CN110254651A - 一种移动海洋开采平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋工程设备技术领域，且公开了一种移动海洋开采平台，包括吸力筒式基础、基柱和平台甲板，所述基柱的外侧壁连接有固定横板。该移动海洋开采平台，将装载仓封闭后注入气体，浮囊内存满气体，在浮囊的浮力作用下，顶动固定横板使该平台升起，具有自升功能，同时浮囊和装载仓也可用于储油，由于浮囊会随着海面高度变化而变化的浮力改变体积，抵消了平台整体的浮力变化，基柱承受的竖直载荷保持恒定，减少竖直载荷变化产生的剪切力，基土土体的强度得到保持，装载仓内的压载水量调整，可以抵消平台上的载荷变化，保证载荷恒定，当其浮囊内装有气体或原油，使固定横板产生向上的浮力，可抵消载荷，提高最大负载。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程设备技术领域，具体为一种移动海洋开采平台。
背景技术
海洋中存在许多边际油气田(即开发成本大于收益的中小油气田)，随着新技术和新材料的应用，边际油气田的开采已经具有可观的经济效益，边际油气田的开发模式有两种，一种为平台群开采方式，其利用海管和电缆连接已有油气田，区域内成片的油气田共用一套生产设施以降低成本，另一种模式为蜜蜂式，即建造可移动式的开发设施，采完一个油田就转移到另一个油田，一套开发设施从多个油田中得到回收，从而降低油田的开发投资。
请参阅图1，桶形基础移动平台使用开口向下的圆筒作为基础来支撑平台甲板，圆筒采用负压下沉技术，扎入海底就位，采油周期结束后，借助水力喷射拔起圆筒并充气上浮，此种平台具有建造、安装、搬迁费用低，桩锚效益高，重复利用率高等优点，已被广泛的应用，但其平台本身不具有自升功能和储油功能，使用时具有一定的局限性。
由于潮汐作用的影响，海洋会发生明显的潮涨潮落现象，即某处的海平面会反复的升高或降低，平台甲板和基柱是高于海平面的，随着海平面的变化，平台和基柱所产生的排水量(浮力)也会变化，导致平台整体对桶形基础的垂直载荷发生反复的改变，反复变化的垂直载荷作用在桶形基础上，会对桶形基础的基土土体产生较大的剪切力，降低基土土体的强度，降低了其最大负载能力，降低了桶形基础的使用效率。
平台对基础和基柱的载荷输出随着平台生产物和生产设施的变化而变化，由此给基础带来的竖直方向的载荷变化同样会对基土土体产生剪切力，降低基土土体强度，另一方面，移动平台整体体积较小，结构紧凑，其自身的最大负载有限，冗余小，不容易针对生产做出调整。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种移动海洋开采平台，具备储油和自升功能、载荷稳定且可调等优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种移动海洋开采平台，包括吸力筒式基础、基柱和平台甲板，所述基柱的外侧壁连接有固定横板，所述固定横板的下表面设有浮囊，所述平台甲板上设有装载仓，所述浮囊和装载仓通过连通管连通形成一个动态的负载控制件，所述连通管上安装有电子阀门，所述装载仓上设有调整管线。
优选的，所述固定横板和基柱的安装位置可调节，所述固定横板的高度靠近海面且完全浸入水下。
优选的，所述浮囊为横截面处处相同竖直的柱形，所述浮囊体积随底部压强变化而变化，所述浮囊的外表面包括着与固定横板固定连接的柱形筒，所述浮囊的截面积与位于海面高度变化段的结构的平均截面积比与浮囊和装载仓内的液体密度和海水密度的比例相同。
优选的，所述装载仓为单舱室设置，所述装载仓的截面积大于浮囊的截面积
优选的，所述装载仓还可以为多舱室，所述装载仓的中部设有石油储仓b，所述石油储仓b的外部设有质量沿中心均匀分布的压载水仓a。
本发明具备以下有益效果：
1、该移动海洋开采平台，将装载仓封闭后注入气体，浮囊内存满气体，在浮囊的浮力作用下，顶动固定横板使该平台升起，(若浮力不够，可在固定横板的底部添加浮箱)，具有自升功能，同时浮囊和装载仓也可用于储油，增加了该平台的功能性。
