CN108583796A - 一种大型深海油气平台及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型深海油气平台及其使用方法，包括浮式平台，所述浮式平台上设置有伸入海里的高强复合管状锚缆，所述高强复合管状锚缆的另一端连接有埋在海床中并由锚体和注浆板结体紧密结合组成的深水锚泊体，可提供极大的锚泊力。该大型深海油气平台结构简单，可有效解决深海油气平台锚泊装置不稳定、不可靠的难题；同时施工简便。

Description

一种大型深海油气平台及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种大型深海油气平台及其施工方法。

背景技术

我国在开发海上油气资源的过程中需要建设大量的海上油气平台。深海油气平台在服役期间，需要通过锚泊装置将其固定在某个位置。在深水区常用的四种锚泊装置包括：筒式吸力锚、法向承载锚、吸力贯入式板状锚和动力贯入锚。

筒式吸力锚原理是将倒扣圆筒置于海床上，进而将桶内海水抽出形成负压，从而使筒式吸力锚逐渐沉贯到海床中。筒式吸力锚施工操作复杂，消耗大量钢材，成本较高。

法向承载锚属于拖曳贯入式板锚，与传统的拖曳锚相似，锚固力较小，锚固效果不稳定，拖拽施工较为复杂。

吸力贯入式板锚的原理是借助筒式吸力锚将竖向锚板贯入海床，然后回收筒式吸力锚，最后旋转竖向锚板的角度，使其法向承载，该方案克服了筒式吸力锚用钢量大的问题，但是安装工序更加复杂。

动力贯入锚也称为鱼雷锚，其原理是：动力贯入锚的外形类似鱼雷，在海床上方的预定高度处将其释放，依赖其自身重量和自由下落期间获得的势能贯入到海床沉淀物中。动力贯入锚施工相对简单，但是承载比非常低，锚固力只能达到锚体重量的5倍左右。为了增加其锚固力，通常采用加大锚体重量的方式，目前采用的锚体重达100吨，导致材料成本大幅提高，并且需要大型安装船进行运载和吊装。

由于海床一般由饱和的砂和黏土等材料构成，上述四种锚泊装置体积小、密度大，在海浪等循环荷载作用下会产生渐近性滑移，在海床中处于不稳定状态，无法满足长期锚泊生产的需要。为此需要一种通过大型海下锚泊体固定的深海油气平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型深海油气平台及其施工方法，结构简单，有效解决深海油气平台锚泊装置不稳定、不可靠的难题。

本发明的技术方案在于：一种大型深海油气平台，包括浮式平台，所述浮式平台上设置有伸入海里的高强复合管状锚缆，所述高强复合管状锚缆的另一端连接有埋在海床中并由锚体和注浆板结体紧密结合组成的深水锚泊体。

进一步地，所述锚体包括柱状构件设置于柱状构件下端的头部构件，所述柱状构件的上端设置有与高强复合管状锚缆相连通的入浆口，所述入浆口与设置于柱状构件内的过浆通道相连接，所述柱状构件上设置有与过浆通道相连接的出浆口。

进一步地，所述锚体的上端设置有连接构件，锚体的侧壁沿周向间隔设置有侧翼。

进一步地，所述侧翼为半圆板、矩形板、梯形板或三角形板，所述头部构件为圆锥状、圆弧帽状或球状，所述出浆口的数目大于一个并设置于锚体的侧面、头部、侧翼或尾部。

进一步地，所述注浆板结体为硬化后的水泥砂浆、水泥浆、混凝土浆或钢纤维混凝土浆。

一种大型深海油气平台的施工方法，包括以下步骤：

1）将锚体与高强复合管状锚缆的一端相连，高强复合管状锚缆的另一端与设置于驳船上的注浆系统相连；

2）通过设置于驳船上的吊装系统将锚体置于计划安装锚泊基础的海床上侧并释放锚体，锚体连同高强复合管状锚缆的一端端一同贯入海床；

3）通过注浆系统在高强复合管状锚缆的另一端进行注浆，浆体通过高强复合管状锚缆和锚体从出浆口涌出，挤压或浸入周围砂层或土层，注入浆体的体积达到设计值后，停止注浆，浆液自身固化或者粘结周围砂体板结形成注浆板结体，锚体与注浆板结体结合成一体，形成深水锚泊体；

