CN103129715A - 导管架半潜浮式采油平台 - Google Patents

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Abstract

一种导管架半潜浮式采油平台，包括甲板、连接甲板底部起支撑作用的导管架、与导管架连接一起以提供浮力和稳性的船体及与船体连接一起以保持平台位置的系泊系统；导管架半潜浮式采油平台可在甲板上安装上部设施及安装从水下井口延伸到上部油气生产模块的立管；本发明具有良好的稳性，且可有效降低平台的垂荡运动；甲板由导管架支持，与船体和立柱不直接接触，设计者可根据需要的甲板面积自主定义甲板尺寸；立管系统在导管架覆盖的范围内受到良好的保护，平台良好的运动性能可使立管冲程和张力控制在容许范围内；由于对上部组块限制较小，因而立柱间距、水线面面积、船体重量等可进行大范围优化，从而改善平台总体性能，减少平台总建造成本。

Description

导管架半潜浮式采油平台
技术领域
本发明属于海洋石油工程领域，涉及用于油气生产和钻井的浮式平台，尤其涉及一种用于干式采油树系统的导管架半潜浮式采油平台。
背景技术
现有的可用于干式采油树系统的浮式平台主要包括张力腿平台(TensionLeg Platform，TLP)和单立柱平台(SPAR)。这两种平台拥有良好的运动特性和充足的稳性，不仅适用于干树系统而且也适合湿树系统。但是上述两类浮式平台都有其自身的限制。由于张力腿的竖向约束，TLP平台有非常好的运动性能，但同时张力腿系统也降低了TLP平台在深水应用中的经济性。SPAR平台是一种深吃水浮式平台，但由于深吃水的限制使得其很难在码头配装。
与TLP平台和SPAR平台相比，半潜式平台具有许多独特的优势，比如能够适应更深的水深，可以在码头或者浅水区域安装，并且有相对宽松的施工时间等。尽管具有以上优点，半潜式平台也同样存在一些不足。如平台重心相对较高，为了提供平台稳性需要大的水线面面积或者柱形水线跨距，以提供平台稳性所需的静水复原力。然而水线面面积增大将使平台垂荡运动周期降低，如果该周期落在波浪周期附近，对平台结构的垂荡运动是非常不利的。由于平台上部甲板直接与立柱连接，柱形水下跨距增加不可避免的将导致甲板设计难度增加，尤其是由于立柱运动而产生的甲板挤压弯曲问题。另外通过增大平台主题尺寸以达到提高稳性的目的，必然会增加甲板和立柱重量以及平台建造成本。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有半潜平台缺点，提供了一种适合干式采油树系统的导管架半潜浮式采油平台设计方案，该设计充分利用立柱水线面面积保证平台具有良好的稳性和优越的运动特性，从而满足干树采油的要求；导管架的设计使得上部组块尺寸不受立柱间距影响，并且降低了组块在平台运动中所受到的荷载影响；导管架的设计为立管提供良好的保护措施，并提供立管导向架，同时立管和系泊缆的张力和疲劳寿命也都在允许的范围之内。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
一种导管架半潜浮式采油平台，包括可进一步安装上部设施的甲板，一个连接甲板底部起支撑作用的导管架，一个与导管架连接在一起用以提供浮力和稳性的船体，以及一个与船体连接在一起用以保持平台位置的系泊系统；其特征在于：所述平台甲板由导管架支撑，甲板尺寸不受船体立柱间距影响，设计者可根据甲板空间需求自主定义甲板尺寸。
前述导管架半潜浮式采油平台，其中所述平台采用导管架来支撑上部模块，导管架的尺寸和支点可以随立柱实际布置而变化，也可以根据上部模块浮托安装的要求而改变。
前述导管架半潜浮式采油平台，其中所述平台船体不直接与上部模块相连接，可自主定义船体尺寸来保证良好的运动特性和稳性；立柱的数量和尺寸是可变的，立柱的形状也可以是任意集合形状，包括但不限于正方形、矩形、阶梯状和混合型；浮箱的尺寸是可变的，其形状也可以是任意集合形状，包括但不限于正方形、矩形、阶梯状和混合型，其大小可以根据运动性能来调整，包括使用小截面的结构杆件。
