CN105857533A - 三立柱浮式平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三立柱浮式平台，包括：浮箱，浮箱构造成横截面大体为三角形且浮箱的中部设有沿纵向方向贯通的通孔；三个立柱，三个立柱相互平行且彼此等间距地排列在浮箱的外侧，三个立柱的下部与浮箱连接；桁架结构，桁架结构设在三个立柱的上方，桁架结构由上层桁架和下层桁架通过连接杆拼接成双层结构，且下层桁架在水平方向上的投影大体为三角形，下层桁架与立柱的上端连接；上层甲板和下层甲板，平台设备设在上层甲板和所述下层甲板上。根据本发明的实施例的三立柱浮式平台，采用特殊的桁架结构，在满足三立柱浮式平台整体强度要求的前提下，最大程度的减小了整个平台结构重量，并兼顾设备的布置，可以非常有效地提高甲板结构的强度和利用效率。

Description

三立柱浮式平台

技术领域

本发明涉及海洋石油工程领域，涉及用于油气生产和钻井的浮式平台，更具体地，涉及一种三立柱浮式平台。

背景技术

半潜式平台已经广泛运用于海上油田的勘探、开发。其经济性、适用性已经得到广泛的认可，是目前水深200米以上油气田开发中主要的平台形式之一。由于该类平台主要依靠立柱的水线面提供稳性，所以也被称为立柱稳性平台。其特点是相同的排水量下，水线面比其他形式的海洋结构物小的多，平台的自然周期远离波浪的主能量区，因此可以在极其恶劣的环境下，依然保持良好的运动性能，特别适合在较恶劣的海况下作业。

现有的海洋平台中，三腿/立柱平台具有良好的经济性，浅水运用较多的自升式钻井平台是三角形结构，依靠可升降的三个桩腿/立柱来支撑整个平台。而三立柱浮式平台在潜水中使用起来却非常困难。即，三立柱浮式平台的设计在满足稳性要求后，立柱之间的跨度较大，在同等排水量级别的基础上，为了满足稳性要求，三立柱半潜式平台的立柱间距要比其他类型平台大，大立柱间距使得平台甲板的布置和甲板结构设计非常困难。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本发明需要提供一种高效、经济的三立柱浮式平台。

根据本发明实施例的一种三立柱浮式平台，包括：浮箱，所述浮箱构造成横截面大体为三角形且所述浮箱的中部设有沿纵向方向贯通的通孔；三个立柱，三个所述立柱相互平行且彼此等间距地排列在所述浮箱的外侧，三个所述立柱的下部与所述浮箱连接；桁架结构，所述桁架结构设在三个所述立柱的上方，所述桁架结构由上层桁架和下层桁架通过连接杆拼接成双层结构，且所述下层桁架在水平方向上的投影大体为三角形，所述下层桁架与所述立柱的上端连接；上层甲板和下层甲板，所述上层甲板的形状与所述上层桁架对应并设在所述上层桁架的上方，所述下层甲板的形状与所述下层桁架对应并设在所述下层桁架的上方；和平台设备，所述平台设备设在所述上层甲板和所述下层甲板上。

根据本发明的实施例的三立柱浮式平台，采用特殊的桁架结构，在满足三立柱浮式平台整体强度要求的前提下，最大程度的减小了整个平台结构重量，并兼顾设备的布置，可以非常有效地提高甲板结构的强度，在满足生产需要的前提下，提高了甲板的利用率，形式新颖，设计合理，有效地解决了三立柱半潜式平台由于立柱间距大造成的甲板设计困难的问题。并且降低了三立柱半潜式平台的设计与建造成本，与目前传统的四立柱半潜式平台相比具体明显的经济性。

另外，根据本发明上述实施例的三立柱浮式平台还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述上层桁架在所述每个立柱上方具有向外延伸的延伸部。

根据本发明的一个实施例，所述延伸部超出所述下层桁架的外周。

根据本发明的一个实施例，每个所述立柱通过多个柱体与所述下层桁架连接。

根据本发明的一个实施例，每个所述立柱上设置有多个与所述桁架结构连接的立柱撑杆。

根据本发明的一个实施例，每个所述立柱上设置有两个与所述桁架结构连接的立柱撑杆。

根据本发明的一个实施例，所述上层甲板的中心位置处设有与所述通孔对应的月池。

根据本发明的一个实施例，所述钻井架设在所述上层甲板上并位于月池的上方。

根据本发明的一个实施例，所述平台设备包括吊机，所述吊机设在所述上层甲板上并位于一个所述立柱撑杆的上方。

根据本发明的一个实施例，所述的三立柱浮式平台进一步包括直升机甲板，所述直升机甲板设在所述上层甲板上并位于位于任一所述立柱的正上方。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的三立柱浮式平台的结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的三立柱浮式平台的桁架结构与立柱连接关系示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的三立柱浮式平台的上层桁架与立柱的位置关系示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的三立柱浮式平台的下层桁架与立柱的位置关系示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1、图2所示，根据本发明的实施例的三立柱浮式平台100，包括：浮箱10、三个立柱20、桁架结构30、上层甲板41、下层甲板42和平台设备50。

