CN111601753A - 浮动式钻机 - Google Patents

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Abstract

一种浮动式钻机,其具有:船体;主甲板;上部筒形侧部段,该上部筒形侧部段从主甲板向下延伸;上部截头锥形侧部段;筒形颈部部段;下部椭圆形部段,该下部椭圆形部段从筒形颈部部段延伸;以及鳍形附属件,该鳍形附属件紧固至底表面的外部的靠下且靠外的部分。上部截头锥形侧部段位于上部筒形侧部段下方,并且上部截头锥形侧部段被保持成位于针对浮动式钻机的运输深度的吃水线上方并且部分地位于针对浮动式钻机的操作深度的吃水线下方。

Description

浮动式钻机

技术领域

本实施方式总体上涉及浮动式钻机,并且更具体地涉及用于浮动式钻探、生产、储存及卸载(FDPSO)船舶的船体设计和卸载系统。

背景技术

授权给Haun并通过参引并入的美国专利No.6,761,508(“’508专利”)与本发明相关,并且提供了关于开发海上能源系统比如深水油和/或天然气生产的以下背景信息。在海底井与主平台之间经常需要长流线、电力线缆和控制脐带缆。延长的长度造成能量损失、压力下降和生产困难。用于深水应用的结构的成本很高,并且由于其在外地制造,所以成本经常增加。与深水海上操作相关联的其他困难来自于对人员和效率有影响的浮动船舶的运动,特别在与贮槽中的液体动力学有关时更是如此。与海上石化操作相关联的主要的运动相关问题发生在大型水平船舶中,在所述大型水平船舶中,液面振荡并向液位仪表提供错误信号从而导致加工停机和操作的整体效率低下。

可以被修改以用于改善被系泊的浮动船舶的运动特性的主要因素是吃水深度、水线面面积和该浮动船舶的吃水变化率、重心(CG)位置、关于发生小幅度横摇运动和纵摇运动的定倾中心高度、风、水流和波浪所作用的正面面积和形状、用作系泊元件的接触海床的管道和线缆的系统响应、以及附加质量和阻尼的流体动力学参数。

附加质量和阻尼的流体动力学参数的值通过势流方程结合浮动船舶的详细特征和船体附属体的复杂求解方式来确定,并且然后同时求解出势源强度。

在本文中仅需要重点注意的是,增加允许针对一定条件来“调整”附加质量和/或阻尼的特征需要若干特征可以以组合的方式、或更优选地以独立的方式进行修改,以提供期望的性能。如果船舶具有竖向轴向对称性,则优化会大大简化,这将六个运动自由度减少至四个运动自由度(即,横摇(roll)=纵摇(pitch)=摆动运动,横荡(sway)=纵荡(surge)=横向运动,艏摇(yaw)=旋转运动,以及起伏(heave)=竖向运动)。

如果可以脱离流体动力学设计特征以使过程线性化并使理想解决方案的研究容易,则这是进一步简化。

’508专利提供了一种如下的海上浮动设施,其具有改善的流体动力学特性和在延长的深度中系泊的能力,从而在深水中提供卫星平台,使得从海底采油树到平台设施的流线、线缆和脐带缆较短。该设计结合了可伸缩的中央组件,该中央组件包含用以增强流体动力学的特征,并且允许整体使用下述竖向分离器,该竖向分离器的数量和尺寸为单独的全时井流量监测和延长的保留时间提供了机会。

’508专利中所描述的船舶的主要特征是船体内的可伸缩的中央组件,该可伸缩的中央组件可以在现场升高或降低以允许在浅水区域中运输。可伸缩的中央组件提供了纵摇运动阻尼装置,用于结合可选的压载结构、储存器、竖向加压或储存容器的大容积空间,或者用于部署潜水或远程操作装置(ROV)的视频操作的中央定位的月池,而不需要增加支援船舶。

’508专利中所描述的船舶的流体动力运动改善由以下方面提供:基本船体构型;在船体基部处延伸的裙部和径向鳍部;借助于在基部和中部安装的流体动力学裙部和鳍部以及船体甲板下方的分离器的使重心降低的质量来使可伸缩的中央部段延伸的(在现场降低的)中央组件;以及钢悬链式立管、线缆、脐带缆和系泊线在船体基部处的重心附近的附接。所提及的特征改善了船舶稳定性并提供了增大的附加质量和阻尼,这改善了系统在环境载荷下的整体响应。

’508专利中所描述的船舶的船体的平面图示出了六边形形状。将Srinivasan列为发明人的美国专利申请公开No.2009/0126616以平面图示出了具有八边形船体的浮动式钻机。

Srinivasan浮动式钻机的特征在于其权利要求中具有带有尖角以切割冰块、抵抗并破碎冰以及将冰压力脊移动远离船舶的多边形外侧壁构型。

授权给Smedal等人并通过参引并入的美国专利No.6,945,736(“’736专利”)涉及一种钻探和生产平台,该平台包括半潜式平台本体,该半潜式平台本体呈具有平坦底部和圆形横截面的筒形件的形状。

’736专利中的船舶在筒形件的下部部分中具有周向圆形切口或凹部,并且该专利声明该设计提供了减少纵摇运动和横摇运动。由于浮动式钻机可以连接至生产立管并且通常需要即使在风暴条件期间也是稳定的,因此在船舶船体设计方面仍然需要改进。

