，因此这个操作必须在挖掘深坑30的水面上完成，从而提供足够的列板端间隙。

如附图12所示，所述U型舱被放置在所述硬舱18的顶端伸出的悬臂框架34下方。所述U型舱被向上减载从而提升柱筒10并且减少柱筒10的吃水。隔板36被示出在沿着码头22的后方。应该理解的是，在U型舱20上支撑所述硬舱18是唯一的目的，也可以使用框架34的其他变形。一个例子是，框架34在连接到所述硬舱18前，最初是连接在U型舱20上的。

如附图13所示，柱筒10的吃水减少，其被沿着码头22移动。所述柱筒软舱38在一端抵靠着隔板36系泊，而所述U型舱20在柱筒10的顶端抵靠着码头22被系泊。在这个位置，不闭合的列板和其他任何工作都被完成了，所述柱筒10准备出发。

如附图14所示，所述柱筒10正沿着渠道航行到开放海域。为了渠道拖拽，要求提升所述U型舱，从而减少柱筒10的吃水，这样导致足够的列板端间隙。

在渠道拖拽后，在好的天气情况下，在离岸近的地方，操作所述U型舱20从所述柱筒10分离。首先，为了浸湿拖拽到安装地点，所述柱筒10被压载，然后，所述U型舱被压载向下直到所述柱筒10自由漂浮。所述U型舱20被纵向的从柱筒10分离，并被拖拽回到所述建造地点。

应该理解的是，本方法也可以这样来完成：在最开始载出所述柱筒10的位置，一旦所述柱筒10被载到所述HLV26上，将U型舱20与所述柱筒10和所述HLV分离。然后，为了从所述HLV26分离，并且进一步加工列板16，所述HLV26可以被用来将所述柱筒10运送到不同的、预期的地点。一旦抵达新的地点，所述U型舱将再次被连接到所述柱筒10和HLV26，并执行前面描述的操作。

在上面描述的布置和操作方法中，所述U型舱提高了现有的HLV的提升能力和稳定度，因此它们能用于将更大直径的柱筒结构以一个整体载出和浮离。在浮离所述HLV后，同样的U型舱被用于提升所述柱筒，从而减少它的吃水，因此能够完成到达开放海域的渠道拖曳。

本发明使用所述U型舱的方法所提供的最主要的优点是：通过使用现有HLV的几个中的一个，更大的柱筒结构都能够被载出和浮离。此外，同样的U型舱被用来减少柱筒的吃水，从而使列板能够完成，并执行带有完整列板的渠道拖拽到开放海域。因此，本方法发明提供了一种以前不存在的可能。

尽管附图和说明书被用来说明柱筒结构的载出，应该可以理解的是，被描述和说明的方法同样应用于任何类型的重的或大型的结构，例如离岸结构的甲板，其从建造场地滑出，与之相对的是被起重机吊出。与描述的柱筒结构最主要的不同是其他的结构可能不要求在水中旋转一次，或者可能不要求预先放置水中再运输。为了在基础机构，例如起重机、柱筒或者TLP，上安装，这些其他结构可以从HIV抬升，或者可以会适当使用业内已知的漂浮方法来设置。

尽管本发明的具体实施例和/或细节在前面被示出或公开以说明本申请的发明原理，应该理解的是，在不脱离上述原理下，本发明可以通过权利要求中更全面的描述，或者如所述领域技术人员已知的其他变型(包含所有任何以及所有等同物)来体现。

Claims (10)

