CN105460175A - 一种浅水沉底式单柱型平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浅水沉底式单柱型平台,包括上层建筑(1)、主体柱型结构及底部基础，其特征在于，主体柱状结构自上至下共分为四个主舱室，包括：可调节压载舱(2)、空舱(3)、储油舱(4)与固定压载水舱(5)，每个主舱室可依横截面划分多个分舱；输油立管(7)沿主体柱体结构的内部布置；利用空舱(3)的浮力来获得较大的上部承载能力。本发明可提高试验落物高度、角度和初始速度的准确性。本发明具有较强储藏能力，造价低廉且工期短，操作便捷并可重复使用的优点。

Description

一种浅水沉底式单柱型平台

技术领域

本发明涉及一种适用于近海且具有储藏能力的沉底式单柱型海洋平台。

背景技术

近年来海上石油开发正向两个不同的方向发展：一是向更深水域进军；二是对近海中小型边际油田进行开采。不同于勘探与开发均成本较高的深水大油气田项目，近海边际油田更为经济、灵活，性价比更高，一直被行业所重视。

针对近海边际油田的开采，目前国内外海洋工程领域采用的新型固定式平台包括：轻型固定式简易平台、桩基沉箱抗冰平台、新型混凝土重力式平台；移动式平台包括：自升式采油平台、移动坐底式采油平台、浮力塔。

轻型固定式简易平台是水下支撑采用简易桁架结构的固定式平台。它的优点是结构简单、施工方便、成本较低，立管在结构立柱中可得到充分的保护；然而缺点也比较明显，它结构承载量小，不可移动且无生产和储存能力，平台的位移较大，维护和保养较困难。新型混凝土重力式平台包含多个桶状体，平台本体的下部包含多个下端敞开的圆桶形裙桩，提供水平承载力和稳定性从而起到吸力基础的作用。它的优点是无需采用深桩基础也能适用于软土海床；然而，该平台是垂向为顺应式，故受环境载荷的影响较大，结构较复杂建造成本高且无移动、储藏能力。桩基沉箱抗冰平台优点在于集钻井、采油、输油、生活于一体，能在恶劣条件的边际油田中使用，但它也存在一定的局限性，造价贵且存在长期附加沉降的问题，并无自升、移动、储藏功能。

自升式平台可以根据需要可以在甲板上设储油罐，其基础可采用桩靴式或沉垫式，以钻井平台居多。自升式采油平台往往具备可移动与自升能力，但其缺点是插桩和拔桩作业比较复杂。移动坐底式采油平台是由矩形的沉垫和上层甲板以及连接两者的立柱组成的钢质非自航坐底式平台。此类平台的优点在于可移动、可储油，但其缺陷也十分突出，即海床地基要求平坦、海底坡度较缓且无法实现沉垫储油，作业水深较浅，抗倾效果差。浮力塔是一类适应浅水作业的顺应式平台,它依靠平台自身的巨大浮力力矩使塔柱顺应海浪轻微摆动进而降低环境载荷为其带来的不利影响。这种平台的优点是可以大幅度节约钢材,显著降低建造费用且制造周期短但并无储藏能力且抗倾较差。

目前近海边际油田往往依托条件差、储量小、丰度低、产量不大，单个油田生产年限较短，且环境条件各异。随着油气资源战略意义的提升，针对上述无依托小油田的开发设施的研究是迫切并有重大意义的。常规开发所使用的生产平台形式由于制造工期长且大多无储藏能力，大幅增加开发成本使得边际油田整体效益较低。同时，大量浅水平台都无法重复使用，即使是可移动平台也往往存在拖航安全性与安装成本过高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较强储藏能力，造价低廉且工期短，操作便捷并可重复使用的可移动式平台。这种平台适用于近海各中小边际油田的开发，对于油田开发的配套设施如工程船等的依赖度较低。本发明的技术方案如下：

一种浅水沉底式单柱型平台,包括上层建筑1、主体柱型结构及底部基础，其特征在于，主体柱状结构自上至下共分为四个主舱室，包括：可调节压载舱2、空舱3、储油舱4与固定压载水舱5，每个主舱室可依横截面划分多个分舱；输油立管7沿主体柱体结构的内部布置；利用空舱3的浮力来获得较大的上部承载能力；可调节压载舱2的作用为：在该平台安装的时候，储油舱4为空舱状态；当平台开始生产后原油不断流入储油舱，与此同时随时通过对可变压载舱2抽水来保证平台主体的重力与浮力相平衡，使地基的承载力保持稳定。

底部基础可为吸力式基础，采用顶端封闭下端开口的单桶或多桶式结构；也可为裙边支护式基础，在最下方的固定压载水舱5的外围安装一圈可分离的重力式裙边支护。

本发明的技术效果如下：

(1)该平台主体为单柱体结构，与多柱体结构相比免去柱体间连接的要求，更加安全稳定；柱体横截面形状不限可以是圆形、矩形、正方形或多边形。平台主体的各主舱室又可沿横截面分为6到8个分舱室，以增强平台的抗沉性，做到1到2舱破损不沉。此外，根据油田需要还可以增加额外的功能舱室。平台主体所有主舱室分段均采用统一结构，可以由标准化制造完成再逐层焊接，缩短了工期。对于各关键设备或部件将采用冗余涉及，保证平台的安全生产与可靠性。平台主体结构简单大幅减少了钢材用量。如作业海域存在极端恶劣海况如大风浪，多浮冰等，则可以在柱体外围添加防护装置。