此外,在将产品从浮动式钻机卸载至船只或油轮方面需要改进,所述船只或油轮将产品从浮动式钻机运输至岸上设施。

作为卸载系统的一部分,悬链式锚固腿系泊(CALM)浮标通常锚固在浮动式钻机附近。授权给Hampton的美国专利No.5,065,687提供了卸载系统中的浮标的一个示例,在该示例中,浮标锚固至海床以提供与附近的浮动式钻机的最小距离。

在该示例中,一对线缆将浮标附接至浮动式钻机,并且卸载软管从浮动式钻机延伸至浮标。油轮临时系泊至浮标,并且软管从油轮延伸至浮标以用于通过所连接的软管以及通过浮标接纳来自浮动式钻机的产物。如果在卸载期间出现不利的天气条件比如具有很大风速的暴风雨,可能会由于由作用在油轮上的风力和水流力引起的油轮的运动而出现问题。因此,在通常用于将储存在浮动式钻机上的产物转移至油轮的卸载系统方面也需要改进。

发明内容

各种实施方式提供了一种浮动式钻机,该浮动式钻机包括:(a)船体,该船体具有呈圆形或多边形的船体平面图,其中,船体包括:(i)底表面;(ii)顶部甲板表面;以及(iii)至少两个连接部段,所述至少两个连接部段接合在底表面与顶部甲板表面之间,所述至少两个连接部段串联地结合并且绕竖向轴线对称地构造成使得连接部段中的一个连接部段从顶部甲板表面朝向底表面向下延伸,所述至少两个连接部段包括以下各者中的至少两者:(1)上部部分,该上部部分以轮廓图或截面图来看具有从顶部甲板部段延伸的倾斜侧部;(2)以轮廓图来看的筒形颈部部段;以及(3)以轮廓图来看的下部锥形部段,该下部锥形部段具有从筒形颈部部段延伸的倾斜侧部;以及(b)至少一个延伸鳍部,所述至少一个延伸鳍部具有上鳍部表面,该上鳍部表面朝向底表面倾斜并且紧固至船体并从船体延伸,所述至少一个延伸鳍部构造成通过线性阻尼和二次阻尼提供流体动力学性能,并且其中,船体提供了具有通过对船体的线性阻尼和二次阻尼实现的改善的流体动力学性能的附加质量件,并且其中,浮动式钻机不需要可缩回的中央柱来控制纵摇、横摇和起伏。

附图说明

当结合附图考虑下面阐述的示例性实施方式的详细描述时,可以获得对本发明的更好的理解,在附图中:

图1是根据本发明的浮动式钻机和系泊至浮动式钻机的油轮的俯视平面图。

图2是图1的浮动式钻机的侧视图。

图3是图2中示出的浮动式钻机的侧视图的放大的且更详细的视图。

图4是图1中示出的浮动式钻机的俯视平面图的放大的且更详细的视图。

图5是根据本发明的用于浮动式钻机的船体的替代性实施方式的侧视图。

图6是根据本发明的用于浮动式钻机的船体的替代性实施方式的侧视图。

图7是根据本发明的浮动式钻机的替代性实施方式的侧视图,其示出了被接纳在穿过浮动式钻机的船体的孔中的中央柱。

图8是图7的中央柱的如沿着线8-8观察到的横截面。

图9是图7的浮动式钻机的侧视图,其示出了根据本发明的中央柱的替代性实施方式。

图10是图9的中央柱的如沿着线10-10观察到的横截面。

图11是根据本发明的中央柱和质量阱的如将沿着图9中的线10-10观察到的替代性实施方式。

图12是根据本发明的可移动缆索连接件的俯视平面图。

图13是图12的可移动缆索连接件的以如沿着线13-13观察到的局部横截面示出的侧视图。

图14是图13的可移动缆索连接件的以如沿着线14-14观察到的局部横截面示出的侧视图。

图15是根据本发明的船舶的侧视图。

图16是图15的船舶的如沿着线16-16观察到的横截面。

图17是图15的图的以横截面示出的侧视图。

图18是图17的船舶的如沿着图17中的线18-18观察到的横截面。

图19是浮力结构的立体图。

图20是浮力结构的船体的竖向轮廓图。

图21是浮动式浮力结构在操作深度处的放大立体图。

图22是动态可移动易倾斜机构中的一个动态可移动易倾斜机构的升高立体图。

图23是浮力结构的船体中的Y形隧道的俯视图。

图24是具有筒形颈部的浮力结构的侧视图。

图25是具有筒形颈部的浮力结构的详细视图。

图26是处于运输构型的具有筒形颈部的浮力结构的剖视图。

下面参照列出的附图对本实施方式进行详细描述。

具体实施方式

在详细说明本装置之前,应当理解的是,该装置不限于特定实施方式,并且该装置可以以各种方式来实践或实施。

本文中公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的,而仅作为权利要求的基础,以及作为用于教导本领域普通技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

本发明提供了一种具有若干替代性的船体设计、若干替代性的中央柱设计和用于卸载的可移动缆索系统的浮动式钻机,该可移动缆索系统允许油轮相对于浮动式钻机在广阔的弧度上随动。

浮动式钻机具有船体,该船体具有呈圆形或多边形的船体平面图。船体具有底表面、顶部甲板表面以及与底表面和顶部甲板表面接合的至少两个连接部段。

连接部段串联地结合并且绕竖向轴线对称地构造,其中,连接部段中的一个连接部段从顶部甲板表面朝向底表面向下延伸。

连接部段包括以下各者中的至少两者:上部部分,该上部部分以平面图来看具有从顶部甲板部段延伸的倾斜侧部;以平面图来看的筒形颈部部段;以及以平面图来看的下部锥形部段,该下部锥形部段具有从筒形颈部部段延伸的倾斜侧部。