4）将高强复合管状锚缆的另一端与浮式平台相连；

5）根据需要，可多次重复（1）（2）（3）（4）步骤，施工多组深水锚泊体。

进一步地，所述注浆系统采用的注浆方法为静压注浆、脉冲注浆、高压喷射注浆法、电动化学注浆法、压密注浆法、袖阀管静压注浆法或定向注浆法。

进一步地，在锚体尾部设置动力前进装置或震动下沉装置、锚体的头部设置钻进装置；或在头部构件周部设置出浆口，在注浆前，通过注入高压水射流，增加锚体贯入深度。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：本发明首次提出的一种通过海下锚泊体固定的大型深海油气平台。通过改造后的动力贯入锚将高强复合管状锚缆带入海床深处，注浆后在海床下侧形成巨大的注浆板结体，可提供极大的锚泊力，彻底解决了传统油气平台在大型风浪作用下产生滑移破坏的难题。

附图说明

图1为本发明的深海油气平台的结构示意图；

图2为本发明不含侧翼的锚体结构示意图；

图3为本发明梯形板侧翼的锚体结构示意图；

图4为本发明矩形板侧翼的锚体结构示意图；

图5为本发明半圆板侧翼的锚体结构示意图；

图6为本发明三角形板侧翼且头部构件为圆弧帽状的锚体结构示意图；

图7为本发明头部构件为球状的锚体结构示意图；

图8为本发明头部构件为圆锥状的锚体结构示意图；

图9为本发明施工步骤示意图一；

图10为本发明施工步骤示意图二；

图11为本发明施工步骤示意图三。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图11

一种大型深海油气平台，包括浮式平台10，所述浮式平台上设置有伸入海里的高强复合管状锚缆20，所述高强复合管状锚缆的另一端连接有埋在海床1中并由锚体30和注浆板结体40紧密结合组成的深水锚泊体，以便提供极大的锚泊力。

本实施例中，所述锚体包括柱状构件31设置于柱状构件下端的头部构件32，所述柱状构件的上端设置有与高强复合管状锚缆相连通的入浆口33，所述入浆口与设置于柱状构件内的过浆通道34相连接，所述柱状构件上设置有与过浆通道相连接的出浆口35，以便通过出浆口向海床内注浆。

本实施例中，所述锚体的上端还设置有用于与驳船上的吊装系统相连接的连接构件36，锚体的侧壁沿周向间隔设置有侧翼37。侧翼的形状用于调整锚体在下沉过程中的姿势，同时在注浆之后可以增加锚体和注浆板结体之间结合的牢固程度；侧翼数量最优为3-5个，但也可以是0、2、3、4、5、6……n个，所述侧翼为半圆板、矩形板、梯形板或三角形板，所述头部构件为圆锥状、圆弧帽状或球状。

本实施例中，所述出浆口的数目大于一个的任意数量，可以分布在锚体的任意位置（设置于锚体的侧面、头部、侧翼或尾部）。

本实施例中，所述注浆板结体为水泥砂浆、水泥浆、混凝土浆或钢纤维混凝土浆。

本实施例中，高强复合管状锚缆在安装过程中作为注浆管使用，注浆完成之后作为锚缆使用。

一种大型深海油气平台的施工方法，包括以下步骤：

1）将锚体与高强复合管状锚缆的一端相连，高强复合管状锚缆的另一端与设置于驳船50上的注浆系统51相连；

2）通过设置于驳船上的吊装系统52经缆绳和释放装置53将锚体置于计划安装锚泊基础的海床上侧并释放锚体，锚体连同高强复合管状锚缆的一端端一同贯入海床；

3）通过注浆系统在高强复合管状锚缆的另一端进行注浆，浆体通过高强复合管状锚缆和锚体从出浆口涌出，挤压或浸入周围砂层或土层，注入浆体的体积达到设计值后，停止注浆，浆液自身固化或者粘结周围砂体板结形成注浆板结体，锚体与注浆板结体结合成一体，形成深水锚泊体；

