CN109823484A - 一种抑制平台垂荡运动的浮箱结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于浮式平台的浮箱结构。该浮箱结构包括浮箱主体和连接装置；所述连接装置用于将浮式平台与所述浮箱主体连接；所述浮箱主体内部设置有多个可改变重量的压载装置。本发明(1)有效降低浮式平台垂荡运动；(2)能调节浮箱结构内的压载分布，优化载荷分布，从而简化结构设计；(3)连接装置可以伸缩，便于运输和安装；(4)能调节浮式平台的重心，从而提高平台稳性和运动性能；(5)能调节浮箱结构重量，避免连接结构受到挤压、出现负张力；(6)能降低拖航对吃水的要求；(7)能通过排水，增加浮箱浮力，从而实现逆安装，使浮箱结构可以回收反复使用而不是废弃。

Description

一种抑制平台垂荡运动的浮箱结构

技术领域

本发明涉及一种抑制平台垂荡运动的浮箱结构，具体涉及一种用于浮式平台的浮箱结构，属于深水海洋油气开发技术领域。

背景技术

我国海洋油气开发已有40多年历史，逐步从近海浅水区域不断往水深增加区域发展，一直到现在的远海深水区域；这样先期传统的导管架和重力式等平台已经在经济上不适合新的区域发展。在国际上，适用于深水油气开发的浮式平台有多种，主要包括半潜式平台(SEMI)、深吃水单柱式平台(SPAR)和张力腿平台(TLP)等。每一种平台都有自己的特点和使用范围。

干式开采由于具备钻井作业成本低、生产可靠、油气采收率高等优点而倍受工业界的青睐；但是为了实现干式开采，用于油气开采的浮式平台运动性能必须优良，尤其是垂荡运动。

目前，世界上仅有深吃水单柱式平台和张力腿平台可适用干式开采；但是这两型平台都有其自身缺点：深吃水单柱式平台安装成本高，张力腿平台筋腱成本高。因此，近年来，世界主要海洋浮式平台设计公司都在研发新型经济有效的干式开采浮式平台，如干树半潜平台、干树圆筒型平台等。这些新型平台主要采用装备垂荡板或增加底部体积的方法来降低垂荡运动。

研究表明，在浮式平台装备垂荡板能够有效地抑制平台的垂荡运动。但是传统的垂荡板一般采用板状设计，不提供净浮力，因此不利于运输和下放安装。另外垂荡板结构重量相对较轻，在环境荷载作用下会对连接装置造成挤压，出现负张力。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制平台垂荡运动的浮箱结构，具体提供一种用于浮式平台的浮箱结构，本发明能够抑制平台垂荡运动，提高平台稳性和运动性能，并便于浮式平台的运输安装。

本发明提供的一种用于浮式平台的浮箱结构，该浮箱结构包括浮箱主体和连接装置；

所述连接装置用于将浮式平台与所述浮箱主体连接；

所述浮箱主体内部设置有多个可改变重量的压载装置。

上述的浮箱结构中，所述连接装置包括多个连接结构、多个连接部件a和多个连接部件b；

所述连接部件a设置于所述浮箱主体的周向或内部，用于连接所述浮箱主体与所述连接结构；

所述连接部件b设置于所述浮式平台下部或侧部，用于连接所述浮箱主体与所述连接结构。

上述的浮箱结构中，所述连接结构分别与所述连接部件a和所述连接部件b的连接方式均采用刚性固定、铰接或柔性连接。

上述的浮箱结构中，所述连接装置包括筋腱、刚性立柱、柔性锚链和钢缆中的至少一种。

进一步地，当所述连接结构为刚性立柱时，所述连接部件a沿其轴心设置有柱形凹槽或通孔，所述刚性立柱的下端可插入柱形凹槽或通孔中并由锁紧装置固定；设置在所述浮式平台下部或侧部的所述连接部件b也具有通孔上下滑行，当滑行到设定位置时，可用锁定装置固定；

所述连接结构的根数和长度根据设计需要而定。

上述的浮箱结构中，所述浮箱中央至少设置有月池，用于油气立管穿过。

进一步地，所述月池内设置有绗架支撑结构，用于限制油气立管之间的干涉以及所述油气立管与所述浮式平台间的碰撞。

上述的浮箱结构中，所述浮箱主体还包括若干大梁和骨架连接形成支撑结构，所述支撑结构用于固定压载装置的固定框；

所述大梁和骨架通过插接件或者铰接件连接。

上述的浮箱结构中，所述压载装置为多个水密舱室，每个所述水密舱室设置有一个或多个进水阀和排水阀以及一个或多个排气孔；

上述的浮箱结构中，所述进水阀和排水阀为手动阀或电动阀，通过水下机器人ROV或液压控制远程操作；

所述压载装置内部装填海水和/或固体重物块。

上述的浮箱结构中，所述水密舱室还设置有水位传感器，用于探测舱室内的水位，并将水位信息传递给位于平台上的控制系统，控制系统根据平台自身的重量重心状态，控制阀门工作状态，从而调节舱室压载水分布。如果固体重物块充满了整个压载装置，不需要设置水位传感器；当固体重物块只是填充部分压载装置，其他部分则由水充满，或者压载装置内部全部装填海水，则需要设置水位传感器。