在各种实施方式中,浮动式钻机可以包括形成下部锥形部段的多个倾斜的连接侧部,每个倾斜的连接侧部具有以下各者中的至少一者:用于每个倾斜侧部的相同角度以及用于每个倾斜侧部的不同角度。例如,浮动式钻机可以包括位于所述多个倾斜的连接侧部之间的倾斜的延伸区段。倾斜的延伸区段可以包括多个区段,所述多个区段在不限制整体结构的情况下可以具有多个倾斜构型。

浮动式钻机还具有至少一个延伸鳍部,所述至少一个延伸鳍部具有上鳍部表面,该上鳍部表面朝向底表面倾斜并且紧固至船体并从船体延伸。

鳍部构造成通过线性阻尼和二次阻尼提供流体动力学性能。

浮动式钻机的船体提供了具有通过线性阻尼和二次阻尼实现的改善的流体动力学性能的附加质量件。

线性阻尼和二次阻尼都是用于量化不可压缩的均质牛顿流体中的浮动本体的流体动力学行为的经验方法。在各种实施方式的上下文中,浮动式钻机的鳍部和船体各自以通过线性阻尼和二次阻尼来提供流体动力学性能的方式设计和构造,这涉及通过应用数值方法(线性方法或非线性方法)进行数值评估和实验,以用于确定粘性阻尼的准确估算。

这些特性防止浮动式钻机需要可缩回的中央柱来控制纵摇、横摇和起伏。换句话说,根据各种实施方式的浮动式钻机可以有利地免于使可缩回的中央柱来控制纵摇、横摇和起伏。

现在转向附图,根据本发明,浮动式钻机在图1中以平面图示出并且在图2中以侧视图示出。浮动式钻机10具有船体12,并且船体12可以附接有中央柱14并且中央柱14向下延伸。

浮动式钻机10漂浮在水W中并且可以用于生产、储存和/或卸载从地球提取的资源,比如包括原油和天然气的碳氢化合物、以及比如可以通过溶解开采提取的矿物质。浮动式钻机10可以使用类似于造船的已知方法在岸上组装,并被拖至海上位置、通常被拖到海上位置下方的地面中的油田和/或气田上方。

将被紧固至海床中的未示出的锚的锚固线16a至16d将浮动式钻机10系泊在期望的位置。锚固线总体上被称为锚固线16,并且本文中描述的彼此类似相关的元件将共享共同的附图标记并且通过后缀字母彼此区分。

在对于浮动式钻机10的典型应用中,原油从浮动式钻机10下方的海床下面的地面生产,被转移到船体12中并暂时储存在船体12中,并且被卸载至油轮T以运输至岸上设施。

油轮T在卸载操作期间通过缆索18临时系泊至浮动式钻机10。软管20在船体12与油轮T之间延伸以用于将原油和/或另一种流体从浮动式钻机10转移至油轮T。

图3是浮动式钻机10的侧视图。

图4是浮动式钻机10的俯视平面图,并且每个视图分别比对应的图2和图1大并且示出了更多的细节。

浮动式钻机10的船体12具有圆形顶部甲板表面12a、从甲板表面12a向下延伸的上部筒形部分12b、从上部筒形部分12b向下延伸并向内渐缩的上部锥形部段12c、从上部锥形部段12c向下延伸的筒形颈部部段12d、从颈部部段12d向下延伸并向外渐扩的下部锥形部段12e、以及从下部锥形部段12e向下延伸的下部筒形部段12f。下部锥形部段12e在本文中被描述为具有倒锥体形状或具有与上部锥形部段12c相反的倒锥形形状,上部锥形部段12c在本文中被描述为具有规则的锥形形状。浮动式钻机10优选地漂浮成使得水的表面与规则的上部锥形部段12c相交,这在本文中被称为吃水线处于规则的锥体形状上。

浮动式钻机10优选地被装载和/或压载以将吃水线保持在规则的上部锥形部段12c的底部部分上。

当浮动式钻机10被正确安装和漂浮时,船体12的穿过任何水平面的横截面优选地具有圆形形状。

船体12可以设计并定尺寸成满足特定应用的要求,并且可以向荷兰的海事研究所(Marin)请求服务以提供优化的设计参数来满足特定应用的设计要求。

在该实施方式中,上部筒形部段12b具有与颈部部段12d大致相同的高度,而下部筒形部段12f的高度是上部筒形部段12b的高度的约3倍或4倍大。下部筒形部段12f具有比上部筒形部段12b大的直径。上部锥形部段12c具有比下部锥形部段12e大的高度。

图5和图6是示出了对于船体的替代性设计的侧视图。图5示出了船体12h,该船体12h在上部锥形部段12j的顶部部分上具有圆形顶部甲板表面12i,该圆形顶部甲板表面12i与顶部甲板表面12a基本相同,该上部锥形部段12j随着其向下延伸而向内渐缩。

筒形颈部部段12k附接至上部锥形部段12j的下端部,并且从上部锥形部段12j向下延伸。下部锥形部段12m附接至颈部部段12k的下端部,并且从颈部部段12k向下延伸同时向外渐扩。

下部筒形部段12n附接至下部锥形部段12m的下端部并且从下部锥形部段12m向下延伸。

船体12h与船体12之间的显著区别在于船体12h不具有与船体12中的上部筒形部分12b相对应的上部筒形部分。在其他方面,上部锥形部段12j对应于上部锥形部段12c;颈部部段12k对应于颈部部段12d;下部锥形部段12m对应于下部锥形部段12e;并且下部筒形部段12n对应于下部筒形部段12f。

