CN1043673C - 支撑海洋平台加底座导管架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于支撑海洋平台的带有加宽底座的导管架(10)，它包括四条主桩腿(12)和一个设置在下端的加宽底座(20)，桩腿(12)在下部区域和中间过渡区域呈倾斜状，而在前、后面上部区域则每两个桩腿(12)相互平行；辅助桩腿(18)与主桩腿上段对齐，从而构成滑动导轨，供导管架(10)从驳船上下水之用；加宽底座(20)由呈两面角的外侧面构成，并通过固定在主桩腿(12)下端的垂直桩杆(22)固定在海底。

Description

支撑海洋平台加底座导管架
本发明涉及一种用于支撑海洋平台的带加宽底座的海上塔式导管架，该导管架具有四个主桩腿和加宽的底座，底座具有呈两面角的外侧面，从主桩腿上还伸出被称为辅助桩腿的分支结构，这些辅助桩腿与驳船上的滑道配合，从而可将导管架从建造场地装运到海上，然后从驳船上下水。所述的海洋平台可用于进行海上钻井作业、石油和天然气勘探开发和生产，也可用于支撑其它任何形式的海上建筑物。
用于支撑海上平台最常用的结构是由四条或八条桩腿构成的棱锥台形的立体导管架，这种结构具有方形或矩形的底部和顶部。至于选用四桩腿结构还是八桩腿结构主要取决于底部和顶部尺寸，还取决于海上作业载荷和海浪及风力等气候原因造成的环境载荷的大小，如果四桩腿导管架即可满足要求，那将是最简单和有效的结构形式。
八桩腿导管架通常先在岸上组装，然后下水，其两个平行的内面作为滑道之用，因此在这种结构中，用于下水作业的特殊设计的结构件较少。由于这种导管架的制造和安装需要大量的加强构件，因而其缺点是结构较复杂，还会导致有效环境载荷的增大。
四桩腿导管架根据其尺寸，重量以及海上作业装备的能力，通常可采取吊装方式安装，或在岸上建造后下水来安装。当采用下水安装时，传统的四桩腿导管架还需有额外的特殊结构，如平行构架或者说支撑和滑动用的内部构件，由此导致形成六桩腿结构，其中四个桩腿位于四角，主要承受作业载荷和环境载荷，而两个平行内部构件用于安装。所述额外的特殊结构对整体强度而言无任何作用，却增加了导管架本身的重量以及作用在导管架上的环境载荷，因此额外结构并无多大用处且增加了制造成本。
本发明的目的就是要消除上述传统四桩腿和八桩腿导管架的缺陷，为此，本发明提出一种用于支撑海洋平台的带加宽底座的海上塔式导管架，它包括四条两对主桩腿(12)和四条辅助桩腿(18)，所述两对主桩腿中的每一对在所述导管架的上部区域(A)相互平行，构成导管架的前面和后面，在导管架的过渡区域(B)和下部区域(C)，所述主桩腿向外倾斜，以便支撑在海底，每一条辅助桩腿(18)与所述上部区域的一条主桩腿相连，并对齐地向下延伸，通过所述过渡和下部区域直至底框(24)，在主桩腿(12)和辅助桩腿(18)的下端之间安装侧向支撑(26)，所述主桩腿和辅助桩腿在过渡和下部区域构成了若干个外侧面，每一对相邻的外侧面呈两面角形状，其特征是所述导管架的前面和后面沿着向上方向相对向内倾斜，每一辅助桩腿(18)的下端要高于每一主桩腿(12)的下端，使得连接在辅助桩腿(18)下端的横向支撑底框(24)相对海底悬空，从而免除昂贵的海底清理工作。
在本发明的导管架中，上部区域(A)的主桩腿(12)与过渡区域(B)、下部区域(C)中的辅助桩腿(18)构成连续的滑轨，使导管架可从一条海洋作业船上滑下水。
由于其特殊几何形状，本发明导管架没有特别用于安装阶段的主构件，或者换句话说，所有的主构件都是为了导管架本身在作业时的要求而设计的。此外，由于其底座加宽，以及在靠近海面处构件纤细、结构简单而带来的对环境载荷的低敏感性，使得导管架基座的载荷相对下降。
因此，本发明支撑海上平台用导管架的特点为：高度优化，重量减轻，几何形状简单，从而明显地缩短了制造和组装周期，减低了成本，采用传统方法也可高效地进行运输和安装。
下面参照附图对本发明的一个最佳实施例进行更详细的描述，使得本发明的上述和其它目的以及它的特点和优越性更加明确，其中：
图1是本发明导管架的透视图；
图2a是图1导管架的前面或后面的立面图，图中A、B和C分别为该导管架的上部过度和下部区域；
图2b是该导管架的简图，示意地表示出本发明的图2a构件在用细线画出的导管架上的位置；
图3a是图1导管架侧面的立面图；
图3b是该导管架的简图，示意地表示出本发明的图3a构件在用细线画出的导管架上的位置；
图4a是本发明导管架外侧面的透视图，其中包括主桩腿的安装在加宽底座上的部分；
图4b是该导管架的简图，示意地表示出本发明的图4a构件在用细线画出的导管架上的位置；
图5a是本发明导管架的下部横向支撑构件的俯视投影图；
图5b是导管架的简图，示意地表示出本发明的图5a构件在用细线画出的导管架上的位置。
如图所示，其中相同的参考标号表示相同的部件，用于支撑海洋平台的导管架由标号10表示，它包括四条主桩腿12，主桩腿12在下部区域C和过渡区域B呈向外倾斜状，而在上部区域A中前面和后面的主桩腿各自平行，并从此处做出垂直端部14与作业平台(未画出)相连。在下部区域C有一加宽底座20，它通过多根桩杆或位于四个主桩腿12底端的垂直桩杆组22固定在海底上。
为了可用驳船运出该导管架和使其滑下水，从主桩腿的倾斜拐点处延伸出一段小直径分支直到导管架的底座，该分支被称为辅助桩腿18，由此形成与下水滑道配合的结构。
这样，本发明导管架在其上部区域A构成一个四桩腿结构，而在其过区域B和下部区域C则形成一个八桩腿结构，从而综合了这两个传统结构的优点，同时并未带来它们各自的缺点。
由图4d、4b可见导管架10的主要特征在于：下部区域C的外侧面具有两面角或者说大致呈两面角的形状，从而构成一个尺寸随意、构件数量少且结构简单的加宽底座。在过渡区域B也采用了这种简化结构，在此处，从主构件上倾斜伸出的结构件只有主桩腿。
因此，本发明导管架因上部区域A以及区域B、C结构简单、构件之间空档大，因此对环境载荷的敏感性小，此外，由于采用加宽底座20和上述环境载荷较小，使稳定性增强，基座22受力减小，因此本发明结构特别适合于海底松软、海上气候恶劣的区域。
结构10的另一个主要特征是其横向支撑底框24相对海底悬空，从而避免了底框24与钻井导向板(如果有一个的话)相互干扰，由此简化了平台上的作业，而且无需进行由于钻井排出的泥沙导致的昂贵的海底清理作业。将底框24悬空无需增加额外的结构件，因为由侧向支撑构件26传来的垂直方向作用力被辅助桩腿18承担了。另外，由于底框24的悬空而使侧面构件的长度缩短了，因此使结构的总重量得以减轻。
由于导管架10特别是在其下部区域C和过渡区域B具有独特的几何形状，使得作业载荷和环境载荷可直接通过主桩腿12传递到基座22，从而使由侧向格子梁剪切力传来的载荷减少到最低程度，所述格子梁位于上述主桩腿12和辅助桩腿18之间。由此使下部区域C和中间过渡区域B的高度得到优化，所以C、B每一个区域都由单独的单元结构构成。由于上述侧向格子梁的特殊结构形状，使得原为安装使用的辅助桩腿18也能承受作业状态产生的力，因此不必再设置具有安装所需尺寸的主构件。
由于本发明结构10的特殊结构和其结构的优化，使其相对传统的不带下水构架的四桩腿棱锥台导管架来说重量没有增加，此外在其重心附近的横截面积也减小了。这样可通过吊装来安装本发明导管架，而且由于起重吊臂的作业半径可以减小，使得起重船的起重量增加。就本发明导管架安装方法来说，采用现有作业船装备就有很大的加旋余地，而且，本发明导管架的设计，使它变化使用也不会导致损伤。
另外，由于采用加宽底座和带垂直桩杆的基座，将上述桩杆22打入海底的操作就变得非常简便，因为桩杆的位置偏离平台的上部构件的距离适当，使得构件被碰撞和损伤的可能减至最少程度，因此也无需设置常用的防护结构。采用垂直桩杆还可取消桩杆导向件，从而进一步减轻了重量、降低了成本，这是因为取消桩杆导向件使桩杆可以单元模块的形式进行安装，因此无需进行昂贵的海上焊接作业。
采用加宽底底还可使重心降低，从而减小了下水驳船摇臂在导管架下水时的作用力，因为当导管架的上部先行完全没入水中之后，导管架才开始转向竖立位置，在此期间导管架的重量得到流体静浮力的补偿。另外由于导管架的重心低，加上在下水时在其上部设置浮简，这样在导管架下水后很容易自行竖立起来。
上文结合最佳实施例，对本发明进行了详细叙述，应该指出，在形状和细节上作出的上述和其它变化，均未越出本发明的范围。