上述的浮箱结构中，所述浮箱主体从上向下的垂直投影为圆形或者多边形；

所述浮式平台从上向下的垂直投影在所述浮箱主体从上向下的垂直投影之内。

本发明所述浮式平台和浮箱结构安装方法，包括以下步骤：

1)在建造场地完成浮箱主体和浮式平台的组装置，将浮式平台“坐”在浮箱主体1上，使连接结构穿过平台的连接部件b中央的通孔并使一端固定于浮箱主体的连接部件a的通孔或者凹槽中，使浮箱主体的上表面通过枕木接触平台最下表面，并利用锁紧件临时锁紧；

2)利用船等对平台整体结构(包括浮箱)进行一体拖航，此时上部浮式平台“坐”在浮箱主体上，整个浮式平台处于折叠状态。拖航前根据需要部分舱室灌满压载水，以降低重心，提高性能；此时浮箱主体全部潜在水下，但其总重量(包括压载水)仍远小于其总浮力，浮箱通过浮力托着平台；

3)到达油田区域后，从平台上用起重设备通过链连接浮箱主体；根据设计需要，更多水密舱室灌满压载水，从而使得浮箱的总重量(包括压载水)略大于其总浮力；

4)将浮箱主体依靠其自身的净重力有序逐渐下放，直至将浮箱主体下放到设计位置，而后利用锁紧装置将连接结构在浮式平台的连接部件b处锁紧；此时，浮式平台已处于展开状态；

5)往浮箱主体里舱室继续灌水，直至设计状态；

6)浮式平台服役结束后，解锁连接结构在浮式平台的连接部件b；再将浮箱主体里的压载水排掉，使其浮力大于重力，浮箱依靠自身浮力上浮，从而实现回收和再使用。

本发明具有以下优点：

(1)有效降低浮式平台垂荡运动；(2)能调节浮箱结构内的压载分布，优化载荷分布，从而简化结构设计；(3)连接装置可以伸缩，便于运输和安装；(4)能调节浮式平台的重心，从而提高平台稳性和运动性能；(5)能调节浮箱结构重量，避免连接结构受到挤压、出现负张力；(6)能降低拖航对吃水的要求；(7)能通过排水，增加浮箱浮力，从而实现逆安装，使浮箱结构可以回收反复使用而不是废弃。

附图说明

图1是本发明的提供的浮式平台的浮箱结构的组成示意图，其中图1(a)为半剖图，图1(b)为外部整体结构示意图；

图2是本发明提供的浮式平台和浮箱结构连接示意图；

图3是本发明提供的将浮式平台设置在浮箱结构上进行一体拖航的示意图；

图4是本发明提供的将浮箱主体下放到设定位置的示意图。

1浮箱主体；2进水阀和排水阀；3月池(开口)；4浮式平台；5连接结构；6连接部件a；7连接部件b；8锁紧件；9起重设备；10链；11压载装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

图1是本发明的提供的浮式平台的浮箱结构的组成示意图，图2是本发明提供的浮式平台和浮箱结构连接示意图，如图1和图2所示，浮式平台4的浮箱结构包括浮箱主体1和连接装置，连接装置用于将浮式平台与浮箱主体进行连接，浮箱主体内部至少设置有多个压载装置11。平台连接装置包括连接结构5，连接部件a 6设置在浮箱主体1周向或内部，用于连接浮箱主体1与连接结构5；和设置在浮式平台下部或侧部的用于连接连接结构5的连接部件b 7。连接结构5与浮箱主体1的连接部件a 6以及与浮式平台4的连接部件b 7的连接方式可以是刚性固定、铰接或柔性连接。连接结构5例如为筋腱、刚性立柱、柔性锚链和钢缆。当连接结构5为刚性立柱时，连接部件a 6沿其轴心设置有柱形凹槽或通孔，刚性立柱的下端可插入柱形凹槽或通孔中并由锁紧装置固定。设置在浮式平台下部或侧部的连接部件b 7也具有通孔上下滑行，当滑行到设定位置时，可用锁定装置固定。连接结构5的根数和长度根据设计需要而定。浮箱主体的中央至少设置有月池(开口)3，用于油气立管穿过，优选地月池内设置有绗架支撑结构(图中未示)，用于限制立管之间的干涉以及立管与平台间的碰撞。