4）将高强复合管状锚缆的另一端与浮式平台相连；

5）根据需要，可多次重复（1）（2）（3）（4）步骤，施工多组深水锚泊体。

本实施例中，所述注浆系统采用的注浆方法为静压注浆、脉冲注浆、高压喷射注浆法、电动化学注浆法、压密注浆法、袖阀管静压注浆法或定向注浆法。

而通过定向注浆法可以使注浆板结体的外形呈大致板状，可提高承载力。

为了增加锚体贯入海床的深度，可采取的措施包括：在锚体尾部设置动力前进装置、设置震动下沉装置、在头部设置钻进装置；另外，还可以在头部构件的附近设置出浆口，在注浆前，通过注入高压水射流，增加锚体贯入深度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的一种大型深海油气平台及其使用方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种大型深海油气平台，包括浮式平台，其特征在于，所述浮式平台上设置有伸入海里的高强复合管状锚缆，所述高强复合管状锚缆的另一端连接有埋在海床中并由锚体和注浆板结体紧密结合组成的深水锚泊体。

2.根据权利要求1所述的一种大型深海油气平台，其特征在于，所述锚体包括柱状构件设置于柱状构件下端的头部构件，所述柱状构件的上端设置有与高强复合管状锚缆相连通的入浆口，所述入浆口与设置于柱状构件内的过浆通道相连接，所述柱状构件上设置有与过浆通道相连接的出浆口。

3.根据权利要求1或2所述的一种大型深海油气平台，其特征在于，所述锚体的上端设置有连接构件，锚体的侧壁沿周向间隔设置有侧翼。

4.根据权利要求3所述的一种大型深海油气平台，其特征在于，所述侧翼为半圆板、矩形板、梯形板或三角形板，所述头部构件为圆锥状、圆弧帽状或球状，所述出浆口的数目大于一个并设置于锚体的侧面、头部、侧翼或尾部。

5.根据权利要求4所述的一种大型深海油气平台，其特征在于，所述注浆板结体为硬化后的水泥砂浆、水泥浆、混凝土浆或钢纤维混凝土浆。

6.一种应用于权利要求2所述的一种大型深海油气平台的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将锚体与高强复合管状锚缆的一端相连，高强复合管状锚缆的另一端与设置于驳船上的注浆系统相连；

2）通过设置于驳船上的吊装系统将锚体置于计划安装锚泊基础的海床上侧并释放锚体，锚体连同高强复合管状锚缆的一端端一同贯入海床；

3）通过注浆系统在高强复合管状锚缆的另一端进行注浆，浆体通过高强复合管状锚缆和锚体从出浆口涌出，挤压或浸入周围砂层或土层，注入浆体的体积达到设计值后，停止注浆，浆液自身固化或者粘结周围砂体板结形成注浆板结体，锚体与注浆板结体结合成一体，形成深水锚泊体；

4）将高强复合管状锚缆的另一端与浮式平台相连；

5）根据需要，可多次重复（1）（2）（3）（4）步骤，施工多组深水锚泊体。

7.根据权利要求7所述的一种大型深海油气平台的施工方法，其特征在于，所述注浆系统采用的注浆方法为静压注浆、脉冲注浆、高压喷射注浆法、电动化学注浆法、压密注浆法、袖阀管静压注浆法或定向注浆法。

8.根据权利要求7或8所述的一种大型深海油气平台的施工方法，其特征在于，在锚体尾部设置动力前进装置或震动下沉装置、锚体的头部设置钻进装置；或在头部构件周部设置出浆口，在注浆前，通过注入高压水射流，增加锚体贯入深度。