Claims (2)

1．一种用于支撑海洋平台的带加宽底座的海上塔式导管架，它包括四条两对主桩腿(12)和四条辅助桩腿(18)，所述两对主桩腿中的每一对在所述导管架的上部区域(A)相互平行，构成导管架的前面和后面，在导管架的过渡区域(B)和下部区域(C)，所述主桩腿向外倾斜，以便支撑在海底，每一条辅助桩腿(18)与所述上部区域的一条主桩腿相连，并对齐地向下延伸，通过所述过渡和下部区域直至底框(24)，在主桩腿(12)和辅助桩腿(18)的下端之间安装侧向支撑(26)，所述主桩腿和辅助桩腿在过渡和下部区域构成了若干个外侧面，每一对相邻的外侧面呈两面角形状，其特征是所述导管架的前面和后面沿着向上方向相对向内倾斜，每一辅助桩腿(18)的下端要高于每一主桩腿(12)的下端，使得连接在辅助桩腿(18)下端的横向支撑底框(24)相对海底悬空，从而免除昂贵的海底清理工作。
2．如权利要求1所述的导管架，其特征是上部区域(A)的主桩腿(12)与过渡区域(B)、下部区域(C)中的辅助桩腿(18)构成连续的滑轨，使导管架可从一条海洋作业船上滑下水。
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