浮箱主体1还包括若干大梁和骨架连接形成支撑结构，支撑结构用于固定压载装置的固定框；大梁和骨架通过插接件或者铰接件连接。压载装置11为水密舱室。每个水密舱室设置有一个或多个进水阀和排水阀2，以及一个或多个排气孔。阀门为手动阀或电动阀，通过水下机器人ROV或液压控制远程操作。水密舱室还设置有水位传感器，用于探测舱室内的水位，并将水位信息传递给位于平台上的控制系统。控制系统根据平台自身的重量重心状态，控制阀门工作状态，从而调节舱室压载水分布。

根据设计需要，水密舱室里也可以放置固体重物块以降低平台重心，提高性能。固体重物块一般在拖航前就放置在设计的舱室内，从而避免复杂的管线和海上安装作业。

浮箱主体1从上向下的垂直投影为圆形或者多边形。浮式平台4从上向下的垂直影在浮箱主体1从上向下的垂直投影之内。

本发明提供浮式平台和浮箱结构安装方法，包括以下步骤：

1)在建造场地完成浮箱主体1和浮式平台4的组装置，将浮式平台4“坐”在浮箱主体1上，使连接结构5穿过平台的连接部件b 7中央的通孔并使一端固定于浮箱主体的连接部件a 6的通孔或者凹槽中，使浮箱主体的上表面通过枕木接触平台最下表面，并利用锁紧件8临时锁紧，如图3所示；

2)利用船等对平台整体结构(包括浮箱)进行一体拖航，此时上部浮式平台4“坐”在浮箱主体1上，整个浮式平台处于折叠状态；拖航前根据需要部分舱室灌满压载水，以降低重心，提高性能；此时浮箱主体1全部潜在水下，但其总重量(包括压载水)仍远小于其总浮力，浮箱1通过浮力托着平台4；

3)到达油田区域后，从平台4上用起重设备9通过链10连接浮箱主体1；根据设计需要，更多水密舱室灌满压载水，从而使得浮箱的总重量(包括压载水)略大于其总浮力；

4)将浮箱主体1依靠其自身的净重力有序逐渐下放，如图4所示，直至将浮箱主体下放到设计位置，而后利用锁紧装置将连接结构5在浮式平台4的连接部件b 7处锁紧；此时，浮式平台已处于展开状态，如图1所示；

5)往浮箱主体1里舱室继续灌水，直至设计状态；

6)平台服役结束后，解锁连接结构5在浮式平台4的连接部件b 7；再将浮箱主体1里的压载水排掉，使其浮力大于重力，浮箱依靠自身浮力上浮，从而实现回收和再使用。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、设置位置及其连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种用于浮式平台的浮箱结构，其特征在于：该浮箱结构包括浮箱主体和连接装置；

所述连接装置用于将浮式平台与所述浮箱主体连接；

所述浮箱主体内部设置有多个可改变重量的压载装置。

2.根据权利要求1所述的浮箱结构，其特征在于：所述连接装置包括多个连接结构、多个连接部件a和多个连接部件b；

所述连接部件a设置于所述浮箱主体的周向或内部，用于连接所述浮箱主体与所述连接结构；

所述连接部件b设置于所述浮式平台下部或侧部，用于连接所述浮箱主体与所述连接结构。

3.根据权利要求2所述的浮箱结构，其特征在于：所述连接结构分别与所述连接部件a和所述连接部件b的连接方式均采用刚性固定、铰接或柔性连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的浮箱结构，其特征在于：所述连接装置包括筋腱、刚性立柱、柔性锚链和钢缆中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的浮箱结构，其特征在于：所述浮箱中央至少设置有月池，用于油气立管穿过。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的浮箱结构，其特征在于：所述浮箱主体还包括若干大梁和骨架连接形成支撑结构，所述支撑结构用于固定压载装置的固定框；

所述大梁和骨架通过插接件或者铰接件连接。

7.根据权利要求6所述的浮箱结构，其特征在于：所述压载装置为多个水密舱室，每个所述水密舱室设置有一个或多个进水阀和排水阀以及一个或多个排气孔。

8.根据权利要求7所述的浮箱结构，其特征在于：所述进水阀和排水阀为手动阀或电动阀，通过水下机器人ROV或液压控制远程操作；

所述压载装置内部装填海水和/或固体重物块。

9.根据权利要求8所述的浮箱结构，其特征在于：所述水密舱室还设置有水位传感器。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的浮箱结构，其特征在于：所述浮箱主体从上向下的垂直投影为圆形或者多边形；

所述浮式平台从上向下的垂直投影在所述浮箱主体从上向下的垂直投影之内。