1.一种柱筒型结构的载出方法，包括以下步骤：

a.在陆地上垂直于码头定位柱筒结构，所述柱筒具有第一和第二端部以及围绕所述柱筒的一部分安装的列板；

b.沿着所述码头且与所述柱筒对齐地系泊漂浮的U型舱；

c.顶靠所述U型舱系泊载重提升船；

d.移动所述柱筒到所述U型舱和载重提升船上，从而所述U型舱支撑所述柱筒的所述第一端部，而所述载重提升船支撑所述柱筒的剩余部分；

e.移动所述载重提升船、U型舱以及柱筒至具有足够深度，以允许浮离所述柱筒的水域上；

f.向下压载所述载重提升船和U型舱，促使浮离所述柱筒；

g.从所述柱筒分离所述U型舱，并且从所述柱筒下方移动所述载重提升船和U型舱；

h.使所述浮动柱筒绕其中心轴转动180度；

i.连接所述U型舱至所述柱筒的所述第二端部，并调节压载使所述U型舱向上，从而减小所述柱筒的吃水；以及

j.使所述列板围绕所述柱筒。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在步骤d中，防止所述载重提升船的结构过载，并且通过压载所述载重提升船以及U型舱来使所述柱筒稳定。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在步骤d之后在所述载重提升船上安装稳定柱状物。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述U型舱从所述柱筒上分离之前，向下压载所述柱筒。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，旋转所述柱筒180度的步骤h是通过依次压载来完成的。

6.一种柱筒型结构的载出方法，包括以下步骤：

a.在陆地上垂直于码头定位柱筒结构，所述柱筒具有第一和第二端部以及围绕所述柱筒的一部分安装的列板；

b.沿着所述码头且与所述柱筒对齐地系泊漂浮的U型舱；

c.顶靠所述U型舱系泊载重提升船；

d.压载所述载重提升船和U型舱，同时移动所述柱筒到所述U型舱和载重提升船上，从而所述U型舱支撑所述柱筒的所述第一端部，并且所述载重提升船支撑所述柱筒的剩余部分；

e.在所述载重提升船上安装稳定柱状物。

f.移动所述载重提升船、U型舱以及柱筒至具有足够深度允许浮离所述柱筒的水域上；

g.向下压载所述载重提升船和U型舱，促使浮离所述柱筒；

h.从所述柱筒分离所述U型舱，并且从所述柱筒下方移动所述载重提升船和U型舱；

i.使所述浮动柱筒绕其中心轴转动180度；

j.连接所述U型舱至所述柱筒的所述第二端部，并调节压载使所述U型舱向上，从而减小所述柱筒的吃水；以及

k.使所述列板围绕所述柱筒。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述U型舱从所述柱筒上分离之前，向下压载所述柱筒。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，使所述柱筒旋转180度的步骤i是通过依次压载来完成的。

9.一种柱筒型结构的载出方法，包括步骤：

a.在陆地上垂直于码头定位柱筒结构，所述柱筒具有第一和第二端部以及围绕所述柱筒的一部分安装的列板；

b.沿着所述码头且与所述柱筒对齐地系泊漂浮的U型舱；

c.顶靠所述U型舱系泊载重提升船；

d.移动所述柱筒到所述U型舱和载重提升船上，从而所述U型舱支撑所述柱筒的所述第一端部，而所述载重提升船支撑所述柱筒的剩余部分；

e.移动所述载重提升船、U型舱以及柱筒至具有足够深度允许U型舱浮离所述载重提升船；

f.从所述载重提升船分离所述U型舱；

g.分别运输在所述载重提升船上的所述柱筒以及所述U型舱至预期地点；

h.在所述柱筒的下方放置所述U型舱，并且向上卸载，从而使其与所述柱筒接触；

i.向下压载所述载重提升船和U型舱，导致浮离所述柱筒；

j.从所述柱筒分离所述U型舱，并且从所述柱筒下方移动所述载重提升船和U型舱；

k.使所述浮动柱筒绕其中心轴转动180度；

l.连接所述U型舱至所述柱筒的所述第二端部，并调节压载使所述U型舱向上，从而减小所述柱筒的吃水；以及

m.使所述列板围绕所述柱筒。

10.一种用于将离岸结构从建造场地载出的方法，包括步骤：

a.在陆地上垂直于码头定位所述离岸结构，所述结构具有第一和第二端部；

b.沿着所述码头且与所述结构对齐地系泊漂浮的U型舱；

c.顶靠所述U型舱系泊载重提升船；

d.移动所述结构到所述载重提升船上，从而当其移动到所述载重提升船上时，所述U型舱支撑所述结构的一部分，所述结构被整个移动到所述载重提升船上，并且在U型舱上没有剩余部分；

e.在移动其上的所述结构期间，压载所述载重提升船和U型舱；

f.从所述柱筒分离所述U型舱；并且

g.运送在所述载重提升船上的所述结构至预期地点。

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