CN106553743B - 一种组合式水下生产支撑浮筒及其整体式安装与回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式水下生产支撑浮筒及其整体式安装与回收方法，所述的浮筒包括外层浮筒、内层浮筒、外围横撑、内部横撑、导向环板和限位板。本发明的外层浮筒负责提供系泊缆绳张紧力，内层浮筒则提供刚性立管顶张紧力，因此水下生产支撑浮筒可以方便地分别提供刚性立管和系泊缆绳所需顶张紧力，在超深水海洋油气工程开发系统中使用这种组合式水下生产支撑浮筒才能满足工程实际应用的要求。本发明将刚性立管与外层浮筒的垂向运动以及受力解耦，可以减小刚性立管的受力和运动幅度，有利于改善刚性立管的强度和疲劳性能。当水下生产支撑浮筒发生偏移时，各个刚性立管之间不会发生顶张紧力的二次分配，有利于改善刚性立管的强度和抗疲劳性能。

Description

一种组合式水下生产支撑浮筒及其整体式安装与回收方法
技术领域
本发明涉及一种超深水海洋油气工程开发系统，特别涉及一种组合式水下生产支撑浮筒及其整体式安装与回收方法。
背景技术
随着陆地、近海与中深海域油气资源的逐渐枯竭，海洋石油的开采逐渐向深海与超深海迈进。而现有的浮式生产平台，水下生产系统均难以在深水与超深水环境中进行应用。
中国专利(CN 102434129 A)公开了一种超深水海洋油气工程开发系统，用于3000m以上水深的超深海环境油气开发。该系统包括水面浮式生产装置、立管支撑浮筒、水中采油设备、上部柔性跨接管、下部刚性立管以及海底井口装置；所述的采油设备安装在立管支撑浮筒上。海底的油气资源通过海底井口装置、下部刚性立管、水中立管支撑浮筒、采油设备和上部柔性跨接管到达水面浮式生产装置，从而进行海上油气田的开发与工程运营。该系统实现了浅海完井工艺和采油设备在超深水的拓展应用，降低了采油设备的性能要求以及安装和修井的工艺要求，可以安全、经济和有效地应对3000m以上水深的超深水环境中的各项挑战。
该系统的立管支撑浮筒采用中央柱结构，中央柱边缘连接三根矩形截面悬臂浮筒，它们在平面上的夹角为120°，形成辐射状，矩形截面悬臂浮筒末端采用中性浮力的桁架结构，浮筒由三根系泊缆绳固定在海床上。浮筒主要提供刚性立管顶张紧力、系泊缆绳张力，支撑水中采油设备自重以及部分柔性跨接管重量。
此种超深水海洋油气开发系统中所述的立管支撑浮筒在实际工程应用中存在如下几个问题：
1、系泊缆绳与刚性立管所需的顶张紧力相差很大，例如：当该系统应用在3000m水深中时，若取系泊缆绳安全因子为2.22，单根缆绳所需的张紧力为9689kN；取刚性立管顶张紧力系数为1.7，单根立管所需的张紧力为5757kN。而系泊缆绳与刚性立管均采用立管支撑浮筒被动张紧，难以方便地调整二者的顶张紧力。因此，上述的立管支撑浮筒难以同时提供系泊缆绳和刚性立管所需的顶张紧力；
2、立管支撑浮筒的埋深必须足够大(200m水深以下)，若埋深不足的话,立管支撑浮筒易受浅水波浪的影响发生横向偏移，这将引起系泊缆绳和刚性立管顶张紧力的二次分配，造成刚性立管的主体应力变化，不利于刚性立管的强度和疲劳性能；
3、立管支撑浮筒用三根系泊缆绳系泊在海床上，当其中任意一根缆绳因故断裂失效时，立管支撑浮筒由三点支撑变为两点支撑，导致其稳定性丧失，系泊缆绳和刚性立管的顶张紧力重新分配，刚性立管顶张紧力急剧增大，而过大的顶张紧力会拉断刚性立管导致系统崩溃；
4、系泊缆绳与中性浮力桁架结构的末端相连，一旦缆绳张紧，将在桁架结构与悬臂浮筒末端的连接处产生应力集中，影响立管支撑浮筒的使用寿命。