前述导管架半潜浮式采油平台，其中所述底部浮箱围拢了一个较大的开敞空间，允许立管和其它管道系统从中穿越；立管在导管架覆盖范围内受到良好保护。
前述导管架半潜浮式采油平台，其中所述导管架或船体上可以安装一个或多个垂荡板用以增加阻尼；在保证平台浮力能够支撑平台总重的前提下，导管架可延伸到船体以下，使得垂荡板可以和导管架直接相连接。
本发明的有益效果：本发明平台甲板由导管架直接支撑，在充分保留半潜平台良好的稳性和运动特性等优点的基础之上，克服了立柱尺寸对甲板设计的影响，降低了平台甲板及上部组块所受的荷载影响；导管架的设计为立管提供良好的保护措施，并提供立管导向架，同时立管和系泊缆的张力和疲劳寿命也都在允许的范围之内。
附图说明：
图1A说明一个普通半潜平台的技术。
图1B说明另一个普通半潜平台的技术。
根据本发明，图2是说明导管架半潜平台的4个立柱和一个浮箱结构的视图。
根据本发明，图3是说明导管架半潜平台的4个立柱和一个浮箱结构的视图，且立柱间距进一步的延伸。
根据本发明，图4是说明导管架半潜平台的3个立柱和一个3边导管架浮箱结构的视图。
根据本发明，图5是说明导管架半潜平台的3个立柱和一个4边导管架浮箱结构的视图。
根据本发明，图6是说明导管架半潜平台的4个立柱和一个浮箱结构和一个系泊系统的视图。
根据本发明，图7是说明导管架半潜平台的3个立柱和一个4边导管架浮箱结构和一个系泊系统的视图。
根据本发明，图8是说明导管架半潜平台的3个立柱和一个浮箱结构和一个系泊系统的视图，且立柱间距进一步的延伸。
根据本发明，图9是说明导管架半潜平台的4个立柱和一个小尺寸浮箱结构和一个系泊系统的视图。
根据本发明，图10是说明导管架半潜平台的4个立柱和一个系泊系统但没有浮箱结构的视图。
专利详细说明：
图表2是一个导管架半潜平台的视图。导管架半潜平台包含一个甲板104，一个导管架构造106，和一个船体114。为了支撑甲板104，导管架构造106可以安装在甲板104的底端。船体114和导管架构造可以联合为平台的稳定提供浮力和回复力，但是没有直接和甲板104组装在一起，用来降低造成甲板104的挤压负载。船体114可以包括立柱108和选择浮箱110。
当立柱108没有被牢牢地安装于甲板104上，104甲板的结构不会挤压或扭曲，是因为立柱108在波浪作用下的运动。没有如此的一个坚硬的边界框的结构，如图1A～1B所示的普通半潜平台，立柱的距离会增大因为甲板104避免了立柱108造成的挤压负载。因此，如果立柱距离能被增大，立柱水线面面积将会被优化到较小的数值范围，也就是，立柱108高度减小。总体上，减少立柱108和甲板104的总重量，它们的建造成本，平台开发的复杂性会减小。
此外，因为甲板104和船体114没有直接连接，设计师可根据甲板空间的需要来自主定义甲板尺寸，并且为了良好的运动特性和充足的稳定性来自主定义船体尺寸。
在一些体现上，导管架半潜平台可以在甲板104顶部上安装装置102，也可以从一个地下石油井延伸出立管112(没有在图上展示)，经由船体114和导管架106，到上部油气生产设施102上。船体114或浮箱结构110有中心结构116来允许立管112或其他管道系统穿越。立管112，它可以是但不限于，顶端张力的立管，一个悬链线的立管，一个柔性的立管，或是一个坚硬的立管，在船的影响上都可以很好的被导管架框架106保护。为了提高钻井和立管操作的可靠性，通过本发明，导管架半潜平台好的稳定性可以使行程量(在船体114和立管112之间相对的运动)和立管112的张力在可接受的公差范围之内。
图3至5是根据本发明的其他体现来说明儿个导管架半潜平台的视图。如这些图所示，立柱108的数量和尺寸是可变的。然而，立柱108的数量是3个或更多能达到更好的动力稳定性。立柱108的尺寸可以为了更好的运动性能来优化，也就是减少立柱距离及缩减高度。立柱108的形状也可以是任意几何形状，比如正方形，矩形，圆形，阶梯状和多层的。因此，数量，尺寸，和浮箱构造110的形状能够被优化与立柱108设计相适应。
另外，如图3至5所示，导管架支架106的尺寸和支点可以随立柱i08的安排而变化。导管架支架106也可以为了甲板浮托法安装而改变尺寸。
