CN111439347A - 一种自安装单立柱平台及其安装方法 - Google Patents

一种自安装单立柱平台及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自安装单立柱平台及其安装方法。所述自安装单立柱平台包括上部模块、上船体和下船体；上部模块设于所述上船体的上部，且两者整体建造；上船体可与下船体的顶部配合；上部模块与下船体通过一活动构件连接，使下船体可转动；上部模块与下船体通过一钢丝绳连接；上船体与下船体的顶部通过一输水软管连接；下船体内不同位置设有压载舱。本发明采用自安装技术，无须下水扶正与吊装作业，节省了动用船舶资源；合拢对接过程中，两船体相对位置受绞车、滑道和凹槽的控制，对接精度高，无须其他船舶辅助；连接点位于水面以上，方便检修与控制。

Description

一种自安装单立柱平台及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种自安装单立柱平台及其安装方法，属于海洋工程领域。
背景技术
单立柱平台运动性能优良，可以采用干树采油技术，节省了水下生产系统的投资，也大幅降低了后期运营维护费用，适合深水油气田开发。相对于其他类型的深水平台，单立柱平台安装费用占整体投资比例更高，由于平台吃水深，无法在码头或常规安装场地进行上部模块与船体的合拢，因此通常情况下，船体与上部模块独立建造，之后船体由驳船干拖至深水遮蔽海域并完成下水、提吊扶正和临时系泊，而上部模块分体建造，之后由驳船运至安装地点，由大型浮吊进行吊装，并完成海上连接与调试。因此其安装过程需要调用大量安装船舶资源，且必须在水深较大的遮蔽海域，风险大费用高，限制了其工程应用。
我国沿海存在大量深水边际油气田，可开采年限短，无依托设施，最经济的开发模式是全海滚动式开发。半潜式生产平台由于运动性能相对较差，需要采用湿树采油技术，而水下生产系统无法回收利用，影响了方案整体的经济性；张力腿平台适用水深范围有限，张力腿安装费用高，风险大，且不具备储油功能，无法实现独立开发；单立柱平台具备储油功能，并采用干式井口与采油树，如果能够简化安装工艺，将是一种非常理想的边际油气田开发平台。
发明内容
本发明的目的是提供一种自安装单立柱平台及其安装方法，本发明立柱平台能进行自安装，无需下水扶正与吊装作业。
本发明所提供的自安装单立柱平台，包括上部模块、上船体和下船体；
所述上部模块设于所述上船体的上部，且两者整体建造；
所述上船体可与所述下船体的顶部配合；
所述上部模块与所述下船体通过一活动构件连接，使所述下船体可转动；
所述上部模块与所述下船体通过一钢丝绳连接；
所述上船体与所述下船体的顶部通过一输水软管连接；
所述下船体内不同位置设有压载舱。
上述的自安装单立柱平台中，所述下船体的顶部设有凹槽，所述上船体可与所述凹槽配合。
上述的自安装单立柱平台中，所述上船体和所述凹槽均呈倒棱台形。
上述的自安装单立柱平台中，所述下船体为设有倒角的四棱柱。
上述的自安装单立柱平台中，所述下船体的顶部边缘处设有圆柱形支墩；
所述上部模块的甲板底部设有支撑点；
当所述上船体与所述下船体配合时，所述支撑点与所述圆柱形支墩对接，通过所述支撑点与所述圆柱形支墩的配合，使所述上部模块和所述上船体的全部重量传递给所述下船体。
上述的自安装单立柱平台中，所述活动构件包括垂直刚性环向滑道和刚性梁；
所述垂直刚性环向滑道设于所述上部模块的甲板的一侧；
所述刚性梁的一端通过铰接点与所述下船体连接，所述刚性梁可沿所述铰接点转动，另一端与所述垂直刚性环向滑道配合，且可沿所述垂直刚性环向滑道上下滑动。
上述的自安装单立柱平台中，所述输水软管的上端可收紧或放松以调整水中构型，通过所述输水软管对所述下船体进行压载与排载作业。
上述的自安装单立柱平台中，所述下船体的外侧壁的上部设有钢丝绳连接点和所述铰接点；
所述钢丝绳的另一端与设于所述上部模块上的绞车连接。
上述的自安装单立柱平台中，所述下船体的顶部和底部均设有所述压载舱。
本发明自安装单立柱平台的安装方法，包括如下步骤：
采用输水软管对所述下船体中所述压载舱进行注水，使所述下船体逐渐翻转下沉并控制其整体在水中的姿态；在此过程中，通过所述活动构件使所述下船体转动，当所述下船体完全位于所述上船体正下方后，通过所述钢丝绳连接所述上部模块和所述下船体；然后逐渐收紧所述钢丝绳，利用所述输水软管抽取所述下船体内上方所述压载舱内的海水，使所述下船体继续上浮；在此过程中，使所述上船体与所述下船体配合；最后所述下船体继续上浮使得所述上部模块与所述上船体的全部重量均由下船体所承受并达到目标吃水，完成系泊缆与立管的连接。