具体而言，浮箱10可以构造成横截面大体为三角形。且浮箱10的中部设有沿纵向方向贯通的通孔11。可以理解的是，浮箱10位于三立柱浮式平台100的底部，主要作用是提供浮力，充压载水并参与平台总体强度。三个立柱20相互平行且彼此等间距地排列在浮箱10的外侧，立柱是浮箱10和甲板之间最主要的连接、支撑结构，并且提供整个平台的稳定性。例如，可以理解的是，每个立柱20均沿纵向方向延伸，三个立柱20的下部与浮箱10连接。桁架结构30可以设在三个立柱20的上方，桁架结构30可以由上层桁架31和下层桁架32通过连接杆拼接成双层结构，换句话说，上层桁架31由多个连接杆拼接在一个水平面上，下层桁架32也是由多个连接杆拼接在一个水平面上，且上层桁架31和下层桁架32通过多个连接杆连接层双层结构。且下层桁架32在水平方向上的投影大体为三角形，下层桁架32与立柱20的上端连接。上层甲板41的形状与上层桁架31对应并设在上层桁架31的上方，下层甲板42的形状与下层桁架32对应并设在下层桁架32的上方。上层甲板41和下层甲板42为三立柱浮式平台100提供工作平面、使平台可以布置功能性设备，完成一定的工作，如钻井、生产等。并且也是平台整体强度的重要组成部分。平台设备50可以设在上层甲板41和下层甲板42上。

根据本发明的实施例的三立柱浮式平台100，采用特殊的桁架结构30，在满足三立柱浮式平台100整体强度要求的前提下，最大程度的减小了整个平台结构重量，并兼顾设备的布置，可以非常有效地提高甲板结构的强度，在满足生产需要的前提下，提高了甲板的利用率，形式新颖，设计合理，有效地解决了三立柱半潜式平台100由于立柱20间距大造成的甲板设计困难的问题。并且降低了三立柱半潜式平台100的设计与建造成本，与目前传统的四立柱半潜式平台相比具体明显的经济性。

如图3所示，根据本发明的一个实施例，上层桁架31在每个立柱20上方具有向外延伸的延伸部311，整个上层桁架构造成大体成人字形。由此，在满足稳定性的要求外，可以进一步增大上层桁架31所占的面积，从而提高甲板40的面积。进一步地，延伸部311超出下层桁架32的外周。

如图1、图2所示，根据本发明的一个实施例，为了方便立柱20与桁架结构30的连接，每个立柱20通过多个柱体60与下层桁架32连接。

如图1、图2所示，根据本发明的一个实施例，每个立柱20上设置有多个与桁架结构30连接的立柱撑杆70。进一步地，每个立柱20上设置有两个与桁架结构连接的立柱撑杆70。由此，立柱撑杆70可以对桁架结构30进行斜向支撑，将桁架结构30的悬空跨度减少一半。并在立柱20上方与立柱撑杆70之间，形成一个四点支撑的强框架，可承受较大的工作荷载。为重型设备的布置提供了很好的结构基础。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，上层甲板41的中心位置处设有与通孔11对应的月池43。如图1所示，根据本发明的一个实施例，平台设备50可以包括钻井架51和吊机52，钻井架51可以设在上层甲板上并位于月池43的上方，例如为正上方。吊机52可以设在上层甲板41上并位于一个立柱撑杆71的上方。根据本发明的一个实施例的三立柱浮式平台100进一步包括直升机甲板80，直升机甲板80可以设在上层甲板上并位于任一立柱20的正上方。

根据本发明的实施例的三立柱浮式平台100采用双层桁架式结构，可以在70米以上的跨度实现甲板强度满足要求。与箱型结构的甲板相比。本发明的桁架结构30具备很好的空间优势、结构强度优势和结构冗余度，使其在应用于大跨度三柱半潜式平台时，有优良的强度和重量优势。

在本发明的实施例中，上层甲板41可以构造成人字型大跨度甲板，人字型甲板布置，可充分利用立柱20自身结构强度很大的优势，把主要设备布置在立柱20上方，以及立柱20与立柱撑杆70形成的强框架之间。将主要荷载布置在这些已有的强结构上方，可提高结构的利用效率，使三立柱浮式平台100的立柱20不但为平台提供浮力、还为整个平台的上部模块提供支撑。

在本发明的实施例中，采用人字型大跨度甲板，其结构形式与目前现有的半潜式平台甲板完全不同、具有独特的设计形式。该形式可充分利用三柱式半潜浮式平台的立柱特点，把大跨度的甲板变为可能。并且其采用桁架式结构，可以减少结构重量，提高利用率。在相同的结构重量下，可承载更多的载荷。在相同的工作设计载荷下，可以降低结构的重量。

进一步地，本发明采用人字型大跨度甲板，合理的设计甲板布置，将主要设备及区域布置于人字型的三个角，降低甲板跨度中段的载荷，把大跨度的中间结构部分的重量降到最低，由此实现甲板结构的经济性。

