CN106114774B - 一种高有效载荷比轻型半潜式生产平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高有效载荷比半潜式生产平台，包括三个首尾相接的矩形浮箱、与矩形浮箱连接的且彼此间隔开的三个立柱、设在三个所述立柱上端的桁架以及设在所述桁架上的甲板，三个所述矩形浮箱构造成中部具有三角形孔洞且整体为三角形结构，每个所述矩形浮箱和所述立柱为密封的中空结构，所述立柱设在相邻的两个矩形浮箱的连接处外侧，在所述三角形孔洞中位于相邻的两个矩形浮箱的连接处设有蹼型角舱。本发明采用三立柱平台浮体有效提高了载荷比；改善了半潜式生产平台的经济性，可为中深水边际油气田开发节省成本，且该半潜式生产平台适用水深范围广，排水量小，可迁移性好，适合在中国南海等恶劣的海洋环境条件下进行钻井和生产作业。

Description

一种高有效载荷比轻型半潜式生产平台
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，具体而言，涉及一种高有效载荷比轻型半潜式生产平台。
背景技术
随着人类开采海洋油气规模的不断扩大，海洋油气勘探开发正逐步向较深的海域扩展。对于300米以上浅水区的油气开发和生产，通常采用固定式平台。水深从300米到1000米的海域一般定义为中深水海域，在此范围全球有大量的中小型和边际油气田。而对于中深水区域的油气开采和生产，一般需要采用浮式生产平台。半潜式生产平台作为典型的浮式平台之一，已广泛应用于海上石油开方和生产。常规设计的大型或中型半潜式生产平台造价成本较高，对此类油气田的开发不具备较好的经济性。而由老旧的钻井平台改装成的轻型半潜式生产平台虽然具有较好的经济性，但通常平台结构复杂且寿命有限，无法满足未来海上油气田开发的需要。
浮式生产平台一般由上部设施部分和下部浮体部分组成，其中上部设施的主要功能是油气生产，下部浮体的主要功能是提供浮力和稳定性。有效载荷比是衡量浮式生产平台的重要指标，定义为平台的上部设施部分载荷重量与下部浮体部分重量之比。在满足同样作业功能条件下，通常有效载荷比越高，则表明浮式平台的浮体效率越高，总体经济性越好。目前采用常规设计的轻型半潜式生产平台一般有效载荷比较低，经济性无法满足海上中深水边际油气田开发的需要。
综上所述，有必要研发一种具有更好经济性的高有效载荷比轻型半潜式生产平台，从而满足中深水边际油气田开发的需求。
发明内容
为了克服现有半潜式生产平台技术存在的问题，本发明提供一种具有较好经济性的高有效载荷比轻型半潜式生产平台，此平台采用简洁独特的三立柱平台浮体代替传统的四立柱浮体，在结构的总纵强度方面具有显著优势，同时采用重量轻的桁架式双层甲板结构以及三组系泊定位系统布置，使平台的有效载荷比明显提高，总成本降低，为中深水边际油气田的开发节省大量成本。
本发明由以下技术方案实现：
一种高有效载荷比轻型半潜式生产平台，包括：三个首尾相接的矩形浮箱、与矩形浮箱连接的且彼此间隔开的三个立柱、设在三个所述立柱上端的桁架以及设在所述桁架上的甲板，三个所述矩形浮箱构造成中部具有三角形孔洞且整体为三角形结构，每个所述矩形浮箱和所述立柱为密封的中空结构，所述立柱设在相邻的两个矩形浮箱的连接处外侧，在所述三角形孔洞中位于相邻的两个矩形浮箱的连接处设有蹼型角舱，所述甲板上设有轻型模块钻井、平台定位系泊系统、油气生产设施和生活设施，所述桁架通过斜撑与所述立柱连接。
所述平台定位系泊系统包括三组系泊装置，每个所述立柱上设有一组所述系泊装置，所述系泊装置包括位于立柱顶部的锚机、系泊缆以及与系泊缆匹配的导缆器，所述导缆器设在所述立柱的外侧并临近所述立柱的底端，所述系泊缆上端连接到所述锚机上并通过所述导缆器向下延伸。
每个所述立柱上设有一个所述锚机、三个所述导缆器以及分别与三个所述导缆器对应的系泊缆。
所述立柱包括主体段、位于主体段上端的上连接段和位于所述主体段下端的下连接段，所述上连接段和所述下连接段的径向尺寸大于所述主体段的径向尺寸。
