CN106585909B - 浮式平台及储卸油方法 - Google Patents

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    • B63B2207/02Variable ballast or buoyancy

Abstract

本发明公开了一种浮式平台,沿浮式平台径向方向具有多个环形舱室,每个环形舱室在满载和装卸载过程中的重心始终位于平台整体重心所在的竖直线上。所述的沿平台径向布置的多个舱室为特定比例分舱:沿径向的相邻内外两舱室容积比等于其存储的液体密度的反比;在实际装卸载过程中,通过调节不同层舱室装卸载原油或海水,即可保证浮式平台始终保持设定的排水量,保持水线面位置不发生变化,保证浮式平台始终具备最佳的性能。分布的各舱壁自上而下贯通平台浮体,连接平台甲板和内底板,方便平台各舱室舾装布置,提高平台稳定性,增加平台结构强度,保证平台生产作业安全可靠。

Description

浮式平台及储卸油方法

技术领域

本发明涉及一种浮式平台及分舱储卸油方法,尤其涉及一种内部具有多个等体积比环形舱室的浮式平台,以及保证该平台在储卸油过程中保持重心高度恒定不变的储油卸油方法。涉及专利分类号B63船舶或其他水上船只;与船有关的设备B63B船舶或其他水上船只;船用设备B63B35/00适合于专门用途的船舶或类似的浮动结构B63B35/44浮式建筑物,水上仓库,水上钻井平台或水上车间,例如载有油水分离设备的。

背景技术

2013年,天津大学,水利工程仿真与安全国家重点实验室,唐友刚团队提出了一种采用钢筋混凝土结构的新型多筒式FPSO(也可做FDPSO)。该新概念以中海油专家吴植融提出的“密闭气压连通式压载海水和原油等质量流率置换”专利技术为基础,实现了对新型平台水动力性能的优化。

这项技术主要是通过管道将储油舱和压载海水舱顶部连通,舱体密闭并预充一定压力的氮气,原油进舱泵-海水卸载泵、原油外输泵-海水压载泵两组分别联动,实现等质量流率置换。使用这种技术的目的是在储油和外输过程中,保证浮体重量不变,结构吃水不变,重心垂向变化幅度小。

这种储油技术存在着不可忽视的缺点。

首先,在满载和空载两种工况下,浮体总质量变化巨大,水动力性能存在巨大差异,在设计过程中很难兼顾。在海工发展日益集约化多功能化的今天,有效载重能力的重要性越发突出,成为评价一个平台非常重要的性能与经济指标。该技术要求平台必须预留足够的固定压载,为达到恒定吃水预留空间比接近4:5,本身就是对平台载重性能极大的浪费,也就使平台经济性大打折扣。

其次,该专利设备成本投入不可忽视,氮气发生装置,压力控制装置,内外双层的储罐,工艺复杂投入不菲。并且降低了设备使用可靠性,存在潜在的增加停工期的威胁。

2006年,在由法国DORIS公司与葡萄牙里斯本理工大学合作研究的新概念FPSO/FDPSO中,为保持平台恒定浮态,控制水线面面积所采用了一种创新的水油混合存储技术。

该技术同样存在严重缺陷。

首先,在水油同时存在的阶段,水油界面会随浮体运动而不断变化,海洋状况瞬息万变,晃荡过程中分界面乳化问题在所难免,为此必须严格控制输入输出速度防止水油混合。在经历了复杂海况后乳化现象严重,必须保持一段时间待水油分界面明显后才能进行原油输入输出工作,严重制约了平台处理能力的充分发挥,降低运作效率,即使如此乳化问题依然不能杜绝。

其次,水油混合存放,即使是在满载原油的载况,根据设计要求舱室中还是会保留一定高度的压载水以防止原油进入水缓冲舱中。从采油到卸载原油这段比较长的时间中相互融合无法避免,必然会有大量海水中的盐类物质溶解进入原油,增加了原油含盐量,降低原油品质。

再有,原油凝固点高,通常情况下需要加热储存,而水油同时存在必然存在热交换导致大量热量随压载水的排出而流失,导致大量热能浪费增加平台操作成本,同时为后期原油转运带来不必要的麻烦。

最后,为保护海洋环境,水油混合存储技术为后期压载水处理带来很大压力。与洗舱处理流程不同,该技术后期压载水中的含油量将大幅提升,需要更高能力的处理设备才能满足工艺流程要求,又增加了一个制约运作效率的因素。