(2)该平台的单柱体结构内部自上至下采用多舱室设计，有效利用各舱室调节浮力进而为该平台实现多种功能。其中空舱为水密舱为该平台提供固有浮力，从而使该平台的上部结构具有较强的承载能力并在平台安装时使其具备自扶正的能力。在平台安装时可变压载舱增加压载，能够为底部基础提供足够的下沉力；在平台运行中可以通过减少该舱的压载力进而降低底部基础的承载力避免过度沉降。

(3)该平台设置有一个储油舱室，具备较强的储藏能力且无需油水置换，非常有利于在配套设施不足的边际油田中独立生产。各舱室的压载可使用压力泵直接调节，操作简单，便捷。在该平台安装的时候，储油舱是一个空舱；当平台开始生产后原油不断流入储油舱，与此同时随时通过对可变压载舱抽水来保证平台主体的重力与浮力相平衡，使地基的承载力保持不变。

(4)克服一般边际油气田开采期短的缺点，该平台可以移动并重复利用，与常规浅水平台相比，其迁移与安装需要工程船的支持更少，耗时更短，因而使用该平台能够更好的控制边际油气田开采的成本投入。该平台底部采用吸力式基础或裙边支护固定压载，平台主结构基本无水平运动及垂向运动，重心较低仅在风浪流等载荷作用下会产生轻微侧倾。该平台的两种底部基础均便于移动：吸力式基础采用上部结构带有翻盖门的设计；裙边支护式固定压载舱可以与平台柱体底部的固定压载水舱分离并通过调节上部各舱的压载使平台脱离海底。

附图说明

图1为使用裙边支护式基础的沉底式单柱平台正视图。

图2为使用吸力式基础的沉底式单柱平台正视图。

图中标号说明：

1.上层结构；2.可调节压载舱；3.空舱；4.储油舱；5.固定压载舱；6.裙边式固定压载舱；7.输油立管；8.上端带翻板的吸力式基础。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

本发明提供了一种适用于浅水且具备储藏能力的沉底式单柱型生产平台。下面结合附图说明该减振装置的实施过程：

(1)该平台各部件均满足标准化制造要求。主舱室中空舱3和储油舱4的各分舱均为水密舱；可调节压载舱1和固定压载舱5为非水密舱；裙边支护6为四边形截面柱状沉箱；可变压载舱1中的压载量变化可利用压力泵实现。柱体横截面形状可根据使用海区不同使用各种截面形式。

(2)实施例1为使用裙边支护式基础的沉底式单柱平台，参见图1。上层建筑模块1通过支撑腿与可变压载舱2相连接。各舱室由多个分舱室拼装焊接而成，可调节压载舱2，空舱3，储油舱4与固定压载舱5之间均使用焊接的方式连接。裙边式支护6紧贴柱体外围，输油立管7利用外部约束沿平台柱体外侧布置。该平台安装流程如下：将足够数量的裙边式支护6沉入海底指定位置；浅水中可以直接垂直状态拖航至指定位置，深水中将其水平状态拖到指定位置后让其自扶正。随后，解除其约束后对固定压载5舱进行加载，平台会在水中逐渐下沉并接近海底，完成固定压载舱5的加载后，对可调节压载舱2进行加载，平台底部将接触海底并逐渐压入海底土层，当平台下沉量达到预先要求后停止加载。该平台从海底解除流程为将可调节压载舱2以及固定压载舱5中的水排净让其提供大量的浮力，同时将裙边支护式固定压载舱6与柱体底部的固定压载舱5分离，平台将在浮力的作用下直接脱离海底。

(3)实施例2为使用吸力式基础的沉底式单柱平台，参见图2。上层建筑模块1通过支撑腿与可变压载舱2相连接。各舱室由多个分舱室拼装焊接而成，可调节压载舱2，空舱3，储油舱4与固定压载舱5之间均使用焊接的方式连接。吸力式基础8采用上部结构带有翻盖门的设计，以便平台移动。该平台安装流程如下：浅水中可以直接垂直状态拖航至指定位置，深水中将其水平状态拖到指定位置后让其自扶正。随后，解除其约束后对固定压载5舱进行加载，平台会在水中逐渐下沉并接近海底，完成固定压载舱5的加载后，对可调节压载舱2进行加载，平台底部吸力基础8将在自重作用下压力沉贯进入土体，当吸力基础8在土体中下沉量一定使其内外形成压力差后后停止加载。该平台从海底解除流程为将吸力式基础8中翻盖门打开，海水流入吸力基础8顶端后，吸力基础8内外压差消失，并排出可调节压载舱2与固定压载舱5中的水，平台将在浮力的作用下直接脱离海底。

Claims (3)

1.一种浅水沉底式单柱型平台,包括上层建筑(1)、主体柱型结构及底部基础，其特征在于，主体柱状结构自上至下共分为四个主舱室，包括：可调节压载舱(2)、空舱(3)、储油舱(4)与固定压载水舱(5)，每个主舱室可依横截面划分多个分舱；输油立管(7)沿主体柱体结构的内部布置；利用空舱(3)的浮力来获得较大的上部承载能力。可调节压载舱(2)的作用为：在该平台安装的时候，储油舱(4)为空舱状态；当平台开始生产后原油不断流入储油舱，与此同时随时通过对可变压载舱(2)抽水来保证平台主体的重力与浮力相平衡，使地基的承载力保持稳定。

2.根据权利要求1所述的单柱型平台，其特征在于，底部基础为吸力式基础，采用顶端封闭下端开口的单桶或多桶式结构。

3.根据权利要求1所述的单柱型平台，其特征在于，底部基础为裙边支护式基础，在最下方的固定压载水舱(5)的外围安装一圈可分离的重力式裙边支护。