进一步的,所述主体段、所述上连接段和所述下连接段的横截面均为圆形。
进一步的,所述甲板为包含上层甲板和下层甲板的双层结构。
进一步的,三个所述立柱等隔分布。
进一步的，所述立柱和水平浮箱为钢结构件。
进一步的，所述立柱和浮箱内部形成有水密舱室。
本发明所述技术方案的有益效果在于：本发明采用的三立柱平台浮体有效提高了载荷比；本发明提供的轻型半潜式生产平台改善了半潜式生产平台的经济性，可为中深水边际油气田开发节省成本，且该半潜式生产平台适用水深范围广，排水量小，可迁移性好，适合在中国南海等恶劣的海洋环境条件下进行钻井和生产作业。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的高有效载荷比轻型半潜式生产平台结构示意图。
图2是根据本发明的实施例的高有效载荷比轻型半潜式生产平台中立柱侧视图。
图3是根据本发明的实施例的高有效载荷比轻型半潜式生产平台中的蹼型角舱布置结构的俯视图。
图4是根据本发明的实施例的高有效载荷比轻型半潜式生产平台侧视图。
图中，10、立柱，11、矩形浮箱，12、蹼型角舱，13、上连接段，14、下连接段，15、主体段，20、桁架，21、轻型模块钻井，22、油气生产设施和生活设施，23、斜撑，24、上层甲板，25、下层甲板，30、系泊缆，31导缆器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
如图1、图3、图4所示，高有效载荷比轻型半潜式生产平台，包括：三个首尾相接的矩形浮箱11、与矩形浮箱11连接的且彼此间隔开的三个立柱10、设在三个立柱10上端的桁架20以及设在桁架20上的甲板，三个矩形浮箱11构造成中部具有三角形孔洞且整体为三角形结构，每个矩形浮箱11和立柱10为密封的中空结构，立柱10设在相邻的两个矩形浮箱11的连接处外侧。
如图3所示，在三角形孔洞中位于相邻的两个矩形浮箱11的连接处设有蹼型角舱12。
如图4所示，甲板上设有轻型模块钻井21、平台定位系泊系统、油气生产设施和生活设施22，桁架20通过斜撑23与立柱10连接。
平台定位系泊系统包括三组系泊装置，每个立柱10上设有一组系泊装置，系泊装置包括位于立柱10顶部的锚机、系泊缆30以及与系泊缆30匹配的导缆器31，导缆器31设在立柱10的外侧并临近立柱10的底端，系泊缆30上端连接到锚机上并通过导缆器31向下延伸，每个立柱10上设有一个锚机、三个导缆器31以及分别与三个导缆器对应的系泊缆30。
如图2所示，立柱10包括主体段15、位于主体段15上端的上连接段13和位于主体段15下端的下连接段14，上连接段13和下连接段14的径向尺寸大于主体段15的径向尺寸，且主体段15、上连接段13和下连接段14的横截面均为圆形。
如图1所示，甲板为包含上层甲板24和下层甲板25的双层结构。
根据本发明的实施例的高有效载荷比轻型半潜式生产平台，三个立柱10之间等隔分布，立柱10和矩形浮箱11为钢结构件，内部形成有一定数量的水密舱室，用于满足稳定性的要求。
本发明三个立柱浮体组合，在相同排水量和高度条件下，其总湿表面积A3与传统四个垂直圆形立柱浮体组合总湿表面积A4相比要小13.4％，湿表面积比可以用公式计算
在单位湿表面积重量相同条件下，其浮体部分重量与传统四个垂直圆形立柱浮体组合浮体部分重量相比要小13.4％。也就是说，在上部设施部分载荷重量相同的条件下，本发明三个柱浮体组合比传统四个垂直圆形立柱浮体组合的有效载荷比要高13.4％。
立柱10的设计在垂向上呈三段式变截面设计，上连接段13和下连接段14比主体段15的半径大，可为平台提供足够的稳性和储备浮力，中间主体段15直径较小，可有效的减小平台的水线面面积，增大平台的垂向运动自然周期，远离波浪主能量区，从而改善平台的运动性能。此外，本发明采用的立柱10还具有增大垂向附加质量和阻尼的作用，同样具有增大垂向运动自然周期从而改善平台运动性能的目的。
三个矩形浮箱11构造成中部具有三角形孔洞且整体为三角形结构，如图3所示，在三角形孔洞中位于相邻的两个矩形浮箱11的连接处设有蹼型角舱12。