由于上述问题，上述系统中的立管支撑浮筒难以在工程实际中应用。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以为超深水海洋油气工程开发系统分别提供刚性立管和系泊缆绳所需顶张紧力的组合式水下生产支撑浮筒及其整体式安装与回收方法，该浮筒能将刚性立管和系泊缆绳的垂向受力解耦，并在一根系泊缆绳失效的情况下保持稳定性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种组合式水下生产支撑浮筒，包括外层浮筒、内层浮筒、外围横撑、内部横撑、导向环板和限位板；
所述的外层浮筒共有四个，均为圆柱形，四个外层浮筒通过外围横撑连接构成外层浮筒组件；所述的外层浮筒组件为矩形框架，四个外层浮筒竖直安装在矩形框架水平面的四个角上，且四个外层浮筒的轴线互相平行；四个外层浮筒分别由四根系泊缆绳系泊在海床的桩基上；
所述的导向环板共有2N个，分上下两层、每层N个，通过内部横撑连接安装在外层浮筒组件内，构成两层导向环板组件，两层导向环板组件结构相同；每层导向环板组件中，一个导向环板安装在矩形框架水平面的中心，其余导向环板安装在矩形框架水平面的中心与四个角之间的连线上；
所述的内层浮筒共有N个，分别竖直安装在两层导向环板组件对应的两个导向环板中；
所述的导向环板的内径比内层浮筒外径大0.2至0.4米，内层浮筒与导向环板在竖直方向上滑动接触，导向环板内壁设置耐磨损的承压垫，以减小导向环板和内层浮筒接触部位的磨损；
所述的内层浮筒上部设置井口头，井口头的下端有立管通道，刚性立管的上端通过立管通道连接到内层浮筒上部的井口头；井口头上安装有采油设备，内层浮筒用于提供单根刚性立管顶张紧力和支撑采油设备；
所述的限位板由两块半环板拼成，安装在内层浮筒外围形成一个环形板，其外径大于导向环板的内径；
所述的外层浮筒组件和导向环板组件构成外围主体。
进一步地，所述的内层浮筒上沿轴向安装有三个相同结构的限位板，相邻的两个限位板之间的距离相等，且相邻两个限位板下端之间的距离与两个导向环板下端之间的距离相等；当内层浮筒和外层浮筒的中心等高时，各限位板与相邻的导向环板之间留有1至2米的距离。
进一步地，所述的内层浮筒上安装限位板的部位，预先设计有深度H小于限位板环宽H1、宽度B与限位板厚度B1相等的环形凹槽。
进一步地，所述的外围横撑共有八个，分上下两层、每层四个；上层的外围横撑与上层的内部横撑在同一个水平面上，下层的外围横撑与下层的内部横撑在同一个水平面上。
进一步地，所述的外层浮筒组件的水平面投影为正方形。
进一步地，所述的内层浮筒有五个，所述的导向环板组件中，一个导向环板安装在矩形框架水平面的中心，另四个导向环板安装在矩形框架水平面的中心与四个角之间的连线的中心位置上。
正常工作时，内层浮筒穿过上下两层导向环板的内部，限位板与导向环板之间留有1至2米的间距；内层浮筒与外围主体可以在竖直方向上相对运动，但不能在水平方向上相对运动；这样，各个内层浮筒提供相应刚性立管的顶张紧力并支撑水下采油设备重量，外层浮筒提供系泊缆绳张力并作为内层浮筒的水平约束，实现了刚性立管与外层浮筒的垂向运动以及受力的解耦。
鉴于目前的浮筒安装方法都是针对单个立管支撑浮筒的安装，本发明还要提出一种针对组合式水下生产支撑浮筒的整体式安装与回收方法。该方法与现有单个立管支撑浮筒的安装方法配合，可以实现组合浮筒在超深水中的安装与回收。
一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式安装方法，包括以下步骤：
A、预备工作：
在岸上将外层浮筒、外围横撑、内部横撑和导向环板焊接完成，组成外围主体；将未安装限位板的各个内层浮筒依次吊入导向环板内部就位；在各个内层浮筒的环形凹槽处嵌入安装限位板，外层浮筒和内层浮筒在岸上组合完成，构成组合浮筒；
