CN103587660B - 半潜式钻井储油平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半潜式钻井储油平台系统，具有：半潜式的主平台和多座浮式分平台；所述的浮式分平台通过连接臂与主平台活动连接，浮式分平台的运动与主平台的运动产生耦合。在风浪条件恶劣的深海环境下，多座浮式分平台由于与主平台产生运动耦合，可以大幅度减小主平台的多自由度运动，使得系统具有很强的适应性，提高了平台系统在风暴下的自存能力。中央的主平台四个方向的浮式分平台可以起到储存原油的作用，大大提高了半潜平台的储油能力。同时浮式分平台内也可设置燃料舱或淡水舱，有效节省主平台空间。浮式分平台远离主平台，具有更好的作业安全性。

Description

半潜式钻井储油平台系统

技术领域

本发明涉及一种钻井储油平台系统，尤其涉及一种适用于深海恶劣海况下钻井和采油作业的模块化群式半潜平台。涉及专利分类号：B63船舶或其他水上船只；与船有关的设备B63B船舶或其他水上船只；船用设备B63B35/00适合于专门用途的船舶或类似的浮动结构B63B35/44浮式建筑物，水上仓库，水上钻井平台或水上车间，例如载有油水分离设备的。

背景技术

在现今世界能源需求越来越强劲而能源供应越来越紧张的形势下，开阔更广的能源供应途径就成了现今各国发展的重点，其中海上石油开采技术的发展最为迅速，而深海与超深海又蕴藏着最多的石油资源，因此开发应用于深海的油气开采技术成为了一个急迫的问题。我国目前在南海面临着与东南亚各国的油气资源和主权争端，而深海油气开发又缺乏合适先进的深海装备。半潜式平台已经被证明为最适合深海钻井的一种装备，然而其储油容量小、海上油气生产能力低。其他传统海洋装备，如张力腿平台、自升式平台、深吃水立柱式平台（Spar），虽已广泛采用，却都有自身的局限。

张力腿平台依靠张力腿将平台与海底基础固接在一起，利用平台浮力使张力腿绷紧，约束平台垂向升沉运动，但随着水深的增加，张力腿的长度和重量均迅速增加，安装难度和费用也急剧增大。近年来在美国墨西哥湾的飓风暴中曾发生过一起由于某根张力腿断裂而造成平台完全倾覆的事故，所以其适用性一度被质疑，近年来建造甚少。

自升式平台可沿其桩腿上下升降，移位方便，但随着水深增加，桩腿造价迅速攀升，只适合于浅海，不适用于深海环境。

深吃水立柱式平台是一种较新型平台，因为平台重心低于浮心，所以拥有较好的稳性和运动性能。但是由于现有设计一般采用大直径深吃水圆柱或者多根深吃水圆柱，造成其建造难度和成本均偏高，并且其移动性差，甲板面积小，有效载荷低，遭遇长周期涌浪时还可能发生非线性耦合和涡击不稳定运动。

半潜式平台目前已经发展到第六代，其稳定性好，甲板面积大，有效载荷较高，移位方便，建造难度低，但是其在恶劣海况下升沉运动剧烈，并且由于半潜式平台无法布置较大的原油储存装置，一般只能将开采的原油储存在其立柱内，所以其储油量低，通常将其作为深海钻井平台。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制的一种半潜式钻井储油平台系统，具有：半潜式的主平台和多座浮式分平台；所述的浮式分平台通过连接臂与主平台活动连接，浮式分平台的运动与主平台的运动产生耦合。在风浪条件恶劣的深海环境下，多座浮式分平台由于与主平台产生运动耦合，可以大幅度减小主平台的多自由度运动，使得系统具有很强的适应性，从而提高了平台系统在风暴下的自存能力。

为了应对海面多变的风浪，增加主平台在面对多方向海浪时的稳定性，作为一个较佳的实施方式，所述的浮式分平台环绕所述的主平台对称设置。

更进一步的，针对传统的具有左舷、右舷、船艏和船尾等四个这个方位的半潜式主平台，在所述的四个方位分别设有一个浮式分平台，且四个浮式分平台之间呈90度设置，可以增加主平台的稳性。

