CN103895826A

CN103895826A - 一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台

Info

Publication number: CN103895826A
Application number: CN201410116324.1A
Authority: CN
Inventors: 冯加果; 谢彬; 李新仲; 曹静; 王春升; 谢文会; 王世圣; 陈国龙
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Institute Co Ltd
Current assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明涉及一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，它包括一由四个浮箱组成的矩形环状浮箱组件，浮箱组件四个交点处的上表面均紧固连接一立柱；且每一立柱的一部分位于水面以下，其余部分位于水面以上；每一立柱位于水面以下的部分均为竖直结构，位于水面以上的部分均向浮箱组件的中心倾斜；每一立柱底面的中心线与浮箱组件的水平中心线之间具有夹角α；每一立柱均相对于浮箱组件向外延伸，延伸出的每一立柱的末端外侧均设置若干张力腿悬挂点，每一张力腿悬挂点上均悬挂一张力腿，每一张力腿的末端均紧固连接在海底泥面上；立柱的顶端紧固连接一用于放置采油设备、油气处理设备和钻修井设备的甲板。

Description

一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台

技术领域

本发明涉及一种张力腿平台，特别是关于一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台。

背景技术

随着世界经济的发展，各国对石油及天然气的需求显著增加，因此，需要大型的海洋油气开采和生产平台，张力腿平台（TLP）属于这类平台中的一种，在海洋油气开采和生产中发挥着重要作用。张力腿平台是一种顺应式结构，靠竖直的锚泊系统，即张力腿连接到海底，由于张力腿在安装初期具有一定的预张力，呈拉紧状态，因此，能够通过预张力将张力腿平台向下拉至一定深度。被紧紧拉住的张力腿平台在水平面内顺应着海浪一起摆动，而在垂向的深沉运动则很小，因此可以满足油气开采和生产。张力腿平台上部的甲板高出水面一定距离，可以用于布置油气生产设施、生活设施和钻井设施。张力腿平台具有升沉运动优良、可采用干式采油树、维修方便以及节省投资和操作费用低等优点。

目前，虽然世界各国已经成功建立了25座张力腿平台，但其稳定性、抵抗恶劣天气的能力仍是世界各国学者关注和研究的焦点之一。2005年，美国和墨西哥湾遭遇的卡特里娜（Katrina）和丽塔（Rita）飓风造成了多个张力腿平台的损坏，其中包括一座张力腿平台的倾覆。这起事故引起了人们对张力腿平台安全的高度重视，API（美国石油学会）也因此提高了张力腿平台的设计标准，而业内人士的研究也更加倾向于提高TLP的稳定性和抵抗恶劣天气的能力。张力腿平台的在位稳定性主要依靠张力腿的拉力形成的复原力矩，因此适当增大连接张力腿的立柱间距将更便于满足张力腿平台相关设计标准，但其结构成本也将大大增加。

如何减小张力腿平台的安装风险和安装成本是世界各国学者关注和研究的另一焦点。目前有些张力腿平台由于立柱间距较小而不满足整体湿拖稳性的要求，因此，不能将上部模块和船体在船坞或码头组装好之后再整体拖到油田。需要将上部模块和船体分别安装，即先动用大型的起重安装船将船体安装好之后，再将上部模块吊装安装到船体上，最后在海上调试。这种安装方式有以下几个缺点：1）成本高，需要动用大型起重安装船，而随着世界各国海洋油气开采的快速发展，大型起重安装船舶资源越来越稀缺，提前锁定安装资源难度越来越大；2）安装风险大，需要进行大型模块的海上吊装作业；3）受天气影响程度大，大型起重吊装作业对天气要求高，对气候的把握要求高；4）海上调试不方便，时间长。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够抵御恶劣天气、稳定性高、安装风险小以及安装成本低的基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，它包括一由四个浮箱组成的矩形环状浮箱组件，所述浮箱组件四个交点处的上表面均紧固连接一立柱；且每一所述立柱的一部分位于水面以下，其余部分位于水面以上；其特征在于：每一所述立柱位于水面以下的部分均为竖直结构，位于水面以上的部分均向所述浮箱组件的中心倾斜；每一所述立柱底面的中心线与所述浮箱组件的水平中心线之间具有夹角α；每一所述立柱均相对于所述浮箱组件向外延伸，延伸出的每一所述立柱的末端外侧均设置若干张力腿悬挂点，每一所述张力腿悬挂点上均悬挂一张力腿，每一所述张力腿的末端均紧固连接在海底泥面上；所述立柱的顶端紧固连接一用于放置采油设备、油气处理设备和钻修井设备的甲板。