B、组合浮筒的就位与下沉：
B1、利用半潜船将组合浮筒运至安装地点，各工作船就位；在外层浮筒上连接常规安装作业方法用的缆绳和锚链，半潜船加压载水下沉并开离，组合浮筒浮在海平面上；
B2、同时向各个内层浮筒压载舱内注水，内层浮筒在重力作用下缓慢下沉，直至限位板下端与导向环板上端接触，内层浮筒在导向环板的支撑下停止下沉；继续向各个内层浮筒压载内注水至设计量，该设计量的压载水使得内层浮筒在完全没入水中时其浮力F1大于重力G1，在此过程中外围主体在各个内层浮筒的拖曳下随内层浮筒一起缓慢下沉至停止，组合浮筒浮在海平面上；
B3、同时向各个外层浮筒压载舱内注水，在自重及锚链的重力作用下，外围主体稳定下沉，此时内层浮筒的重力G1仍大于浮力F1，故内层浮筒会与外围主体一同下层；直至内层浮筒沉入水中一定深度时，内层浮筒重力G1与浮力F1相等，不再下沉，而外围主体继续稳定下沉，限位板下端与导向环板上端分离；至限位板上端与导向环板下端接触，继续调节外层浮筒的压载至设计量，该设计量的压载水使得外围主体完全没入水中时其重力G2大于浮力F2，在此过程中各个内层浮筒在外围主体的拖曳下随外围主体一起下沉；
B4、当组合浮筒完全没入水中时，在竖直方向上的受力状态为：内层浮筒的浮力F1大于其重力G1，外围主体的重力G2大于其浮力F2，且外围主体的净浮力G2-F2大于所有内层浮筒的净浮力之和N(F1-G1)，其中N为内层浮筒个数，即(G2-F2)>N(F1-G1)；在这种受力情况下，外围主体能够拖曳各内层浮筒稳定下沉，且在下沉过程中限位板上端和导向环板下端紧密接触，外层浮筒与内层浮筒不会有相对运动；
C、组合浮筒的水下安装：
C1、待组合浮筒下沉至目标深度后，四个外层浮筒分别连接对应的系泊缆绳；向外层浮筒注入氮气，外层浮筒上浮，张紧系泊缆绳；
C2、同时向各个内层浮筒压载舱注水，内层浮筒下沉，直至限位板下端与导向环板上端接触，内层浮筒在限位板的限制下停止下沉；继续向内层浮筒压载舱注水，直至内层浮筒稳固地置于导向环板之上；
C3、先以其中一个内层浮筒为水中支撑基础安装刚性立管；刚性立管安装完成后向内层浮筒中注入氮气，内层浮筒上浮，完成与刚性立管的连接，并张紧刚性立管；内层浮筒浮至设计位置，即内层浮筒与外层浮筒的中心等高，限位板与导向环板之间有1至2米的间距；
C4、重复C3步骤，依次完成所有刚性立管的安装；
至此，一种组合式水下生产支撑浮筒在超深水中的整体式安装完毕。
一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式回收方法，包括以下步骤：
D1、先向其中一个内层浮筒压载舱注水，内层浮筒下沉至限位板下端与导向环板上端相接触，内层浮筒稳固地置于导向环板之上；断开内层浮筒与刚性立管的连接，回收刚性立管；
D2、重复D1步骤，依次回收所有刚性立管，完成全部内层浮筒的压载调节；
D3、同时向各个外层浮筒压载舱注水，直至系泊缆绳松弛，断开外层浮筒与系泊缆绳的连接；向各个外层浮筒注入氮气，调节外层浮筒压载至设计量，该设计量的压载使得组合浮筒在竖直方向的受力状态为：内层浮筒的重力G1大于其浮力F1，外围主体的浮力F2大于其重力G2，且外围主体的净浮力F2-G2大于内层浮筒的净浮力之和N(G1-F1)，即(F2-G2)>N(G1-F1),其中N为内层浮筒个数；在这种受力状态下，内层浮筒由外围主体拖曳稳定上浮，且在上浮过程中限位板下端和导向环板上端紧密接触，外层浮筒与内层浮筒不会有相对运动，直至组合式浮筒浮至水面；