下部筒形部段12n和下部筒形部段12f中的每一者都具有未示出的圆形底部甲板,但是除了中央部段14从圆形底部甲板向下延伸之外,该圆形底部甲板类似于圆形顶部甲板表面12a。

图6是船体12p的侧视图,该船体12p具有看起来像顶部甲板表面12a的顶部甲板12q。上部筒形部段12r从顶部甲板12q向下延伸并与上部筒形部段12b相对应。

上部锥形部段12s附接至上部筒形部段12r的下端部并且向下延伸同时向内渐缩。上部锥形部段12s对应于图1中的上部锥形部段12c。

图6中的船体12p不具有与图3中的筒形颈部部段12d相对应的筒形颈部部段。代替地,下部锥形部段12t的上端部连接至上部锥形部段12s的下端部,并且下部锥形部段12t向下延伸同时向外渐扩。

图6中的下部锥形部段12t对应于图3中的下部锥形部段12e。下部筒形部段12u在上端部处比如通过焊接附接至下部锥形部段12t的下端部并向下延伸,下部筒形部段12u在尺寸和构型上与图3中的下部筒形部段12f基本对应。

底板12v(未示出)封闭下部筒形部段12u的下端部,并且图3中的船体12的下端部和图5中的船体12h的下端部由底板类似地封闭,并且底板中的每个底板可以适于容纳与图3中的中央柱14相对应的相应的中央柱。

现在转向图7至图11,图示了对于中央柱的替代性实施方式。

图7是根据本发明的浮动式钻机10被部分剖开以示出中央柱14的侧视图。浮动式钻机10具有顶部甲板表面,该顶部甲板表面具有可以供中央柱14穿过的开口120b。在该实施方式中,中央柱14可以缩回,并且中央柱14的上端部可以升高到顶部甲板表面上方。

在中央柱14完全缩回的情况下,与中央柱14完全伸出的情况相比,浮动式钻机10可以移动通过更浅的水。

授权给Haun的美国专利No.6,761,508提供了与本发明的这一方面和其他方面相关的进一步的细节,并且通过参引将该美国专利的全部内容并入本文。

图7示出了部分缩回的中央柱14,并且中央柱14可以延伸至上端部位于浮动式钻机10的最下的筒形部分20c内的深度。

图8是中央柱14的如沿着图7中的线8-8观察到的横截面,并且图8示出了位于中央柱14的底部端部上的质量阱24的平面图。在该实施方式中,以其平面图示出为具有六边形形状的质量阱24在浮动式钻机10漂浮在水中并且受到风、波浪、水流和其他力时利用水加重以用于稳定浮动式钻机10。中央柱14在图8中示出为具有六边形横截面,但这是设计选择。

图9是根据本发明的图7的浮动式钻机10被部分剖开以示出中央柱14的侧视图。中央柱14比图7中的中央柱14短。

中央柱14的上端部可以在浮动式钻机10中的开口120b内向上或向下移动,并且利用中央柱14,浮动式钻机10可以在中央柱14在浮动式钻机10的底部下方突出仅数米或几米的情况下操作。

可以充满水以稳定浮动式钻机10的质量阱24紧固至中央柱14的下端部。

图10是中央柱14的如沿着图9中的线10-10观察到的横截面。在中央柱的该实施方式中,在图10的平面图中,中央柱14具有正方形横截面,并且质量阱24具有八边形形状。

在图9中的中央柱的如沿着线10-10观察到的替代性实施方式中,中央柱14和质量阱24在图11中以俯视平面图示出。在该实施方式中,中央柱14在横向横截面中具有三角形形状,并且质量阱24在俯视平面图中具有圆形形状。

返回至图3,浮动式钻机船体12具有以虚线示出的腔或凹部12x,该腔或凹部12x是进入浮动式钻机的船体12的下部筒形部段12f的底部部分中的中央开口。

中央柱14的上端部基本上突出到凹部12x的整个深度中。在图3中图示的实施方式中,中央柱14从下部筒形部段12f的底部有效地悬出,很像锚固在孔中的柱,但是其中,中央柱14向下延伸到浮动式钻机的船体漂浮的水中。

用于容纳水重量以稳定船体的质量阱24附接至中央柱14的下端部。已经描述了中央柱的各种实施方式;然而,中央柱是可选的,并且可以完全取消,或者用从浮动式钻机10的底部突出并有助于稳定船舶的不同的结构代替。

对于图3中图示的浮动式钻机10的一种应用是生产和储存碳氢化合物,比如原油和天然气以及相关联的流体和矿物质以及可以从地球和/或水中提取或收获的其他资源。

如图3中示出的,生产立管P1、P2和P3是管道或管,例如,原油可以通过管道或管从地球深处流动至浮动式钻机10,浮动式钻机10在船体内的贮槽内具有相当大的储存容量。在图3中,生产立管P1、P2和P3被图示为位于船体的外侧表面上,并且产物将通过顶部甲板表面12a中的开口流动到船体12中。

替代性布置能够用于图7和图9中所示出的浮动式钻机10中,在该替代性布置中,可以将生产立管定位在开口120a和120b内,开口120a和120b提供了从浮动式钻机10的底部至浮动式钻机10的顶部的开放通路。生产立管未在图7和图9中示出,但是可以位于船体的外侧表面上或开口120b内。生产立管的上端部可以相对于船体终止于期望位置处,使得产物直接流动到船体内的期望储存贮槽中。