具体地，通过所述刚性梁的一端绕所述铰接点转动，实现所述下船体的转动。
具体地，所述下船体上浮过程中，所述刚性梁的一端将在所述垂直刚性环向滑道内垂直滑动，而所述上船体最终完全进入所述下船体的顶部的所述凹槽中。
具体地，在所述下船体继续上浮的过程中，在所述钢丝绳、所述刚性梁和所述凹槽的联合约束下，所述上部模块上的所述支撑点与所述下船体上的所述圆柱形支墩完成对接。
本发明自安装单立柱平台具有如下优势：
(1)上部模块可整体建造，并在船坞内完成调试。
(2)拖航吃水浅，不易受船坞与航道水深限制，有利于拖航运输。
(3)采用自安装技术，无须下水扶正与吊装作业，节省了动用船舶资源。
(4)合拢对接过程中，两船体相对位置受绞车、滑道和凹槽的控制，对接精度高，无须其他船舶辅助。
(5)连接点位于水面以上，方便检修与控制。
附图说明
图1是本发明自安装单立柱平台的整体结构图。
图2是本发明自安装单立柱平台湿拖运输示意图。
图3是本发明自安装单立柱平台中下船体潜没示意图。
图4是本发明自安装单立柱平台中下船体极限位置示意图。
图5是本发明自安装单立柱平台中下船体上浮示意图。
图6是本发明自安装单立柱平台中下船体与上船体对接示意图。
图7是本发明自安装单立柱平台中下船体继续排载上浮至设计吃水并连接系泊缆与立管示意图。
图中各标记如下：
1上部模块；2垂直刚性环向滑道；3下船体；4绞车；5刚性梁；6铰接点； 7钢丝绳；8输水软管；9圆柱形支墩；10钢丝绳连接点；11支撑点；12上船体； 13凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，为本发明自安装单立柱平台的整体结构示意图，包括上部模块1、上船体12和下船体3，上部模块1设于上船体12的上部，且两者整体建造。下船体3 的顶部和底部均设有压载舱。下船体3为设有倒角的四棱柱，如图1中的A-A剖面图，下船体的顶部设有呈倒棱台形的凹槽13，如图1中的B-B剖面图，呈倒棱台形的上船体12可与凹槽13配合。下船体12的顶部边缘处设有4个圆柱形支墩9，上部模块1 的甲板底部设有4个支撑点11，当上船体12与下船体3配合时，支撑点11与圆柱形支墩9对接，通过支撑点11与圆柱形支墩9的配合，使上部模块1和上船体12的全部重量传递给下船体3。上部模块1的甲板的一侧设有垂直刚性环向滑道2，刚性梁5 的一端与垂直刚性环向滑道2配合，且可沿垂直刚性环向滑道2上下滑动，另一端与设于下船体3的外壁上的铰接点6连接，刚性梁5可沿铰接点6转动。下船体3的外侧壁的上部设有钢丝绳连接点10，钢丝绳7的一端连接钢丝绳连接点10，另一端连接设于上部模块1上的绞车4。上船体12与下船体3的顶部通过一输水软管8连接，输水软管8的上端可收紧或放松以调整水中构型，通过输水软管8对下船体进行压载与排载作业。
本发明自安装单立柱平台的安装过程如下：
步骤1：上部模块1与上船体12整体建造，下船体3单独建造，之后将采用刚性臂5进行连接，同时完成输水软管8的连接，之后由拖轮湿拖至目标油气田，如图2 和图3所示。
步骤2：平台抵达目标油气田后，采用输水软管8对下船体3内部不同位置的舱室进行注水使下船体逐渐翻转下沉并控制其整体在水中的姿态，在此过程中，刚性臂 5的下端也将绕铰接点6转动，当下船体3完全位于平台上部模块1与上船体12正下方后，采用水下ROV机器人完成钢丝绳7与钢丝绳连接点10的连接，如图4所示。
步骤3：绞车4逐渐收紧钢丝绳7，同时输水软管8抽取下船体3上方舱室内的海水，使下船体3继续上浮，在此过程中，刚性臂5的上端点将在环形滑道2中垂直滑动，而输水软管8也逐渐收紧使其在水中保持拉紧状态，直至上船体12完全进入下船体3顶部的凹槽13中，如图5所示。
步骤4：而输水软管8继续抽取下船体3上方舱室内的海水，使下船体3继续上浮，在钢丝绳7和刚性臂5的约束下，上部模块支点11与下船体支墩9完成对接，下船体3继续上浮使得平台上部模块1与上船体12的全部重量均由下船体支墩9所承受，如图6所示。
步骤5：下船体3继续上浮并使平台达到指定吃水高度，完成系泊缆与立管的连接，图7所示。在目标油气田完成开采后，采用相反的步骤实现平台分拆和运输。