至此，一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式回收完毕。
本发明具有以下显著的技术进步性：
1、本发明主要包括外层浮筒和内层浮筒。外层浮筒负责提供系泊缆绳张紧力，内层浮筒则提供刚性立管顶张紧力，因此水下生产支撑浮筒可以方便地分别提供刚性立管和系泊缆绳所需顶张紧力，在上述超深水海洋油气工程开发系统中使用这种水下生产支撑浮筒才能满足工程实际应用的要求。
2、本发明中的水下生产支撑浮筒将刚性立管与外层浮筒的垂向运动以及受力解耦，可以减小刚性立管的受力和运动幅度，有利于改善刚性立管的强度和疲劳性能。
3、本发明中一个内层浮筒提供相应的单根刚性立管顶张紧力，实现了各个刚性立管之间的运动以及受力的解耦。当水下生产支撑浮筒发生偏移时，各个刚性立管之间不会发生顶张紧力的二次分配(上游刚性立管的顶张紧力增大同时下游刚性立管的顶张紧力减小)，有利于改善刚性立管的强度和抗疲劳性能；并能方便地控制单根刚性立管的顶张紧力，使其满足使用需求。
4、本发明中的水下生产支撑浮筒在发生偏移时，不会引起系泊缆绳和刚性立管顶张紧力的二次分配，因此海洋油气工程开发系统能够抵御一定程度的浅水波浪，故可以将水下生产支撑浮筒布置在稍浅(50至100米)的水深工作，这会进一步降低对采油设备的性能要求以及安装和修井的工艺要求。
5、本发明中系泊缆绳直接与外层浮筒相连，而没有采用中性浮力的桁架结构来连接系泊缆绳，避免了在桁架结构与浮筒连接处产生应力集中，提高了水下生产支撑浮筒的使用寿命。
6、本发明中的外层浮筒采用四根系泊缆绳系泊在海床上，当其中任意一根缆绳因故断裂失效时，剩下的三根缆绳仍能保持浮筒的稳定性，保证了超深水海洋油气工程开发系统的安全。
7、本发明的一种水下生产支撑浮筒的整体式安装方法，将外层浮筒和内层浮筒在岸上安装组合，避免了浮筒在水下组合的复杂操作；且只需一个下沉过程即可将外层浮筒以及各个内层浮筒均安装完成，节省了操作工时和安装成本。
8、本发明中的水下生产支撑浮筒安装方法通过调节浮筒的压载，使得外层浮筒重力大于浮力，各个内层浮筒浮力大于重力。在限位板和导向环板的作用下，外层浮筒拖曳内层浮筒下沉，在下沉和安装过程中水下生产支撑浮筒在水下不会发生碰撞，保障了安装作业的安全。
附图说明
本发明共有附图10张，其中：
图1是外层浮筒、横撑、导向环板连接的示意图；
图2是水下生产支撑浮筒的俯视图；
图3是水下生产支撑浮筒的整体外观图；
图4是内层浮筒的结构示意图；
图5是内层浮筒吊入导向环板中的示意图；
图6是组合浮筒漂浮在海平面上的示意图；
图7是内层浮筒支撑在导向环板上的示意图；
图8是组合浮筒稳定下沉的示意图；
图9是外层浮筒系泊后，内层浮筒支撑在导向环板上的示意图；
图10是刚性立管安装完成后，组合浮筒应用于超深水海洋油气工程开发系统的示意图。
图中：1、外层浮筒，2、外围横撑，3、内部横撑，4、导向环板，5、内层浮筒，6、限位板，7、凹槽，8、系泊缆绳，9、桩基，10、刚性立管，11、立管通道，12、井口头，13、海床，14、海平面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。本发明图1-4所示以具有五根刚性立管的超深水海洋油气工程开发系统的水下生产支撑浮筒为例。一种组合式水下生产支撑浮筒，包括外层浮筒1、内层浮筒5、外围横撑2、内部横撑3、导向环板4和限位板6；
所述的外层浮筒1共有四个，均为圆柱形，四个外层浮筒1通过外围横撑2连接构成外层浮筒组件；所述的外层浮筒组件为矩形框架，四个外层浮筒1竖直安装在矩形框架水平面的四个角上，且四个外层浮筒1的轴线互相平行；四个外层浮筒1分别由四根系泊缆绳8系泊在海床13的桩基9上；