更进一步地，本发明的人字型大跨度甲板，与四角形大跨度甲板相比，结构合理，充分利用三角形的稳定性，可有效抵抗波浪对浮式平台造成的扭转，拉压及弯曲变形。在甲板的用钢量和建造成本上，都具有成本优势。

本发明的三立柱浮式平台100，其优势在于保留传统半潜式平台优势的基础上,减少了一个立柱，降低了整个平台的制造成本。挑战在于在保持相同排水量的前提下，立柱之间的跨度要比通常的四立柱半潜式平台跨度大1/3以上，给上部模块的结构设计带来挑战。并且由于整个平台为三角形结构，很多设备较难布置。

在上层甲板41上，立柱20的正上方为设备布置区域，可布置如主机、配电间、泥浆处理模块、油气处理模块等重型设备。也可以布置为生活楼、平台控制室、仓库、水下机器人工作间、直升机甲板等区域。通过这样优化的布置方式，将甲板分为三个区域，每个区域均为常规的四边型框架结构，可容易的布置设备。中间通过人字型主梁联接,并充分利用已有结构的强度，把撑杆与立柱之间的区域作为主要设备布置区域，减少了负载对甲板跨度中段的压力。整个上部模块分为两层桁架式甲板，第一层甲主板中部为钻井区,三个角为主要的设备布置区域。第二层甲板中部不放置设备,主要目的是为桁架结构提高甲板的强度，减少甲板跨度中段的载荷，第二层生产甲板的三个角为设备布置区域。这样的布置可以充分利用已有的三个立柱结构，使其不但可以提供浮力，还兼做上部模块的结构基础，提高了立柱的结构利用效率。

通过设置上层桁架31和下层桁架32，可以将甲板分成上层甲板41和下层甲板42，上层甲板41和下层甲板42布置采用同样的设计思路，充分利用立柱结构，在立柱和立柱支撑杆上方布置较多的设备。甲板的跨度中段，布置较少或不布置设备，减轻甲板结构的载荷，使甲板的重量降低。整个平台在结构利用率方面提高明显。使整个人字型甲板具备重量轻、跨度大、较容易布置设备，形式新颖,设计合理，可有效的降低三柱式半潜平台的设计和建造成本。

根据本发明的实施例，为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种三立柱浮式平台100，该平台大体成人字型，该三立柱浮式平台100的大跨度甲板形式设计方案，在设计上综合了桁架式、优化布置、大跨度梁解决方案，以适合三立柱半潜平台，克服了三立柱半潜式平台的最大困难：大跨度的甲板设计及设备布置。配合该甲板的设计，三立柱半潜式平台低成本设计建造成为可行。

根据本发明的实施例，本发明提供了一种高效、经济的浮式平台甲板结构设计方案，本发明基于三立柱半潜式平台的上部结构，也适用于三立柱张力腿平台及三立柱深吃水立柱式平台的上部结构。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种三立柱浮式平台，其特征在于，包括：

浮箱，所述浮箱构造成横截面大体为三角形且所述浮箱的中部设有沿纵向方向贯通的通孔；

三个立柱，三个所述立柱相互平行且彼此等间距地排列在所述浮箱的外侧，三个所述立柱的下部与所述浮箱连接；

桁架结构，所述桁架结构设在三个所述立柱的上方，所述桁架结构由上层桁架和下层桁架通过连接杆拼接成双层结构，且所述下层桁架在水平方向上的投影大体为三角形，所述下层桁架与所述立柱的上端连接；

上层甲板和下层甲板，所述上层甲板的形状与所述上层桁架对应并设在所述上层桁架的上方，所述下层甲板的形状与所述下层桁架对应并设在所述下层桁架的上方；和平台设备，所述平台设备设在所述上层甲板和所述下层甲板上。

2.根据权利要求1所述的三立柱浮式平台，其特征在于，所述上层桁架在所述每个立柱上方具有向外延伸的延伸部。

3.根据权利要求2所述的三立柱浮式平台，其特征在于，所述延伸部超出所述下层桁架的外周。

4.根据权利要求1所述的三立柱浮式平台，其特征在于，每个所述立柱通过多个柱体与所述下层桁架连接。

5.根据权利要求1所述的三立柱浮式平台，其特征在于，每个所述立柱上设置有多个与所述桁架结构连接的立柱撑杆。

6.根据权利要求5所述的三立柱浮式平台，其特征在于，每个所述立柱上设置有两个与所述桁架结构连接的立柱撑杆。

7.根据权利要求1所述的三立柱浮式平台，其特征在于，所述上层甲板的中心位置处设有与所述通孔对应的月池。

8.根据权利要求7所述的三立柱浮式平台，其特征在于，所述钻井架设在所述上层甲板上并位于月池的上方。

9.根据权利要求7所述的三立柱浮式平台，其特征在于，所述平台设备包括吊机，所述吊机设在所述上层甲板上并位于一个所述立柱撑杆的上方。

10.根据权利要求1所述的三立柱浮式平台，其特征在于，进一步包括直升机甲板，所述直升机甲板设在所述上层甲板上并位于位于任一所述立柱的正上方。