Claims (10)

1.一种自安装单立柱平台，包括上部模块、上船体和下船体；
所述上部模块设于所述上船体的上部，且两者整体建造；
所述上船体可与所述下船体的顶部配合；
所述上部模块与所述下船体通过一活动构件连接，使所述下船体可转动；
所述上部模块与所述下船体通过一钢丝绳连接；
所述上船体与所述下船体的顶部通过一输水软管连接；
所述下船体内不同位置设有压载舱。
2.根据权利要求1所述的自安装单立柱平台，其特征在于：所述下船体的顶部设有凹槽，所述上船体可与所述凹槽配合。
3.根据权利要求2所述的自安装单立柱平台，其特征在于：所述上船体和所述凹槽均呈倒棱台形。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的自安装单立柱平台，其特征在于：所述下船体为设有倒角的四棱柱。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的自安装单立柱平台，其特征在于：所述下船体的顶部边缘处设有圆柱形支墩；
所述上部模块的甲板底部设有支撑点；
当所述上船体与所述下船体配合时，所述支撑点与所述圆柱形支墩对接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的自安装单立柱平台，其特征在于：所述活动构件包括垂直刚性环向滑道和刚性梁；
所述垂直刚性环向滑道设于所述上部模块的甲板的一侧；
所述刚性梁的一端通过铰接点与所述下船体连接，所述刚性梁可沿所述铰接点转动，另一端与所述垂直刚性环向滑道配合，且可沿所述垂直刚性环向滑道上下滑动。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的自安装单立柱平台，其特征在于：所述输水软管的上端可收紧或放松，通过所述输水软管对所述下船体进行压载与排载作业。
8.根据权利要求6或7所述的自安装单立柱平台，其特征在于：所述下船体的外侧壁的上部设有钢丝绳连接点和所述铰接点；
所述钢丝绳的另一端与设于所述上部模块上的绞车连接。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的自安装单立柱平台，其特征在于：所述下船体的顶部和底部均设有所述压载舱。
10.权利要求1-9中任一项所述自安装单立柱平台的安装方法，包括如下步骤：
采用输水软管对所述下船体中所述压载舱进行注水，使所述下船体逐渐翻转下沉并控制其整体在水中的姿态；在此过程中，通过所述活动构件使所述下船体转动，当所述下船体完全位于所述上船体正下方后，通过所述钢丝绳连接所述上部模块和所述下船体；然后逐渐收紧所述钢丝绳，利用所述输水软管抽取所述下船体内上方所述压载舱内的海水，使所述下船体继续上浮；在此过程中，使所述上船体与所述下船体配合；最后所述下船体继续上浮使得所述上部模块与所述上船体的全部重量均由下船体所承受并达到目标吃水，完成系泊缆与立管的连接。
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