所述的导向环板4共有十个，分上下两层、每层五个，通过内部横撑3连接安装在外层浮筒组件内，构成两层导向环板组件，两层导向环板组件结构相同；每个导向环板组件中，一个导向环板4安装在矩形框架水平面的中心，另四个导向环板4安装在矩形框架水平面的中心与四个角之间的连线的中心位置上；
所述的内层浮筒5共有五个，分别竖直安装在两层导向环板组件对应的两个导向环板4中；
所述的导向环板4的内径比内层浮筒5外径大0.2至0.4米，内层浮筒5与导向环板4在竖直方向上滑动接触，导向环板4内壁设置耐磨损的承压垫，以减小导向环板4和内层浮筒5接触部位的磨损；
所述的内层浮筒5上部设置井口头12，井口头12的下端有立管通道11，刚性立管10的上端通过立管通道11连接到内层浮筒5上部的井口头12；井口头12上安装有采油设备，内层浮筒5用于提供单根刚性立管10顶张紧力和支撑采油设备；
所述的限位板6由两块半环板拼成，安装在内层浮筒5外围形成一个环形板，其外径大于导向环板4的内径；
所述的外层浮筒组件和导向环板组件构成外围主体。
进一步地，所述的内层浮筒5上沿轴向安装有三个相同结构的限位板6，相邻的两个限位板6之间的距离相等，且相邻两个限位板6下端之间的距离与两个导向环板4下端之间的距离相等；当内层浮筒5和外层浮筒1的中心等高时，各限位板6与相邻的导向环板4之间留有1至2米的距离。
进一步地，所述的内层浮筒5上安装限位板6的部位，预先设计有深度H小于限位板6环宽H1、宽度B与限位板6厚度B1相等的环形凹槽7。
进一步地，所述的外围横撑2共有八个，分上下两层、每层四个；上层的外围横撑2与上层的内部横撑3在同一个水平面上，下层的外围横撑2与下层的内部横撑3在同一个水平面上。
进一步地，所述的外层浮筒组件的水平面投影为正方形。
正常工作时，内层浮筒5穿过上下两层导向环板4的内部，限位板6与导向环板4之间留有1至2米的间距；内层浮筒5与外围主体可以在竖直方向上相对运动，但不能在水平方向上相对运动；这样，各个内层浮筒5提供相应刚性立管10的顶张紧力并支撑水下采油设备重量，外层浮筒1提供系泊缆绳8张力并作为内层浮筒5的水平约束，实现了刚性立管10与外层浮筒1的垂向运动以及受力的解耦。
鉴于目前的浮筒安装方法都是针对单个立管支撑浮筒的安装，本发明还要提出一种针对组合式水下生产支撑浮筒的整体式安装与回收方法。该方法与现有单个立管支撑浮筒的安装方法配合，可以实现组合浮筒在超深水中的安装与回收。
如图5-10所示，一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式安装方法，包括以下步骤：
A、预备工作：
在岸上将外层浮筒1、外围横撑2、内部横撑3和导向环板4焊接完成，组成外围主体；将未安装限位板6的各个内层浮筒5依次吊入导向环板4内部就位；在各个内层浮筒5的环形凹槽7处嵌入安装限位板6，外层浮筒1和内层浮筒5在岸上组合完成，构成组合浮筒；
B、组合浮筒的就位与下沉：
B1、利用半潜船将组合浮筒运至安装地点，各工作船就位；在外层浮筒1上连接常规安装作业方法用的缆绳和锚链，半潜船加压载水下沉并开离，组合浮筒浮在海平面14上；
B2、同时向各个内层浮筒5压载舱内注水，内层浮筒5在重力作用下缓慢下沉，直至限位板6下端与导向环板4上端接触，内层浮筒5在导向环板4的支撑下停止下沉；继续向各个内层浮筒5压载内注水至设计量，该设计量的压载水使得内层浮筒5在完全没入水中时其浮力F1大于重力G1，在此过程中外围主体在各个内层浮筒5的拖曳下随内层浮筒5一起缓慢下沉至停止，组合浮筒浮在海平面14上；