图7和图9的浮动式钻机10还可以用于钻探到地球中以发现或提取资源,特别是碳氢化合物,比如原油和天然气,从而使该船舶成为浮动式钻机。

对于这种应用,质量阱24将具有从顶部表面至底表面11的可以供钻柱穿过的中央开口,这是一种也可以用于将生产立管容纳在浮动式钻机10中的开口120b内的结构设计。

将在浮动式钻机10的顶部甲板表面上设置井架(未示出)以用于处理、降低、旋转和提升钻探管道和已组装的钻柱,钻探管道和已组装的钻柱将从井架向下延伸穿过浮动式钻机10中的开口120b,穿过中央柱14的内部部分,穿过质量阱24的中央开口(未示出),穿过水并进入下面的海床中。

钻探成功完成之后,可以安装生产立管,并且诸如原油和/或天然气之类的资源可以被接收并储存在位于浮动式钻机内的贮箱中。

将Srinivasan列为唯一发明人的美国专利申请公开No.2009/0126616描述了一种位于浮动式钻机的船体中的用于油和水压载物储存的贮箱的布置,并且该美国专利申请通过参引并入本文。在本发明的一个实施方式中,可以优选地在外压载物贮槽中使用重压载物、比如赤铁矿和水的浆料。

浆料是优选的,优选地为1份赤铁矿和3份水,但是可以使用永久压载物、比如混凝土。可以使用具有诸如赤铁矿、重晶石、褐铁矿、磁铁矿、钢穿孔和喷丸之类的重骨料的混凝土,但是优选地使用呈浆料形式的高密度材料。因此,已经描述了本发明的浮动式钻探、生产、储存及卸载船舶的钻探、生产和储存方面,这未描述浮动式钻机的卸载功能。

转向本发明的浮动式钻机的卸载功能,图1和图2图示了通过缆索18系泊至浮动式钻机10的运输油轮T,该缆索18是绳索或线缆,并且软管20已经从浮动式钻机10延伸至油轮T。

浮动式钻机10通过锚固线16a、16b、16c和16d锚固至海床,而油轮T的位置和取向受到风向和风力、波浪作用和水流的力和方向的影响。因此,油轮T相对于浮动式钻机10随动,这是因为油轮T的船首系泊至浮动式钻机10,同时油轮T的船头移动至由力的平衡确定的对准位置中。在由于风、波浪和水流引起的力变化时,油轮T可以移动至由虚线A指示的位置或移动至由虚线B指示的位置。均未示出的拖船或临时锚固系统可以用于在净力变化导致油轮T朝向浮动式钻机10移动而不是远离浮动式钻机10移动的情况下保持油轮T与浮动式钻机10的最小安全距离,使得缆索18保持拉紧。

如果风、波浪、水流(和任何其他)的力保持平静且恒定,则油轮T将随动到作用在油轮上的所有力均处于平衡的位置,并且油轮T将保持在该位置。然而,在自然环境中通常不是这种情况。特别地,风向和速度或力不时地变化,并且作用在油轮T上的力的任何变化都会导致油轮T移动至不同的位置,在该不同的位置各种力再次平衡。因此,随着作用在油轮T上的各种力比如由于风浪和水流作用产生的力的变化,油轮T相对于浮动式钻机10移动。

图12至图14结合图1和图2图示了根据本发明的浮动式钻机10上的可移动缆索连接件40,该可移动缆索连接件40有助于适应运输油轮相对于浮动式钻机10的运动。

图12至图14以局部横截面描绘了可移动缆索连接件40的平面图。

图12至图14描绘了可移动缆索连接件40,在一个实施方式中,可移动缆索连接件40包括:几乎完全封闭的管状通道42,该管状通道42具有矩形横截面和在船体12b的侧壁上的纵向槽;一组支座,所述一组支座包括支座44a和44b,所述支座44a和44b将管状通道42水平地连接至图1至图4中的船体12的外侧上壁12w;滑车46,该滑车46被捕获在管状通道42内并且能够在管状通道42内移动;滑车钩环48,该滑车钩环48附接至滑车46并且提供连接点;以及板50,该板50通过板钩环52以可枢转的方式附接至滑车钩环48。板50具有大致三角形形状,其中,三角形的顶点通过穿过板钩环50中的孔的销54附接至板钩环52。板50具有邻近三角形的另一点的孔50a和邻近三角形的最后一点的孔50b。

图12至图14描绘了缆索18,缆索18终止于双连接点51a和51b,所述双连接点51a和51b分别通过穿过孔50a和50b连接至板50。替代性地,双端部51b和51c、板50和/或钩环52可以被消除,并且缆索18可以直接连接至钩环48,并且缆索18如何连接至滑车46的其他变型是能够利用的。

图13是可移动缆索连接件40的以如沿着图12中的线13-13观察到的局部横截面示出的侧视图。

以横截面示出了管状通道42的侧视图。管状通道的壁可以具有相对较高的槽、以及竖向外壁和在高度上相等的相对的内壁的外侧表面。

支座44a、44b比如通过焊接附接至内壁45c的外侧表面。一对相对的、相对较短的水平壁45d和45e在竖向壁45b与45a之间延伸以完成管状通道42的封闭,除了竖向壁具有几乎延伸了管状通道42的全部长度的水平纵向槽。

图12至图14是为了示出滑车46的侧视图的以局部横截面示出的管状通道42的侧视图。滑车46包括基板46e,该基板46e具有用于分别接纳四个轮46a至46d的四个矩形开口41a至41d,所述四个轮46a至46d分别安装在四个轴47j至47m上,所述四个轴47j至47m通过支座附接至基板46a。