2014年,大连理工大学船舶与海洋工程结构所黄一团队提出了一种浮式平台及其装卸载过程中保持浮态和稳性控制方法。针对于一种新概念沙漏型浮体结构,沿浮式平台高度方向具有多层舱室,每层舱室满载和装卸载过程中的重心始终位于浮式平台整体重心所在的竖直线上。沿浮式平台垂向布置的多个舱室容积为等体积比分舱,即相邻上下两层舱室容积比等于其存储的液体密度的反比。在实际装卸载过程中,通过调节不同层舱室装卸载原油或海水,即可保证浮式平台始终保持恒定的排水量,保持水线面位置不发生变化,保证浮式平台始终具备最佳的水动力性能。

该项方案仍存在一定缺陷。

首先,沿浮式平台高度方向布置较多层舱室,导致部分舱室高度过低。基于等体积比原理的垂向舱室布置方案,A、B等底层舱室的高度劣势尤为明显。作为大型多功能一体化海洋平台,因其功能多样性,各舱室管线布置、舾装构件都非常复杂。

如果舱室高度较低,不仅会导致舱容利用率低下,而且会大幅度增加舾装、管线布置等工作的难度,同时降低了设备使用可靠性,存在潜在的增加停工期的威胁。一旦舱室内结构出现故障,工作人员进行检测维修更是难上加难。这些问题增加了浮式平台生产制造的成本,严重制约其经济性。

其次,浮式平台沿高度方向分布的纵多水平舱室,在输出或输入原油的每一步操作过程中,进行此操作的相邻上下两层舱室均存在非常大的自由液面,导致结构初稳性高降低,很大程度上削弱平台的稳定性。对于宽度较大的油舱、水舱等通常都要设置纵向舱壁或径向环形舱壁,以减小自由液面对稳性的不利影响。此方案中虽然有沿高度分布的纵多水平舱壁,然而其并未减小舱室自由液面,因此对浮体结构稳性方面的贡献很小。

再有,此类浮式平台最终将要实现在深海以及超深海等海洋环境十分恶劣的海况中进行原油开采、生产加工、储卸等工作,因此对浮体结构的强度要求非常高。针对于船舶与海洋工程结构物,其总纵强度是整体强度校核过程的一个最关键要素,根据结构力学方面知识可知,沿高度方向分布的纵多水平舱壁对浮体结构总纵强度方面的贡献非常小,反而会大幅度增加浮体结构的重量。另一方面,为了使浮体结构满足强度要求,就需要进一步增加浮体各结构尺寸规格,这不仅会大大增加平台用钢量,而且还会造成平台载重能力明显下降,从而使平台经济性大打折扣。

发明内容

本发明针对以上问题的提出,而研制的一种浮式平台,其内部由内至外设有多个容积比例固定的环形舱室。多个环形舱室舱壁的正投影形成多个同心图形,同心图形的几何中心位于浮式平台整体重心所在的竖直线上。

在实际的原油装卸过程中,按一定的顺序,控制不同的环形舱室同时装卸存储的原油和灌注/灌满/排放海水,使得整个原油装卸过程中,平台的保持恒定的排水量,保持水线面位置恒定,使得浮式平台无论在何种状态下始终具备最佳的水动力性能。

作为优选的实施方式,所述的多个环形舱室部分或全部等高,即保证至少有部分环形舱室舱壁在结构上连接平台的甲板和平台的底板(当平台具有双层或者多层外壳时,为内底板),方便平台各舱室的舾装布局,提供了平台的稳定性,同时能够大幅度增强平台的结构强度,保证平台生产作业安全可靠。

浮式平台在环境恶劣的深海或超深海进行作业时,对浮式平台自身强度的要求非常高,而对于大型船舶或者海洋平台,浮体的总纵强度又是平台结构强度的关键。现有技术,尤其是沿平台高度分布的多层水平舱壁,对浮式平台整体的总纵强度贡献非常小。

而沿径向分布的多个环形舱室,每个舱室具有相应的从浮式平台自上而下贯通的环形舱壁,连接平台甲板和内底板,增加了浮体结构的剖面模数,显著地提高了平台的整体强度,保证平台在生产操作过程中安全可靠。