B3、同时向各个外层浮筒1压载舱内注水，在自重及锚链的重力作用下，外围主体稳定下沉，此时内层浮筒5的重力G1仍大于浮力F1，故内层浮筒5会与外围主体一同下层；直至内层浮筒5重力G1与浮力F1相等，不再下沉，而外围主体继续稳定下沉，限位板6下端与导向环板4上端分离；至限位板6上端与导向环板4下端接触，继续调节外层浮筒1的压载至设计量，该设计量的压载水使得外围主体完全没入水中时其重力G2大于浮力F2，在此过程中各个内层浮筒5在外围主体的拖曳下随外围主体一起下沉；
B4、当组合浮筒完全没入水中时，在竖直方向上的受力状态为：内层浮筒5的浮力F1大于其重力G1，外围主体的重力G2大于其浮力F2，且外围主体的净浮力G2-F2大于所有内层浮筒5的净浮力之和5(F1-G1)，其中5为内层浮筒5个数，即G2-F2>5(F1-G1)；在这种受力情况下，外围主体能够拖曳各内层浮筒5稳定下沉，且在下沉过程中限位板6上端和导向环板4下端紧密接触，外层浮筒1与内层浮筒5不会有相对运动；
C、组合浮筒的水下安装：
C1、待组合浮筒下沉至目标深度后，四个外层浮筒1分别连接对应的系泊缆绳8；向外层浮筒1注入氮气，外层浮筒1上浮，张紧系泊缆绳8；
C2、同时向各个内层浮筒5压载舱注水，内层浮筒5下沉，直至限位板6下端与导向环板4上端接触，内层浮筒5在限位板6的限制下停止下沉；继续向内层浮筒5压载舱注水，直至内层浮筒5稳固地置于导向环板4之上；
C3、先以其中一个内层浮筒5为水中支撑基础安装刚性立管10；刚性立管10安装完成后向内层浮筒5中注入氮气，内层浮筒5上浮，完成与刚性立管10的连接，并张紧刚性立管10；内层浮筒5上浮至设计位置，即内层浮筒5与外层浮筒1的中心等高，限位板6与导向环板4之间有1至2米的间距；
C4、重复C3步骤，依次完成所有刚性立管10的安装；
至此，一种组合式水下生产支撑浮筒在超深水中的整体式安装完毕。
一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式回收方法，包括以下步骤：
D1、先向其中一个内层浮筒5压载舱注水，内层浮筒5下沉至限位板6下端与导向环板4上端相接触，内层浮筒5稳固地置于导向环板4之上；断开内层浮筒5与刚性立管10的连接，回收刚性立管10；
D2、重复D1步骤，依次回收所有刚性立管10，完成全部内层浮筒5的压载调节；
D3、同时向各个外层浮筒1压载舱注水，直至系泊缆绳8松弛，断开外层浮筒1与系泊缆绳8的连接；向各个外层浮筒1注入氮气，调节外层浮筒1压载至设计量，该设计量的压载使得组合浮筒在竖直方向的受力状态为：内层浮筒5的重力G1大于其浮力F1，外围主体的浮力F2大于其重力G2，且外围主体的净浮力F2-G2大于内层浮筒5的净浮力之和5(G1-F1)，即(F2-G2)>5(G1-F1)；在这种受力状态下，内层浮筒5由外围主体拖曳稳定上浮，且在上浮过程中限位板6下端和导向环板4上端紧密接触，外层浮筒1与内层浮筒5不会有相对运动，直至组合式浮筒浮至水面；
至此，一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式回收完毕。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种组合式水下生产支撑浮筒，包括外层浮筒(1)、内层浮筒(5)、外围横撑(2)、内部横撑(3)、导向环板(4)和限位板(6)；
所述的外层浮筒(1)共有四个，均为圆柱形，四个外层浮筒(1)通过外围横撑(2)连接构成外层浮筒组件；所述的外层浮筒组件为矩形框架，四个外层浮筒(1)竖直安装在矩形框架水平面的四个角上，且四个外层浮筒(1)的轴线互相平行；四个外层浮筒(1)分别由四根系泊缆绳(8)系泊在海床(13)的桩基(9)上；