2、该移动海洋开采平台，由于浮囊会随着海面高度变化而变化的浮力改变体积，抵消了平台整体的浮力变化，基柱承受的竖直载荷保持恒定，减少竖直载荷变化产生的剪切力，基土土体的强度得到保持，保持吸力筒式基础的稳定，提高吸力筒式基础的最大竖直载荷，同样的负载下，吸力筒式基础的体积或数量可以减少，提高吸力筒式基础的施工功效。
3、装载仓内的压载水的量通过调整管线进行调整，以抵消平台生产物和生产设施的变化所带来的载荷变化，保证载荷维持在恒定的状态下，另一方面，浮囊内装有气体或原油，使固定横板产生向上的浮力，可以抵消一部分平台上的载荷，提高了基柱和吸力筒式基础的最大负载，进而增加了该平台的最大负载，提高了冗余，便于对平台设施做出调整。
附图说明
图1为本发明的现有结构示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明实施例二中装载仓的示意图；
图4为本发明中电子阀门的控制流程图；
图5为本发明中浮囊的浮力变化原理图。
图中：1、吸力筒式基础；2、基柱；3、平台甲板；4、固定横板；5、浮囊；6、装载仓；6a、压载水仓；6b、石油储仓；7、连通管；8、电子阀门；9、调整管线。
具体实施方式
下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图2-3，一种移动海洋开采平台，包括吸力筒式基础1、基柱2和平台甲板3，吸力筒式基础1固定连接基柱2，基柱2固定连接平台甲板3，基柱2的外侧壁连接有固定横板4，固定横板4加固多个基柱2之间的联系同时分担基柱2所受的负载，固定横板4的下表面设有浮囊5，浮囊5的体积可调，浮囊5随着浮力增加而减小，且浮囊5损失的浮力和基柱2增加的浮力相同，平台甲板3上设有装载仓6，装载仓6可作为压载水舱或储油仓，起到负载输出调整的作用，浮囊5和装载仓6通过连通管7连通形成一个动态的负载控制件，装载仓6内液体注入到浮囊5中，则吸力筒式基础1和基柱2承受的负载减小，若浮囊5内液体回流入装载仓6内，咋吸力筒式基础1和基柱2的负载增加，连通管7上安装有电子阀门8，电子阀门8与安全管理系统电性连接，安全管理系统与浮囊5内的压力传感器进行信息传输，浮囊5内压力变化传输到安全管理系统，安全管理系统判断压力是否有异常，有异常则控制电子阀门8管壁，截断连通，装载仓6上设有调整管线9，调整管线9调整装载仓6内的液体总量，在大风浪时注入水，增加负重，提高整体稳定性，载重多时可减少装载仓6内液体总量，以减少负重。
其中，固定横板4和基柱2的安装位置可调节，在开采完一个油田后去往另一油田的时候，根据该处油田海面高度重新调整固定横板4的高度，固定横板4的高度靠近海面且完全浸入水下，当海面变化时，固定横板4不会发生浮力变化，使得海水可淹没的设备截面更为均匀，提高自调整的适应能力。
其中，浮囊5为横截面处处相同竖直的柱形，使浮囊5在浮力作用下体积变化规律，浮囊5体积随底部压强变化而变化，进而对浮囊5的体积进行自调整，浮囊5的外表面包括着与固定横板4固定连接的柱形筒，固定固定横板4的形态，确保浮囊5体积变化方向，避免浮囊5发生倾斜，浮囊5的截面积与位于海面高度变化段的结构的平均截面积比与浮囊5和装载仓6内的液体密度和海水密度的比例相同，实现支撑结构的浮力变化和浮囊5体积变化带来的浮力变化互相抵消。
其中，装载仓6为单舱室设置，装载仓6可封闭，装载仓6内液体变化后自动调整位置，保证中心的稳定，同时结构简单，制造、安装和维护都更加简单，装载仓6的截面积大于浮囊5的截面积，浮囊5内的液体注入到装载仓6内不对装载仓6的液面造成影响。
实施例二
本实施例中，在其他保持不变的情况下，其中，装载仓6还可以为多舱室，装载仓6的中部设有石油储仓6b，石油储仓6b连接石油注入管道，石油储仓6b的外部设有质量沿中心均匀分布的压载水仓6a，压载水仓6a通过多个连通管7连通浮囊5，多个连通管7分布均匀，保证进水的均匀，石油储仓6b储存石油，压载水仓6a内装有压载水，当石油储仓6b进行储油操作的时候，石油储仓6b通过调整管线9释放压载水，当石油储仓6b储油抽走时，石油储仓6b通过调整管线9注入压载水，保持平台整体的载荷稳定。