当平台为传统的规则形状时,比如圆柱形的浮式结构物,一般的,采用全部环形舱室等高的设计;当平台的侧壁非竖直的浮式结构物,出于充分内部空间利用的考虑,会导致部分的环形舱壁高度低于其它的环形舱室的舱壁,但是环形舱壁的容积依然遵循浮式平台中其它环形舱室的比例。现有浮式工程结构物由于内部的储油舱室面积较大,即使是现有技术中环形舱室沿高度方向设置的方案,均存在大面积的自由液面,严重影响结构物的稳定性,尤其是单一容器(环形舱室沿高度方向的方案由于也几乎不可能同时灌满全部的环形舱室,导致始终存在至少一个环形舱室中存在自由液面,与单一容器方案的浮式结构物相比,自由液面尺寸没有明显缩减)的结构物,内部几乎始终都有自由液面存在。

通过沿径向设置的多个环形舱室,因为各环形舱壁将单一容器的结构物的内部容器的体积进行了等比划分,使得本发明结构物在通常情况(浮式结构物一般很少出现全满载或全空载状态,内部储油在达到一定内部高度时,即开始储卸油)下,大部分的内部环形舱室均为满载状态,即内部不存在自由液面,只有未满载的环形舱室或者在进行储卸油过程中的相邻两环形舱室存在小面积的环形自由液面,进一步的增加了平台稳定性。

而且相比于沿平台高度方向分布的多层水平舱室,浮式平台大部分结构尺寸减小,平台用钢量下降,降低了平台造价。由于平台排水量保持不变,因此进一步的增加了平台的载货能力,提高了平台的经济性。

更进一步的,为了进一步减小自由液面对平台的稳定性的影响,作为优选的实施方式,在环形舱室内部设有多个横舱壁,将每个环形舱室划分成多个独立的舱室。使得自由液面的面积进一步的大幅度缩小,相对于基础方案,稳定性有了显著提升(在实施例中有明确的数据支持)。

为了减少设置横舱壁而导致的管路系统的重复设置,增加设备数量,作为优选的实施方式,所述的环形舱室中的多个独立舱室之间相互连通,形成连通器。这样在一个环形舱室中设置一套管路和阀门系统即可,减少相关设备的同时,也可减少控制系统的复杂度、减少复杂的控制步骤。

作为优选的实施方式,所述的浮式平台高度方向上的横截面积由甲板和底板向中部递减,使得浮式平台中部横截面积最小,该横截面积最小处为浮式结构物满载原油时的水线。即浮式平台可以是对接圆台、对接棱台或者沙漏型、纺锤形等侧壁投影为不规则曲线的形式。

相对较小的水线面能够有效的减少控制浮体的垂荡固有周期远离波谱高能频带,并且能够增大浮式结构物纵/横摇、垂荡运动在风浪频率段的阻尼和附加质量。相对于传统的浮式结构物,具有极佳的运动稳定性。

更进一步的,考虑到中部横截面积最小处结构较为薄弱,故作为优选的实施方式,在平台腰线处设置一道非水密的水平舱壁,进一步增加浮式平台的结构强度,保证平台工作过程中的可靠性。

更进一步的,作为优选的实施方式,多个环形舱室舱壁的正投影为同心圆。

考虑到浮式平台主要用途是存储开采的原油,压载水一般采用海水作为压载水,故作为优选的实施方式,沿径向相邻的内外两环形舱室容积比等于其存储的液体密度的反比。原油,海水作为压载混装时,相邻的内外环形舱室的容积比遵循如下公式:

其中,VA为所述沿平台径向分布的两环形舱室中,位于内层的环形舱室的舱室容积;VB为位于A舱室外层的环形舱室的容积。

采用等体积比分舱能够保证平台在装卸载原油(在空舱填充海水)的过程中始终保持等质量交换,保证平台吃水始终保持不变,保证在装卸载过程中平台的稳定性。

相应的,作为优选的实施方式,结构物中全部的环形舱室均承载原油时,浮式平台具有最佳的水动力性能和稳定性。

为了能够的在储卸油过程中利用上全部的环形舱室,作为优选的实施方式,浮式平台底部设有调载舱;该调载仓的容积与所述的多个环形舱室中最内层环形舱室的容积比为为其存储液体的反比;当存储的液体为原油和海水时,容积比为ρwater:ρoil。结构物满载原油时,所述的调载舱处于空载状态。