所述的导向环板(4)共有2N个，分上下两层、每层N个，通过内部横撑(3)连接安装在外层浮筒组件内，构成两层导向环板组件，两层导向环板组件结构相同；每个导向环板组件中，一个导向环板(4)安装在矩形框架水平面的中心，其余导向环板(4)安装在矩形框架水平面的中心与四个角之间的连线上；
所述的内层浮筒(5)共有N个，分别竖直安装在两层导向环板组件对应的两个导向环板(4)中；
所述的导向环板(4)的内径比内层浮筒(5)外径大0.2至0.4米，内层浮筒(5)与导向环板(4)在竖直方向上滑动接触，导向环板(4)内壁设置耐磨损的承压垫，以减小导向环板(4)和内层浮筒(5)接触部位的磨损；
所述的内层浮筒(5)上部设置井口头(12)，井口头(12)的下端有立管通道(11)，刚性立管(10)的上端通过立管通道(11)连接到内层浮筒(5)上部的井口头(12)；井口头(12)上安装有采油设备，内层浮筒(5)用于提供单根刚性立管(10)顶张紧力和支撑采油设备；
所述的限位板(6)由两块半环板拼成，安装在内层浮筒(5)外围形成一个环形板，其外径大于导向环板(4)的内径；
所述的外层浮筒组件和导向环板组件构成外围主体；
其特征在于：所述的内层浮筒(5)上沿轴向安装有三个相同结构的限位板(6)，相邻的两个限位板(6)之间的距离相等，且相邻两个限位板(6)下端之间的距离与两个导向环板(4)下端之间的距离相等；当内层浮筒(5)和外层浮筒(1)的中心等高时，各限位板(6)与相邻的导向环板(4)之间留有1至2米的距离。
2.根据权利要求1所述的一种组合式水下生产支撑浮筒，其特征在于：所述的内层浮筒(5)上安装限位板(6)的部位，预先设计有深度H小于限位板(6)环宽H1、宽度B与限位板(6)厚度B1相等的环形凹槽(7)。
3.根据权利要求1所述的一种组合式水下生产支撑浮筒，其特征在于：所述的外围横撑(2)共有八个，分上下两层、每层四个；上层的外围横撑(2)与上层的内部横撑(3)在同一个水平面上，下层的外围横撑(2)与下层的内部横撑(3)在同一个水平面上。
4.根据权利要求1所述的一种组合式水下生产支撑浮筒，其特征在于：所述的外层浮筒组件的水平面投影为正方形。
5.根据权利要求1所述的一种组合式水下生产支撑浮筒，其特征在于：所述的内层浮筒有五个，所述的导向环板组件中，一个导向环板(4)安装在矩形框架水平面的中心，另四个导向环板(4)安装在矩形框架水平面的中心与四个角之间的连线的中心位置上。
6.一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、预备工作：
在岸上将外层浮筒(1)、外围横撑(2)、内部横撑(3)和导向环板(4)焊接完成，组成外围主体；将未安装限位板(6)的各个内层浮筒(5)依次吊入导向环板(4)内部就位；在各个内层浮筒(5)的环形凹槽(7)处嵌入安装限位板(6)，外层浮筒(1)和内层浮筒(5)在岸上组合完成，构成组合浮筒；
B、组合浮筒的就位与下沉：
B1、利用半潜船将组合浮筒运至安装地点，各工作船就位；在外层浮筒(1)上连接常规安装作业方法用的缆绳和锚链，半潜船加压载水下沉并开离，组合浮筒浮在海平面(14)上；
B2、同时向各个内层浮筒(5)压载舱内注水，内层浮筒(5)在重力作用下缓慢下沉，直至限位板(6)下端与导向环板(4)上端接触，内层浮筒(5)在导向环板(4)的支撑下停止下沉；继续向各个内层浮筒(5)压载内注水至设计量，该设计量的压载水使得内层浮筒(5)在完全没入水中时其浮力F1大于重力G1，在此过程中外围主体在各个内层浮筒(5)的拖曳下随内层浮筒(5)一起缓慢下沉至停止，组合浮筒浮在海平面(14)上；