为了在保证所述连接臂强度同时，尽可能的减轻重量，也方便设置相应的连接管路和电缆等设备。而且保证浮式分平台能产生有效的耦合运动，作为一个较佳的实施方式，所述的连接臂为桁架连接臂，内部中空，既减轻了重量，又保证了连接臂的强度。同时在连接臂（桁架）两端使用铰链连接，可以保证浮式分平台可相对于主平台进行一定幅度的运动，与主平台产生耦合并最终提高主平台各个自由度的运动性能。

考虑到在波浪的带动下，浮式分平台的运动通过所述连接臂产生对主平台的作用力，为了减小所述的连接臂（桁架）内力，提高连接臂的结构安全，作为一个较佳的实施方式，所述的桁架连接臂为分段式，每个连接臂段之间通过铰链活动连接。既可减小主平台的运动，又降低了分平台对主平台的直接冲击。

更进一步的，考虑到海浪的作用力通常在宏观范围较为线性，即在一定的距离内通常只有高度方向的振动和沿距离长度方向的作用力（推动力），通常不会产生偏离距离长度方向的作用力。故作为一个较佳的实施方式，所述桁架两端和桁架中间的铰链的开合方向与浮式分平台与主平台连线平行。

作为一个较佳的实施方式，所述浮式分平台为中空的储油罐。由主平台采集的原油通过管路输送至所述的储油罐，存储在储油罐中，减小了原油集中存储在主平台上所带来的安全隐患。同时利用了浮式分平台的空间，更进一步的增加了系统的稳定性和储油灵活性。

作为一个较佳的实施方式，所述的浮式分平台呈桶状，具有圆柱形侧壁和圆底。圆柱形侧壁有助于减小波浪和海流对分平台的作用力，弧形圆底有助于减小分平台运动时承受的垂向动水压力。

为了方便主平台与浮式分平台的沟通，作为一个较佳的实施方式，所述连接臂上方设有连通主平台和浮式分平台的栈桥。

作为一个较佳的实施方式，所述的主平台至少具有双层甲板、位于底层甲板下方的立柱和位于立柱下方的浮筒。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的半潜式钻井储油平台系统，其有益效果是：中央的主平台四个方向的浮式分平台可以起到储存原油的作用，大大提高了半潜平台的储油能力。同时，浮式分平台内也可设置燃料舱或淡水舱，有效节省主平台空间。浮式分平台远离主平台，具有更好的作业安全性。

中央的主平台四个方向的浮式分平台与中央主平台通过桁架相连接，浮式分平台的运动与中央主平台的运动发生耦合，限制了主平台的运动，使其具有更好的稳性和运动性能，降低了主平台在深水海域对动力定位的依赖，故而能够节省主平台的能源动力。

浮式分平台采用铰链的形式通过桁架与主平台相连，桁架前臂绕端部铰链内轴转动，后臂绕中部铰链内轴转动，这限制了浮式分平台的侧向漂移运动，从而避免了浮式分平台间的相互碰撞。同时，桁架连接臂使各浮式分平台与主平台间保持一定距离，避免碰撞发生。

所述桁架前段钢臂和所述桁架后段钢臂之间通过铰链的形式连接，增强了储油桶平台的灵活性，减小了桁架内力和失效可能。采用桁架式钢臂，建造难度低，节省钢材。

油田产量下降时，可根据需要拆卸浮式分平台和桁架连接臂，安装到其他同类型平台上，提高利用率和经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明浮式储油系统的侧视图；

图2为本发明浮式储油系统的俯视图；

图3为本发明浮式储油系统分平台和连接臂的示意图；

图4为本发明浮式储油系统主平台的示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1—图4所示：实施例1

一种新型半潜式钻井储油平台系统，主要包括一座半潜式主平台，四座浮式分平台，以及连接它们的连接臂和栈桥结构。主平台主要由一层甲板1、二层甲板2、浮筒3、立柱4组成。四座浮式分平台5分别位于主平台左舷、右舷、船艏、船尾的这四个方位，每座浮式分平台与主平台之间均通过桁架连接臂6相连接，储油平台5和桁架连接臂6垂直于中部舷侧。

每一桁架连接臂6由主平台与桁架连接处的前端铰链7、桁架前段钢臂8、桁架后段钢臂9、连接两段钢臂的中部连接铰链10构成。桁架连接臂6上铺设有输油管道与输电缆11。桁架连接臂上方是人行栈桥12。