蹼型角舱12的结构设计，有效的增大了垂向运动的附加质量和阻尼，从而达到改善平台垂向运动性能的目的；优化了水平浮箱和垂直立柱之间的节点连接设计，减小了节点设计的难度；优化了压载舱的分布，提高了甲板可变载荷的承受能力。
高有效载荷比轻型半潜式生产平台,具有可变吃水功能，在正常生产或钻井条件下吃水深，增加浮力；在台风条件下吃水减少，提高干舷。平台定位系泊系统为三组系泊缆布置，每组通常有三根系泊缆30,每根系泊缆30上端连接到位于平台立柱10顶部的锚机上,通过在平台立柱10外侧并临近立柱10的底端的导缆器31向下延伸,下端连接到位于海底的锚桩基础。
本发明由于采用上述技术方案，改善了半潜式生产平台的经济性,提高了有效载荷比，可以为中深水边际油气田的开发节省大量成本。本发明提供的轻型半潜式平台具有良好的稳定性和运动性能，适用水深范围广,排水量小，可迁移性好，适合在中国南海等恶劣的海洋环境条件下进行钻井和生产作业。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。其中很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好地说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，包括：三个首尾相接的矩形浮箱、与矩形浮箱连接的且彼此间隔开的三个立柱、设在三个所述立柱上端的桁架以及设在所述桁架上的甲板，三个所述矩形浮箱构造成中部具有三角形孔洞且整体为三角形结构，每个所述矩形浮箱和所述立柱为密封的中空结构，所述立柱设在相邻的两个矩形浮箱的连接处外侧，在所述三角形孔洞中位于相邻的两个矩形浮箱的连接处设有蹼型角舱，所述甲板上设有轻型模块钻井、平台定位系泊系统、油气生产设施和生活设施，所述桁架通过斜撑与所述立柱连接。
2.根据权利要求1所述高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，所述平台定位系泊系统包括三组系泊装置，每个所述立柱上设有一组所述系泊装置，所述系泊装置包括位于立柱顶部的锚机、系泊缆以及与系泊缆匹配的导缆器，所述导缆器设在所述立柱的外侧并临近所述立柱的底端，所述系泊缆上端连接到所述锚机上并通过所述导缆器向下延伸。
3.根据权利要求2所述高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，每个所述立柱上设有一个所述锚机、三个所述导缆器以及分别与三个所述导缆器对应的系泊缆。
4.根据权利要求1所述高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，所述立柱包括主体段、位于主体段上端的上连接段和位于所述主体段下端的下连接段，所述上连接段和所述下连接段的径向尺寸大于所述主体段的径向尺寸。
5.根据权利要求4所述高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，所述主体段、所述上连接段和所述下连接段的横截面均为圆形。
6.根据权利要求1所述高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，所述甲板为包含上层甲板和下层甲板的双层结构。
7.根据权利要求1所述高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，三个所述立柱等隔分布。
8.根据权利要求1所述高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，所述立柱和水平浮箱为钢结构件。
9.根据权利要求1所述高有效载荷比轻型半潜式生产平台，其特征在于，所述立柱和浮箱内部形成有水密舱室。
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