该移动海洋开采平台的工作原理如下：
浮力自调整功能
请参阅图5，初始状态下，浮囊5、装载仓6和连通管7的液体对浮囊5底部产生的压强和此处海水的压强相同，此时：
P海GH海＝P液GH液
其中，P海、P液分别为海水密度和液体密度，H海、H液分别为浮囊5底部离海面的高度和液面的高度，G为重力常数；
当海面高度发生变化后，得到：
P海G(H海+H1)＝P液G(H液+H2)
其中，H1、H2分别为海面的高度和液面的高度变化；
得到：
海面变化后，支撑结构的浮力变化为：
F1＝P海GS均H1
其中，F1为平台的浮力变化值，S均为位于海面高度变化段的结构的平均截面积；
浮囊5带来的浮力变化为：
F2＝P海GV排＝P海GS截H2
其中，F2为浮囊5带来的浮力变化，V排为浮囊5的体积变化，S截为浮囊5的横截面积；
将带入变换可得：
由于装载仓6的截面积远大于浮囊5的截面积，因此浮囊5、装载仓6和连通管7内的液面变化可看做浮囊5内的液面变化，而又由于浮囊5的截面积与位于海面高度变化段的结构的平均截面积比与浮囊5和装载仓6内的液体密度和海水密度的比例相同，可得；
带入上式可得：
F2＝F1
由此可知，海面由于潮汐坐下产生的高度变化带来的浮力变化与浮囊5体积变化带来的浮力变化可互相抵消，底部吸力筒式基础1承受的竖直载荷保持恒定。
载荷调整功能
1、当平台上设施进行调整时，可适当调整浮囊5和装载仓6内的液体量，抵消设施调整带来的载荷变化，使载荷保持恒定在一定范围。
2、拖运时，在浮囊5和装载仓6内注入气体或石油，增加平台的整体浮力，使其平稳的漂浮在海面上，再进行转移、拖运和定位。
3、平台储油时，在石油注入的同时进行排水，抵消石油注入带来的载荷变化。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种移动海洋开采平台，包括吸力筒式基础(1)、基柱(2)和平台甲板(3)，其特征在于：所述基柱(2)的外侧壁连接有固定横板(4)，所述固定横板(4)的下表面设有浮囊(5)，所述平台甲板(3)上设有装载仓(6)，所述浮囊(5)和装载仓(6)通过连通管(7)连通形成一个动态的负载控制件，所述连通管(7)上安装有电子阀门(8)，所述装载仓(6)上设有调整管线(9)。
2.根据权利要求1所述的一种移动海洋开采平台，其特征在于：所述固定横板(4)和基柱(2)的安装位置可调节，所述固定横板(4)的高度靠近海面且完全浸入水下。
3.根据权利要求1所述的一种移动海洋开采平台，其特征在于：所述浮囊(5)为横截面处处相同竖直的柱形，所述浮囊(5)体积随底部压强变化而变化，所述浮囊(5)的外表面包括着与固定横板(4)固定连接的柱形筒，所述浮囊(5)的截面积与位于海面高度变化段的结构的平均截面积比与浮囊(5)和装载仓(6)内的液体密度和海水密度的比例相同。
4.根据权利要求1所述的一种移动海洋开采平台，其特征在于：所述装载仓(6)为单舱室设置，所述装载仓(6)的截面积大于浮囊(5)的截面积。
5.根据权利要求1所述的一种移动海洋开采平台，其特征在于：所述装载仓(6)还可以为多舱室，所述装载仓(6)的中部设有石油储仓(6b)，所述石油储仓(6b)的外部设有质量沿中心均匀分布的压载水仓(6a)。
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| CN113502843A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-10-15 | 南通泰胜蓝岛海洋工程有限公司 | 一种海上风电导管架防液化吸力筒装置的防液化方法 |
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