设定的调载舱与最内层环形舱室,完成油水置换,因此需要与最内层环形舱室的容积满足油水密度比。

作为另一个较佳的实施方式,所述的调载舱至少包括2个环形调载舱;内层的调载舱I环绕所述月池,外层的调载舱II环绕所述的调载舱I。

更进一步的,所述调载舱II满载海水的质量等于所述沿平台径向分布的次外层环形舱室满载海水与最外层或者最内层环形舱室满载原油的质量差。

在浮式平台中双层底上部用于储油的空间不能正好满足所有舱室容积均满足等比要求的时候,可以用调载舱来进行调节,使其满足等比要求。调载舱之间的容积不需要遵循密度比原则。

调载舱的容积与最外层或者最内层的原油质量差,与装卸顺序有关,如果装载顺序先从最内层装,然后再慢慢过渡到最外层,则调载舱与最外层的环形舱室相关,如果是由外至内的装卸载过程,则调载舱与最内层环形舱室相关。

针对沙漏型/对接圆台的形状,特别设定由里向外的装卸载顺序:由于沙漏型中间舱室是圆柱形或圆环形;最外层由于侧边限制,舱室的为三角环形。因此,由内向外舱室容积逐渐变大,对于舱室布置比较方便。

同时,发明专利也可以采用由外向内的顺序,容积比例关系保持不变,只是内外层舱室的容积会有所分别。虽然布置难度会加大,但是只需要调整一下舱室总布置即可实现由外向内的顺序。

此外,如果是圆筒型浮体的话,由内向外或者由外向内都是可以的。

一种浮式平台的储卸油方法,包括如下步骤:

—定义所述沿平台径向分布的环形舱室均储满原油为平台的满载状态,满载状态下,所述的调载舱处于空载状态,平台的水线位于平台中部横截面最小的高度;

输出原油作业时:

—在所述调载舱中灌满海水;

—海水灌注/灌满的过程中,抽取靠近月池舱壁的最内层环形舱室的原油,直至排空;

—在所述排空原油的环形舱室中灌注/灌满海水,同时,抽取该环形舱室外层的环形舱室的原油;直至两相邻的舱室原油和海水分别排空和灌满;

—在处于排空状态的外层环形舱室灌注/灌满海水,同时抽取处于海水灌注/灌满状态的环形舱室的外层环形舱室的原油;

—重复上述过程,直到位于最外层的环形舱室处于空载状态,完成平台储油的输出作业;

输入原油作业时:

—在所述沿平台径向分布的最外层环形舱室中注入原油,排空次外层环形舱室的海水;

—重复上述过程,直到最内层环形舱室注满原油,所述调载舱处于空载状态。

一种浮式平台的储卸油方法,包括如下步骤:

—定义所述沿平台径向分布的环形舱室均储满原油为平台的满载状态,满载状态下所述的调载舱I和调载舱II处于空载状态;

输出原油作业时:

—在所述的调载舱I和调载舱II中同时灌注/灌满海水,同时,抽取靠近月池舱壁的最内层环形舱室的原油;直至排空所述最内层环形舱室的原油,灌满调载舱I和调载舱II;

—在排空原油的环形舱室中灌满海水,抽取该环形舱室外层的环形舱室的原油;

—重复上述过程,直到位于最外层的环形舱室处于空载状态;当沿平台径向分布的最外层环形舱室内原油排空时,抽空所述的调载舱II装载的海水;

输入原油作业时:

—在所述沿平台径向分布的最外层环形舱室中注入原油,排空次外层环形舱室的海水,在所述的调载舱II注入海水;

—重复上述过程,直到最内层环形舱室注满原油,此时所述调载舱I和调载舱II处于空载状态。

通过上述储卸油方法,可以保证在储卸油过程中,浮式平台排水量不发生大的变化,即浮体的稳定性始终保持恒定,使得浮式平台在恶劣的高海况情况下仍然能够随时开展储卸油作业,大幅度增加了生产作业过程中的安全性和可行性。

由于采用了上述技术方案,本发明提供的沙漏式浮式平台一种保持浮态和稳性的分舱方案与已有技术相比具有如下优点:

1.平台在储卸油过程中能够始终维持恒定的排水量,保持水线面位置不发生变化,从而保证了平台可始终能够提供设定的最优水动力性能,使得在高海况下的原油装卸成为可能。

2.油水分离储存,杜绝原油与水的乳化现象以及海水中盐类物质融入等问题,保证原油品质。

3.油水分离储存,最大程度减小原油热量损失,降低供热系统要求,从而节约平台操作成本。

4.不必单独设置压载水舱,最大限度提高了平台空间利用率,充分使用平台有效载荷,提高载重性能,极大的提高了平台实用的经济性。

5.沿平台径向分布的各个环形舱室,重心均在平台整体的重心线上,同时应用连通器原理,保证平台在装卸载过程中始终保持正浮状态。

6.各环形舱室自上而下贯通平台主体,舱室空间大,方便舱室内管线布置与舾装,降低了平台建造过程的难度。

7.各环形舱室自上而下贯通平台主体,舱室高度较高,有利于平台服役过程中进行舱室常规检测、洗舱、维修等相关操作。

8.采用等体积比原理,沿平台径向分布的各环形舱室,舱室高度相同,重心高度亦相同,在储卸油操作过程中,最大限度减小平台初稳性高的变化幅度,从而保证平台在整个工作周期内保持优异稳性。

9.各环形舱室的舱壁自上而下贯通平台主体,因环形舱壁的存在,最大程度上减小了各舱室的自由液面,提高了平台在储卸油过程中的稳定性。

10.各环形舱室的舱壁自上而下贯通平台主体,连接平台甲板与内底板,显著提高了平台的结构强度,保证平台在环境恶劣环境中生产作业的安全性和可行性。

11.沿平台径向分布的各个环形舱壁增加了浮体结构强度,使浮式平台大部分结构尺寸减小,平台用钢量下降,降低了平台造价。

12.由于平台排水量保持不变,因此平台用钢量下降,进一步地增加了平台的载货能力,提高了平台的经济性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-图10为本发明实施例的装卸载过程示意图。

图中:A、B、C、D为沿平台径向布置的环形舱室,即平台分为四部分环形舱室;BAL1、BAL2为双层底之间的两个调载舱。每幅图上方的的“+”“-”分别表示向该舱室内装载和卸载。

图11为本发明沿平台径向方向布置多个环形舱室方案(即径向分舱)示意图,图12为此前沿平台高度方向布置多层舱室方案(即垂向分舱)示意图。

图13为两种分舱方案下原油装卸过程中的初稳性对比示意图

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述:

如图11所示:

一种浮式平台,包括外部形状分别为两圆台较小底相互对接形成的结构物,两圆台面积较大的底分别结构物的甲板和底板。浮式结构物中部为供钻探采油设备通过的月池。结构物为双壳结构,具有双壳的侧壁和底板。

沿月池的径向方向,由环形舱壁分隔形成三个环形隔舱,环形舱壁上下两端分别连接上甲板和内底板。

环形舱壁在底板的正投影为同心圆,同心圆的几何中心位于浮式平台整体重心所在的竖直线上,当结构物为中心对称图形时,竖直线即为月台和整个结构物的中轴线。

在圆台对接的位置设有贯穿所述的多个环形隔舱的水平舱壁。在图示最外层环形隔舱的外侧与下部圆台的内侧壁之间的截面为三角形的环形空间,作为最外层的环形隔舱,相邻环形隔舱的容积比等于其存储的液体密度的反比。

在底板双层壳体的内底板和外底板之间,设有2个同样为环形的调载舱I和调载舱II。调载舱I和调载舱II的容积之和与所述的多个环形舱室中最内层环形舱室的容积比为为其存储液体的反比;当存储的液体为原油和海水时,容积比为ρwater:ρoil

调载舱II的所述调载舱II满载海水的质量等于所述沿平台径向分布的次外层环形舱室满载海水与最外层环形舱室满载原油的质量差。

在图中显示了4个等分所述环形隔舱的横舱,将每个环形隔舱划分成4个弧形隔舱。

环形隔舱的数学比例如图1-10所示:

如图1所示:一种浮式平台,包括双层壳体和双层底,该浮式平台的截面为沙漏型,其中水线为所述沙漏的最窄部分,即具备最佳浮力性能。在沿沙漏式浮体径向方向设置了四个同心的环形舱室,由内到外依次为:舱室A、舱室B、舱室C、舱室D。所述的四个舱室为等体积比分舱,即