B3、同时向各个外层浮筒(1)压载舱内注水，在自重及锚链的重力作用下，外围主体稳定下沉，此时内层浮筒(5)的重力G1仍大于浮力F1，故内层浮筒(5)会与外围主体一同下层；直至内层浮筒(5)重力G1与浮力F1相等，不再下沉，而外围主体继续稳定下沉，限位板(6)下端与导向环板(4)上端分离；至限位板(6)上端与导向环板(4)下端接触，继续调节外层浮筒(1)的压载至设计量，该设计量的压载水使得外围主体完全没入水中时其重力G2大于浮力F2，在此过程中各个内层浮筒(5)在外围主体的拖曳下随外围主体一起下沉；
B4、当组合浮筒完全没入水中时，在竖直方向上的受力状态为：内层浮筒(5)的浮力F1大于其重力G1，外围主体的重力G2大于其浮力F2，且外围主体的净浮力G2-F2大于所有内层浮筒(5)的净浮力之和N(F1-G1)，其中N为内层浮筒(5)个数，即(G2-F2)>N(F1-G1)；在这种受力情况下，外围主体能够拖曳各内层浮筒(5)稳定下沉，且在下沉过程中限位板(6)上端和导向环板(4)下端紧密接触，外层浮筒(1)与内层浮筒(5)不会有相对运动；
C、组合浮筒的水下安装：
C1、待组合浮筒下沉至目标深度后，四个外层浮筒(1)分别连接对应的系泊缆绳(8)；向外层浮筒(1)注入氮气，外层浮筒(1)上浮，张紧系泊缆绳(8)；
C2、同时向各个内层浮筒(5)压载舱注水，内层浮筒(5)下沉，直至限位板(6)下端与导向环板(4)上端接触，内层浮筒(5)在限位板(6)的限制下停止下沉；继续向内层浮筒(5)压载舱注水，直至内层浮筒(5)稳固地置于导向环板(4)之上；
C3、先以其中一个内层浮筒(5)为水中支撑基础安装刚性立管(10)；刚性立管(10)安装完成后向内层浮筒(5)中注入氮气，内层浮筒(5)上浮，完成与刚性立管(10)的连接，并张紧刚性立管(10)；内层浮筒(5)上浮至设计位置，即内层浮筒(5)与外层浮筒(1)的中心等高，限位板(6)与导向环板(4)之间有1至2米的间距；
C4、重复C3步骤，依次完成所有刚性立管(10)的安装；
至此，一种组合式水下生产支撑浮筒在超深水中的整体式安装完毕。
7.一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式回收方法，其特征在于：包括以下步骤：
D1、先向其中一个内层浮筒(5)压载舱注水，内层浮筒(5)下沉至限位板(6)下端与导向环板(4)上端相接触，内层浮筒(5)稳固地置于导向环板(4)之上；断开内层浮筒(5)与刚性立管(10)的连接，回收刚性立管(10)；
D2、重复D1步骤，依次回收所有刚性立管(10)，完成全部内层浮筒(5)的压载调节；
D3、同时向各个外层浮筒(1)压载舱注水，直至系泊缆绳(8)松弛，断开外层浮筒(1)与系泊缆绳(8)的连接；向各个外层浮筒(1)注入氮气，调节外层浮筒(1)压载至设计量，该设计量的压载使得组合浮筒在竖直方向的受力状态为：内层浮筒(5)的重力G1大于其浮力F1，外围主体的浮力F2大于其重力G2，且外围主体的净浮力F2-G2大于内层浮筒(5)的净浮力之和N(G1-F1)，即(F2-G2)>N(G1-F1)；在这种受力状态下，内层浮筒(5)由外围主体拖曳稳定上浮，且在上浮过程中限位板(6)下端和导向环板(4)上端紧密接触，外层浮筒(1)与内层浮筒(5)不会有相对运动，直至组合式浮筒浮至水面；
至此，一种组合式水下生产支撑浮筒的整体式回收完毕。
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