在图1至图4中,油轮T通过缆索18系泊至浮动式钻机10,该缆索18通过板50以及钩环48和52附接至可移动的滑车46。当风、波浪、水流和/或其他力作用在油轮T上时,油轮T可以绕浮动式钻机10以由缆索18的长度确定的半径沿弧形移动,因为滑车46在管状通道42内的水平面中自由地来回滚动。

如图4中最佳观察到的,管状通道42绕浮动式钻机10的船体12以约90度的弧度延伸。管状通道42具有相对的端部,所述端部中的每个端部均被封闭以用于为滑车提供止挡部。管状通道42具有与船体12的外侧壁12w的曲率半径相匹配的曲率半径,因为支座44a、44b、44c和44d在长度上相等。滑车46在封闭的管状通道42内、在管状通道42的端部之间自由地来回滚动。支座44a、44b、44c和44d将管状通道与船体12的外侧壁12w隔开,并且软管20和锚固线16c穿过在外壁12w与管状通道42的内侧壁42c之间限定的空间。

通常,风、波浪和水流的力将油轮T相对于浮动式钻机10定位在本文中被称为浮动式钻机10的下风侧的位置。缆索18在风、波浪和水流作用在油轮T上施加试图使油轮T移动远离静止的浮动式钻机10并移动成处于静止的浮动式钻机10的下风侧的力时被拉紧并处于张紧状态。滑车46由于力的平衡而静置在管状通道42内,该力的平衡抵消了用于使滑车46移动的趋势。在风向改变时,油轮T可以相对于浮动式钻机10移动,并且在油轮T移动时,滑车46将在管状通道42内滚动,其中,轮46f和46g压靠于管状通道42的壁的内侧表面。在风沿其新的固定方向持续时,滑车46将在使滑车46滚动的力被抵消的情况下停留在管状通道42内。一个或更多个拖船可以用于限制油轮T的运动,以防止油轮T移动得太靠近浮动式钻机10或防止油轮T比如由于风向上的显著变化而围绕浮动式钻机10缠绕。

为了适应风向的灵活性,浮动式钻机10优选地具有第二可移动缆索连接件60,该第二可移动缆索连接件60定位成与可移动缆索连接件40相对。油轮T可以系泊至可移动缆索连接件40或系泊至可移动缆索连接件60,这取决于哪个可移动缆索连接件更好地适应浮动式钻机10的下风侧的油轮T。可移动缆索连接件60在设计和结构上与可移动缆索40基本相同,其中,可移动缆索连接件60具有其自己的带槽的管状通道和被捕获的自由滚动的滑车,滑车具有穿过管状通道中的槽突出的钩环。

每个可移动缆索连接件40和60均被认为能够在约270度弧内适应油轮T的运动,因此在单个卸载操作(通过滑车在可移动缆索连接件中的一个可移动缆索连接件内的运动)和从一个卸载操作至另一卸载操作(通过能够在相对的可移动缆索连接件之间进行选择)期间都提供了很大的灵活性。

风、波浪和水流的作用可以在油轮T上施加很大的力,特别是在风暴或狂风期间,这进而在滑车46上施加很大的力,滑车46进而在管状通道42的带槽的壁(图13)上施加很大的力。槽42会削弱壁,并且如果施加足够的力,壁可能会弯曲,从而可能使槽42a打开得足够宽而使滑车46从管状通道42中扯出。

管状通道42将需要被设计且构建成承受预期的力。管状通道42内的内侧拐角可以被构建为用于加强,并且可以使用具有球形形状的轮。管状通道是用于提供可移动缆索连接件的仅一种方式。代替管状通道,具有附接至中央腹板的相对凸缘的工字梁可以用作导轨,其中,滑车或者其他滚动或滑动装置捕获至外侧凸缘并且能够在外侧凸缘上移动。可移动缆索连接件类似于门式起重机,除了门式起重机适于适应竖向力,而可移动缆索连接件需要适于适应通过缆索18施加的水平力。

任何类型的导轨、通道或轨道都可以用在可移动缆索连接件中,只要滑车或任何类型的滚动、可移动或滑动装置可以在导轨、通道或轨道上纵向移动,但是以其他方式被捕获在导轨、通道或轨道上。以下专利通过参引并入了这些专利所教示的全部内容,特别是这些专利所教示的关于如何设计和构建可移动连接件的内容。标题为“Amusement Ride andSelf-propelled Vehicle Therefor(游乐骑乘装置以及用于游乐骑乘装置的自推进车辆)”且授权给Elliott等人的美国专利No.5,595,121;标题为“Variably Curved Track-Mounted Amusement Ride(可变弯曲轨道安装的游乐骑乘装置)”且授权给Checketts等人的美国专利No.6,857,373;标题为“Monorail System(单轨系统)”且授权给Morsbach的美国专利No.3,941,060;标题为“Self-propelled Trolley and Supporting TrackStructure(自推进滑车以及支承轨道结构)”且授权给Dehne等人的美国专利No.4,984,523;以及标题为“Material Handling System Enclosed Track Arrangement(材料处理系统封闭轨道装置)”且授权给Traubenkraut等人的美国专利No.7,004,076出于所有目的将其全部内容通过参引并入本文。如本文中以及通过参引并入的专利中所描述的,可以使用各种装置来抵抗比如通过缆索18从油轮T施加在浮动式钻机10上的水平力,同时比如通过滑车46在被捕获于管状通道42内的同时水平地来回滚动来提供侧向运动。