每一所述立柱位于水面以上的部分向所述浮箱组件中心倾斜的角度均为20～30°，每一所述立柱底面的水平中心线与所述浮箱组件的水平中心线之间的夹角α均为45°。

所述立柱采用截面形状为矩形的结构形式。

每一所述立柱上均开设一用于输送人员或货物的通道。

每一所述立柱和浮箱均是优质钢板焊接而成的密闭结构。

每一所述立柱底面的内侧边与所述浮箱组件的内侧边平齐或向外错开。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、根据波浪作用的特点，越靠近水面波浪作用力越大。由于本发明水面以上的立柱设计为向平台中心倾斜的方式，因此，不仅能够减小波浪对立柱的抨击作用力，而且还能够减小风力对水面之上的立柱的作用力；除此之外，还有利于张力腿的设计和优化，更加适用于风大浪急的恶劣天气。2、由于本发明的立柱相对于浮箱组件向外延伸一段距离，因此不仅增大了抗倾覆力矩和稳定性，而且还使得立柱和浮箱组件的连接更加方便。另外，与传统的立柱中心在浮箱交点处的张力腿平台相比，增大了张力腿距离平台中心的距离，在张力腿张力相同的情况下增大了复原力矩，有利于张力腿平台满足作业性能要求，即增大了张力腿的作用效果。反过来说，在保持张力腿作用效果相同的情况下，增加张力腿强度安全冗余的同时，也减小了张力腿的尺寸甚至张力腿的根数。众所周知，张力腿是张力腿平台最关键的部位之一，也是成本最高的部件之一，目前张力腿的主体主要由国外进口，且其连接构件都是专用件，成本非常高，因此减小张力腿根数对于张力腿平台设计和减小成本意义重大。3、由于本发明采用向外延伸的立柱，增加了拖航时立柱水线面提供的复原力矩，能使得上部模块和船体整体湿拖时稳性满足要求，从而使得本发明可以通过上部模块和船体整体湿拖到油田安装而不需动用大型起重安装船舶，因此，减小了大型起重吊装的风险、成本以及对安装气候的严格要求，同时减少安装调试时间，有利于油田早期钻采和生产。

附图说明

图1是本发明的侧视结构示意图

图2是本发明的俯视示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明包括一浮箱组件1，浮箱组件1是由四个浮箱10组成的矩形环状结构，浮箱组件1四个交点处的上表面分别紧固连接一立柱3，且每一立柱3的一部分位于水面2以下，其余部分位于水面2以上。每一立柱3位于水面2以下的部分均为竖直结构，位于水面2以上的部分均向浮箱组件1的中心倾斜。每一立柱3底面的水平中心线与浮箱组件1的水平中心线之间的夹角为α。每一立柱3均相对于浮箱组件1向外延伸，延伸出的每一立柱3的末端外侧均设置若干张力腿悬挂点4，每一张力腿悬挂点4上均悬挂一张力腿5，每一张力腿5的末端均紧固连接在海底泥面上。立柱3的顶端紧固连接一用于放置采油设备、油气处理设备和钻修井设备的甲板6，油气开采用所需的立管和外输立管（图中未示出）悬挂于甲板6上。

在上述实施例中，每一立柱3位于水面2以上的部分向浮箱组件1中心倾斜角度均为20～30°，每一立柱3底面的水平中心线与浮箱组件1的水平中心线之间的夹角α均为45°。

在上述实施例中，立柱3采用截面形状为矩形的结构形式。

在上述实施例中，每一立柱3上均开设一用于输送人员或货物的通道7。

在上述实施例中，立柱3和浮箱10均是优质钢板焊接而成的密闭结构。

在上述实施例中，立柱3底面的内侧边与浮箱组件1的内侧边平齐或向外错开。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式、立柱和浮箱组件的相对位置和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，它包括一由四个浮箱组成的矩形环状浮箱组件，所述浮箱组件四个交点处的上表面均紧固连接一立柱；且每一所述立柱的一部分位于水面以下，其余部分位于水面以上；其特征在于：每一所述立柱位于水面以下的部分均为竖直结构，位于水面以上的部分均向所述浮箱组件的中心倾斜；每一所述立柱底面的中心线与所述浮箱组件的水平中心线之间具有夹角α；每一所述立柱均相对于所述浮箱组件向外延伸，延伸出的每一所述立柱的末端外侧均设置若干张力腿悬挂点，每一所述张力腿悬挂点上均悬挂一张力腿，每一所述张力腿的末端均紧固连接在海底泥面上；所述立柱的顶端紧固连接一用于放置采油设备、油气处理设备和钻修井设备的甲板。

2.如权利要求1所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：每一所述立柱位于水面以上的部分向所述浮箱组件中心倾斜的角度均为20～30°，每一所述立柱底面的水平中心线与所述浮箱组件的水平中心线之间的夹角α均为45°。

3.如权利要求1所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：所述立柱采用截面形状为矩形的结构形式。

4.如权利要求2所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：所述立柱采用截面形状为矩形的结构形式。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：每一所述立柱上均开设一用于输送人员或货物的通道。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：每一所述立柱和浮箱均是优质钢板焊接而成的密闭结构。

7.如权利要求5所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：每一所述立柱和浮箱均是优质钢板焊接而成的密闭结构。

8.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：每一所述立柱底面的内侧边与所述浮箱组件的内侧边平齐或向外错开。

9.如权利要求5所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：每一所述立柱底面的内侧边与所述浮箱组件的内侧边平齐或向外错开。

10.如权利要求6所述的一种基于倾斜立柱的延伸式张力腿平台，其特征在于：每一所述立柱底面的内侧边与所述浮箱组件的内侧边平齐或向外错开。