其中,VA、VB、VC、VD分别为所述的舱室A、舱室B、舱室C、舱室D的容积。为了着重说明,在本实施例图1-图10所示中没有标注出横舱壁和水平隔舱。

装卸载流程

为保证平台的浮心位置不发生改变,并且减小其重心变化范围,保证平台初稳性高的变化始终处于偏于安全的可控范围内,配合上述分舱设计,本发明制定出一套创新的装卸载流程。

如果平台具有钻井功能单元则一般分为两种工况,既钻井工况和生产采油工况。在钻井工况下,同样采用压载水调节平台浮态,保证平台水线面始终处于满载水线位置,此时平台各舱室装载状态如图6所示。为进一步进行说明,现将生产采油工况装卸载过程分为两个阶段分别说明:

生产工况第一阶段:满载原油,启动原油输出,如图1—图5所示。

当满载工况时,所有储油舱室A、B、C、D舱均储满油,调载舱为空舱状态。

第一步:抽掉A舱室的所有油,为确保平台总质量不变,必须用水注满两个调载舱BAL1和BAL2;

第二步:抽掉B舱室的所有油,向A舱室注满水,由于抽掉油的质量和注入水的质量相等,调载舱无需变化;

第三步:原理同第二步操作,直接抽掉C舱室的所有油,向B舱室注满水;

第四步:抽掉D舱室的所有油,向C舱室注满水;由于向C舱室注入水的质量大于从D舱室抽掉的油的质量,因此必须相应的排掉BAL2舱室的全部水,以保持平台浮态不变。

当D舱室原油抽空以后,平台卸油过程完毕,D舱室不再注水即为空舱状态,为下阶段平台储油过程做准备。

生产工况第二阶段:满载压载水,启动原油输入,如图6—图10所示。

当压载工况时,所有储油舱室A、B、C舱均储满水,D舱室为空舱状态,调载舱BAL1储满水,BAL2为空舱状态。

第一步:向D舱室注满油,同时抽掉C舱室的所有水;由于从C舱室抽掉水的质量大于向D舱室注入的油的质量,因此必须向BAL2舱室注满水,以保持平台浮态不变;

第二步:向C舱室注满油,抽掉B舱室所有水,由于注入油的质量和抽掉水的质量相等,调载舱水无需变化;

第三步:原理同第二步操作,向B舱室注满油,抽掉A舱室所有水。

第四步:向A舱室注满油,同时抽掉调载舱BAL1和BAL2的全部水。

平台再次转变为初始状态,准备开始下一轮作业。值得特别说明的是,原油输入输出两个阶段处理过程形成闭循环,无论从哪一点出发输入输出均能保证浮心位置不变,重心位置在设定范围内浮动,不影响平台整体稳性。

图13为两种分舱方案下,相同排水量的平台浮体在储卸油过程中每半步操作时考虑自由液面修正后的初稳性高。其中,半步操作是指进行储卸油操作的两个舱室内原油或海水体积为其对应舱室容积的一半。可以看出,本发明分舱方案下平台的初稳性具有明显优势。

表1为两种分舱方案下,相同排水量的平台在满载和压载载况下屈服强度校核情况,表中*表示径向分舱方案中不存在此类结构,#表示垂向分舱方案中不存在此类结构,表中蓝色背景数据表示垂向分舱方案中此类结构应力不满足《散货船、油船协调共同结构规范(HCSR)》规范要求。通过对比发现,径向分舱方案下的结构板厚尺寸基本小于垂向分舱方案下的结构板厚尺寸。经过初步计算,采用本发明的径向分舱方案,与此前垂向分舱方案相比,相同排水量的平台用钢量降低超过15%。满载载况时,径向分舱方案下平台绝大多数的结构应力明显小于垂向分舱方案下的结构应力,压载载况下亦是如此。由此可得出结论,采用本发明提供的分舱方案,降低了平台用钢量,同时提高了平台结构强度,优势明显。