风、波浪和水流在本发明的FDPSO或浮动式钻机上施加许多力,这还导致除了其他运动之外的竖向上下运动或起伏。

生产立管是从海床上的井口延伸至在本文中通常被称为浮动式钻机的FDPSO或浮动式钻机的管道或管。生产立管可以固定在海床处并固定至浮动式钻机。浮动式钻机上的起伏可以在生产立管上施加交替的张力和压缩力,这可能导致生产立管中的疲劳和失效。本发明的一个方面是使浮动式钻机的起伏最小化。

图15是根据本发明的浮动式钻机10的侧视图。浮动式钻机10具有船体82和圆形顶部甲板表面82a,并且在船体82漂浮并静置时船体82的穿过任何水平面的横截面优选地具有圆形形状。

上部筒形部段82b从甲板表面82a向下延伸,并且上部锥形部段82c从上部筒形部分82b向下延伸并向内渐缩。浮动式钻机10可以具有从上部锥形部段82c向下延伸的筒形颈部部段82d,这将使浮动式钻机10更类似于图3中的浮动式钻机10,但是浮动式钻机10不是图3中的浮动式钻机10。替代地,下部锥形部段82e从上部锥形部段82c向下延伸并向外渐扩。下部筒形部段82f从下部锥形部段82e向下延伸。船体82具有底表面82g。

下部锥形部段82e在本文中被描述为具有倒锥体的形状或者具有与上部锥形部段82c相反的倒锥形形状,该上部锥形部段82c在本文中被描述为具有规则的锥形形状。浮动式钻机10被示为浮动的,使得当装载和/或压载时,水的表面与上部筒形部分82b相交。在该实施方式中,上部锥形部段82c具有比下部锥形部段82e大得多的竖向高度,并且上部筒形部段82b具有比下部筒形部段82f稍大的竖向高度。

为了减少起伏并以其他方式稳定浮动式钻机10,下部筒形部段82f的靠下且靠外的部分附接有一组鳍部84,如图15中所示。

换句话说,至少一个延伸鳍部(例如,所述一组鳍部84)可以包括附加质量件,从而引起附加的流体移位,附加的流体移位改善浮动式钻机的起伏控制。所述至少一个延伸鳍部附接至该结构(即,浮动式钻机的船体),并且能够在提供线性阻尼/二次阻尼的同时管理水流对流体动力学向下力的影响。与常规的鳍部(例如,径向鳍部)相比,所述至少一个延伸鳍部定尺寸和定形状成使得所述至少一个延伸鳍部能够安全附接至主船体结构。

图16是浮动式钻机10的如将沿着图15中的线16-16观察到的横截面。如可以在图16中观察到的,鳍部84包括四个鳍部部段84a、84b、84c和84d,所述四个鳍部部段84a、84b、84c和84d由间隙86a、86b、86c和86d(统称为间隙86)彼此间隔开。间隙86是鳍部部段84a、84b、84c和84d之间的空间,所述空间提供了在不与鳍部84接触的情况下将生产立管和锚固线容纳在船体82的外部上的位置。

图15和图16中的锚固线88a、88b、88c和88d分别被接纳在间隙86c、86a、86b和86d中,并且将浮动式钻机10紧固至海床。生产立管90a、90b、90c、90d、90e、90f、90g、90h、90i、90j、90k和90l被接纳在间隙86a至86c中,并且将诸如原油、天然气和/或浸出的矿物质之类的资源从海床以下的地面输送至浮动式钻机10内的贮箱。中央部段92从船体82的底部82g延伸。

图17是以竖向横截面示出的图15的正视图,其以横截面示出了船体82内的贮箱的简化图。流过生产立管的生产资源储存在内环形贮槽中。

中央竖向贮槽82i可以用作比如用于分离油、水和/或气体以及/或者用于储存的分离容器。

具有与上部锥形部段82c和下部锥形部段82e的形状一致的外侧壁的外环形贮槽82j可以用于保持压载水和/或储存所生产的资源。在该实施方式中,外环形贮槽82k是具有不规则梯形的横截面的空隙,该不规则梯形在其顶部上由下部锥形部段82e以及具有竖向内侧壁和水平下部底壁的下部筒形部段82f限定,但是贮槽82k可以用于压载和/或储存。

定形状成类似于具有正方形或矩形横截面的垫圈或环状圈的环形贮槽82m位于船体82的最下且最外的部分中。贮槽82m可以用于储存生产的资源和/或压载水。在一个实施方式中,贮槽82m保持赤铁矿和水的浆料,并且在另一实施方式中,贮槽82m容纳约1份赤铁矿和约3份水。

用于减少起伏的鳍部84在图17中以横截面示出。鳍部84的每个部段在竖向横截面中具有直角三角形的形状,其中,90°角度定位成邻近船体82的下部筒形部段82f的最下外侧壁,使得三角形形状的底部边缘84e与船体82的底表面82g共面,并且三角形形状的斜边84f从三角形形状的底部边缘84e的远端端部84g向上且向内延伸,以在仅稍高于下部筒形部段82的外侧壁的最下边缘的点处附接至下部筒形部段82f的外侧壁,如可以在图17中观察到的。

可能需要一些实验来将鳍部84定尺寸成实现最佳效果。起点是,底部边缘84e径向向外延伸约为下部筒形部段82f的竖向高度的一半的距离,并且斜边84f从船体82的底部82g向上在下部筒形部段82f的竖向高度的约四分之一处附接至下部筒形部段82f。另一起点是,如果下部筒形部段82f的半径为R,那么鳍部84的底部边缘84e径向向外延伸额外的0.05R至0.20R、优选地约0.10R至0.15R、并且更优选地约0.125R。