所述桁架前段钢臂8与所述二层甲板2通过所述主平台与桁架连接处的前端铰链7连接，所述桁架前段钢臂8为两个处于同一平面且相互平行的钢臂构成；所述桁架前段钢臂8与桁架后段钢臂9通过所述连接两段钢臂的中部连接铰链10连接；所述桁架后段钢臂9与所述浮式分平台5铰接，所述桁架后段钢臂9具有与所述前段钢臂8相同的两个相互平行的桁架构成；所述栈桥12与所述二层甲板2铰接，所述栈桥12与所述浮式分平台5铰接；所述浮式分平台共有四座；所述输油管道与输电缆11铺设在浮式分平台与主平台之间；所述立柱4由六根圆柱组成，所述立柱4上端与所述二层甲板2下端固定刚性连接；所述立柱4下端与所述浮筒3上端固定刚性连接，所述浮筒3为两个，呈平行对称布置。

当平台进行钻井或采油作业时，向所述立柱4和浮筒3内注水压载，平台保持漂浮状态，整体下沉，吃水增加；主平台在拖航时，不与各浮式分平台连接；在采油作业前，所述浮式分平台5和桁架连接臂6通过驳船运输至工作海域，与主平台对接。

所述桁架前段钢臂8与所述主平台与桁架连接处的前端铰链7的铰链外筒刚性连接；此铰链7内设有一转轴，与所述二层甲板2刚性连接；所述铰链7的外筒以及与之刚性相连的桁架前段钢臂8可绕所述铰链7内的转轴转动。

所述桁架前段钢臂8与连接两段钢臂的中部连接铰链10内的转轴刚性连接，铰链10的外筒与所述桁架后段钢臂9刚性连接，所述铰链10的外筒套于转轴外，铰链外筒可绕此转轴转动。

所述立柱4分为两组，每组三根，平行等距，分立在所述浮筒3之上，二层甲板2之下。所述立柱4与所述浮筒3内设有压载物和压载水舱；所述浮筒前后端均采用弧形流线设计以减小拖航阻力和波浪力，前后端下侧装有动力定位装置。

所述浮式分平台5共有四个，通过桁架连接臂6与二层甲板2相连接，连接处分别位于主平台左舷、右舷、船艏、船尾的中部。

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 (9)

1.一种半潜式钻井储油平台系统，具有：半潜式的主平台和多座浮式分平台；所述的浮式分平台通过连接臂与主平台活动连接，所述连接臂的长度大于主平台自身的尺寸，浮式分平台可相对于主平台进行一定幅度的运动，所述浮式分平台为中空的储油罐，浮式分平台的运动与主平台的运动产生耦合，限制了主平台的运动，使其具有更好的稳性和运动性能，

所述连接臂上方设有连通主平台和浮式分平台的栈桥。

2.根据权利要求1所述的一种半潜式钻井储油平台系统，其特征还在于：所述浮式分平台环绕所述主平台对称设置。

3.根据权利要求2所述的一种半潜式钻井储油平台系统，其特征还在于：所述的浮式分平台的数量为四个，所述的四个浮式分平台之间呈90°设置。

4.根据权利要求1所述的一种半潜式钻井储油平台系统，其特征还在于：所述连接臂为桁架，桁架的两端分别与所述主平台和浮式分平台铰接。

5.根据权利要求4所述的一种半潜式钻井储油平台系统，其特征还在于：所述连接臂为桁架，桁架的两端分别与所述主平台和浮式分平台铰接；所述连接臂具有至少两个连接臂段，连接臂段之间通过铰链活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种半潜式钻井储油平台系统，其特征还在于：所述的铰链的开合方向与浮式分平台与主平台连线平行。

7.根据上述任意一项权利要求所述的一种半潜式钻井储油平台系统，其特征还在于：在连接臂中设有连通储油罐和主平台的输油管和输电缆。

8.根据权利要求1所述的一种半潜式钻井储油平台系统，其特征还在于：所述的浮式分平台具有圆柱形侧壁和圆底。

9.根据权利要求1-6任意一项权利要求所述的一种半潜式钻井储油平台系统，其特征还在于：所述的主平台至少具有双层甲板、位于底层甲板下方的立柱和位于立柱下方的浮筒；所述连接臂连接在所述的底层甲板上。