表1

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种浮式平台,其特征在于其内部,由内至外设有多个容积比例固定的环形舱室;多个环形舱室舱壁的正投影形成多个同心图形,每个所述同心图形的几何中心位于浮式平台整体重心所在的竖直线上,所述的多个环形舱室舱壁的正投影为同心圆或正多边形,所述的浮式平台高度方向上的横截面积由甲板和底板向中部递减,使得浮式平台中部横截面积最小,该横截面积最小处为浮式结构物满载原油时的水线;当浮式平台存储液体为原油,海水作为压载混装,且由满载状态时最内层环形舱室依次向外输出原油时,相邻的内外环形舱室的容积比遵循如下公式:
其中,为沿平台径向分布的两环形舱室中,位于内层的环形舱室的舱室容积;为位于A舱室外层的环形舱室的容积。
2.根据权利要求1所述的浮式平台,其特征还在于:所述的多个环形舱室部分或全部等高;所述部分或全部的环形舱室的顶部和底部分别位于平台的甲板和内底板处。
3.根据权利要求2所述的浮式平台,其特征还在于:环形舱室内部设置有多个横舱壁,将环形舱室划分成多个舱室。
4.根据权利要求3所述的浮式平台,其特征还在于:环形舱室中多个舱室之间相互连通,形成连通器。
5.根据权利要求1所述的浮式平台,其特征还在于:在所述平台中部横截面积最小处设有横切所述的多个环形舱室的非水密水平舱壁。
6.根据权利要求5所述的浮式平台,其特征还在于结构物中全部的环形舱室均承载原油时,浮式平台具有最佳的水动力性能和稳定性。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的浮式平台,其特征还在于:沿径向相邻的内外两环形舱室容积比等于其存储的液体密度的反比。
8.根据权利要求7所述的浮式平台,其特征还在于:浮式平台底部设有调载舱;
调载舱的容积与所述的多个环形舱室中最内层或最外层环形舱室的容积比为其存储液体的反比;当存储的液体为原油和海水时,调载舱容积和最内层或最外层的容积比为
9. 根据权利要求8所述的浮式平台,其特征还在于结构物满载原油时, 所述的调载舱处于空载状态。
10.根据权利要求8所述的浮式平台,其特征还在于所述的调载舱至少包括2个环形调载舱;内层的调载舱I环绕月池,外层的调载舱II环绕所述的调载舱I。
11.根据权利要求10所述的浮式平台,其特征还在于所述调载舱II满载海水的质量等于沿平台径向分布的次外层环形舱室满载海水与最外层环形舱室满载原油的质量差。
12.一种如权利要求8所述的浮式平台的储卸油方法,其特征在于包括如下步骤:
定义沿平台径向分布的环形舱室均储满原油为平台的满载状态,满载状态下,所述的调载舱处于空载状态,平台的水线位于平台中部横截面最小的高度;
输出原油作业时:
在所述调载舱中灌注/灌满海水;
海水灌注/灌满的过程中,抽取靠近月池舱壁的最内层环形舱室的原油,直至排空;
在所述排空原油的环形舱室中灌注/灌满海水,同时,抽取该环形舱室外层的环形舱室的原油;直至两相邻的舱室原油和海水分别排空和灌满;
在处于排空状态的外层环形舱室灌注/灌满海水,同时抽取处于海水灌注/灌满状态的环形舱室的外层环形舱室的原油;
重复上述过程,直到位于最外层的环形舱室处于空载状态,完成平台储油的输出作业;
输入原油作业时:
在所述沿平台径向分布的最外层环形舱室中注入原油,排空次外层环形舱室的海水;
重复上述过程,直到最内层环形舱室注满原油,所述调载舱处于空载状。
13.一种如权利要求10所述的浮式平台的储卸油方法,其特征在于包括如下步骤:
定义沿平台径向分布的环形舱室均储满原油为平台的满载状态,满载状态下所述的调载舱I和调载舱II处于空载状态;
输出原油作业时:
在所述的调载舱I和调载舱II中同时灌注/灌满海水,同时,抽取靠近月池舱壁的最内层环形舱室的原油;直至排空所述最内层环形舱室的原油,灌满调载舱I和调载舱II;
在排空原油的环形舱室中灌满海水,抽取该环形舱室外层的环形舱室的原油;
重复上述过程,直到位于最外层的环形舱室处于空载状态;当沿平台径向分布的最外层环形舱室内原油排空时,抽空所述的调载舱II装载的海水;
输入原油作业时:
在所述沿平台径向分布的最外层环形舱室中注入原油,排空次外层环形舱室的海水,在所述的调载舱II注入海水;
重复上述过程,直到最内层环形舱室注满原油,此时所述调载舱I和调载舱II处于空载状态。
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