另外，如图3至5所示，当小的甲板空间和大的立柱间距同时被需要用来满足稳性要求时，立柱的间距可以进一步延伸。
通过本发明一些体现，图表6-8是导管架半潜式平台进一步拥有系泊系统604的视图。系泊系统604用来保持平台的位置，可以包括多个锚链602(与船体114和海底系泊锚相连接)。通过本发明，导管架半潜式平台良好的运动特性可以减少系泊系统604的疲劳。
在一些体现里，一个(或多个)导向架600能够与导管架106配合来导向立管112，用来减少提高立管时的有效载荷。
在一些体现里，一个或多个垂荡板(未显示在图表中)可以和导管架框架106或船体114配合用来增加阻尼，从而减少导管架半潜式平台的垂荡运动。导管架框架106为连接垂荡在更深的位置或(在平台的浮力可以支承总重量的前提下)另外导向立管112，可以选择地延伸在船体114下面。
根据本发明的体现，图表9是导管架半潜平台拥有小尺寸的浮箱构造110的视图。
根据本发明的其他体现，图10是没有浮箱结构110的导管架半潜式平台的视图。导管架半潜式平台能包括甲板104、导管架框架106、导向框架600和立柱108。为，导管架框架可以连接到甲板104的底部用来支撑该甲板。立柱108与导管架框架联合为整个平台的稳定性提供浮力和恢复力，但没有被直接组装在甲板104上用来减少对甲板的挤压载荷。一个(或多个)导向架600能够与导管架106配合来导向立管112，用来减少提高立管时的有效载荷。
在操作中，导管架半潜式平台可以通过本发明提供良好的稳定性，并有助于减少平台的垂荡运动。此外，甲板104由被从船体114或立柱108出来的导管架框架106所支持，甲板104分离可以帮助减少添加到甲板104的挤压负载。因此，立柱的水线面面积、甲板104和船体114的重量、提升立管112和锚链602的张力等都能被优化到最佳。总体而言，可以减少平台的总建筑成本和复杂性。
本发明的优点是：
1、平台具有良好的稳性和优越的运动特性。
2、平台充分利用立柱水线面面积保证其良好的运动性能，满足干树采油的要求。
3、平台需要立管和系泊缆的张力和疲劳寿命都在允许范围之内。
4、导管架的设计使得上部组块甲板尺寸不受立柱间距影响，并且使其在运动中所受挤压载荷最小。
5、导管架的设计为立管提供良好的保护措施，并提供立管导向架
6、可优化平台用钢量，降低总重量。
7、经过模型试验优化后，可以设计成更高效和成本效益好的平台。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种导管架半潜浮式采油平台，包括可进一步安装上部设施的甲板，一个连接甲板底部起支撑作用的导管架，一个与导管架连接在一起用以提供浮力和稳性的船体，以及一个与船体连接在一起用以保持平台位置的系泊系统；其特征在于：平台甲板由导管架支撑，甲板尺寸不受船体立柱间距影响，设计者可根据甲板空间需求自主定义甲板尺寸。
2.根据权利要求1所述的导管架半潜浮式采油平台，其特征在于：所述平台采用导管架来支撑上部模块，导管架的尺寸和支点可以随立柱实际布置而变化，也可以根据上部模块浮托安装的要求而改变。
3.根据权利要求1所述的导管架半潜浮式采油平台，其特征在于：所述平台船体不直接与上部模块相连接，可自主定义船体尺寸来保证良好的运动特性和稳性；立柱的数量和尺寸是可变的，立柱的形状也可以是任意集合形状，包括但不限于正方形、矩形、阶梯状和混合型；浮箱的尺寸是可变的，其形状也可以是任意集合形状，包括但不限于正方形、矩形、阶梯状和混合型，其大小可以根据运动性能来调整，包括使用小截面的结构杆件。
4.根据权利要求3所述的导管架半潜浮式采油平台，其特征在于：底部浮箱围拢了一个较大的开敞空间，允许立管和其它管道系统从中穿越；立管在导管架覆盖范围内受到良好的保护。
5.根据权利要求1、3和4所述的导管架半潜浮式采油平台，其特征在于：导管架或船体上可以安装一个或多个垂荡板用以增加阻尼；在保证平台浮力能够支撑平台总重的前提下，导管架可延伸到船体以下，使得垂荡板可以和导管架直接相连接。
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