图18是浮动式钻机和/或浮动式钻机80的船体82的如沿着图17中的线18-18观察到的横截面。

径向支承构件94a、94b、94c和94d为内环形贮槽83h提供结构支承,该内环形贮槽83h被示出为具有由径向支承构件94间隔开的四个隔间。径向支承构件96a、96b、96c、96d、96e、96f、96g、96h、96i、96j、96k和96l为外环形贮槽82j以及贮槽82k和82m提供结构支承。外环形贮槽82j以及贮槽82k和82m由径向支承构件96分隔开。

根据本发明的浮动式钻机、比如浮动式钻机可以在岸上制造,优选地在造船厂使用常规的造船材料和技术制造。

浮动式钻机在平面图中优选地具有圆形形状,但是建造成本可能倾向于多边形形状,使得可以使用平坦的平面金属板而不是将板弯曲成期望的曲率。

本发明包括一种具有在平面图中带有小平面的多边形形状的浮动式钻机的船体,比如在授权给Haun并且通过参引并入本文的美国专利No.6,761,508中描述的。

如果选择多边形形状,并且如果可移动缆索连接件是期望的,那么管状通道或导轨可以设计成具有适当的曲率半径并且安装有适当的支座以提供可移动缆索连接件。如果浮动式钻机是根据图1至图4中的浮动式钻机10的描述构建的,那么可能优选的是,将浮动式钻机在不带中央柱的情况下移动至其最终目的地,将浮动式钻机锚固在其期望的位置处,并且在浮动式钻机已经移动并锚固就位之后将中央柱在海上安装。对于图7和图9中图示的实施方式,将可能优选的是,在浮动式钻机在岸上的同时安装中央柱,将中央柱缩回至最上部的位置,并且在中央柱通过完全缩回而安装的情况下将浮动式钻机拖至其最终目的地。在浮动式钻机定位在其期望的位置处之后,中央柱可以伸出至期望的深度,并且中央柱的底部上的质量阱可以被填充以帮助稳定船体抵抗风、波浪和水流的作用。

在浮动式钻机被锚固并且以其他方式完成浮动式钻机的安装之后,假如安装了井架,则浮动式钻机可以用于钻探探井或生产井,并且浮动式钻机可以用于生产和储存资源或产物。为了卸载已经储存在浮动式钻机上的流体货物,运输油轮靠近浮动式钻机。参照图1至图4,吊线可以储存在卷轴70a和/或70b上。

吊线的端部可以用烟火枪从浮动式钻机10射向油轮T,并且被油轮T上的人员抓住。吊线的另一端部可以附接至缆索18的油轮端部(图2),并且油轮上的人员可以将缆索18的缆索端部18c拉动至油轮T,在油轮T处缆索端部18c可以附接至油轮T上的适当结构。

然后油轮T上的人员可以将吊线的一个端部射向浮动式钻机上的人员,该人员将吊线的那个端部钩挂至软管20的油轮端部20a(图2)。然后油轮上的人员可以将软管20的油轮端部拉动至油轮,并且将油轮端部紧固至油轮上的适当连接件以用于浮动式钻机与油轮之间的流体连通。通常,货物将从浮动式钻机上的储存器卸载至油轮,但是也可以相反地完成,即将来自油轮的货物卸载至浮动式钻机以用于储存。

尽管软管可能很大、比如直径为20英寸,软管钩挂和卸载操作可能会花费较长时间,通常会花费许多小时,但不到一天。在此期间,油轮T通常将向浮动式钻机的下风侧随动,并且随着风向变化而进行一些移动,油轮T通过可移动缆索连接件容纳在浮动式钻机上,从而允许在不中断卸载操作的情况下油轮相对于浮动式钻机的可能通过270度的弧度的相当大的运动。在大风暴或狂风的情况下,卸载操作可以停止,并且如果需要,油轮可以通过释放缆索18与浮动式钻机断开连接。

在完成通常且平稳的卸载操作之后,软管端部可以与油轮断开连接,并且软管卷轴20b可以用于将软管20卷回成装载到浮动式钻机上的软管卷轴20b上。

第二软管和软管卷轴72设置在浮动式钻机上以用于与浮动式钻机10的相反侧部上的第二可移动缆索连接件60结合使用。然后缆索18的油轮端部18c可以断开连接,从而允许油轮T移动远离并且将油轮T接收的货物运输至岸上的港口设施。吊线可以用于将缆索18的油轮端部18c拉回至浮动式钻机,并且缆索可以邻近浮动式钻机漂浮在水上,或者缆索18的油轮端部18c可以附接至浮动式钻机10的甲板12a上的卷轴(未示出),并且缆索18可以卷绕到卷轴上以用于装载在浮动式钻机上,同时缆索18的双端部51ba和51c(图12)保持连接至可移动缆索连接件40。

上文已经描述了本发明,技术、程序、材料和设备的各种改型对于本领域技术人员而言将是明显的。本发明的范围和精神内的所有这些变型都意在包含在所附权利要求的范围内。

需要一种浮力结构,该浮力结构通过在形成于浮力结构中的隧道中设置多个动态可移动易倾斜机构提供来自船只的动能吸收能力。

还需要一种在形成于浮力结构中的隧道内提供波浪阻尼和波浪破碎的浮力结构。

需要一种在隧道中向船只的船体提供摩擦力的浮力结构。

这些实施方式使得船只能够在具有4英尺至40英尺的海域的恶劣的海上水环境以及良好的海上水环境两者中安全进入到浮力结构中。

实施方式通过提供用以容纳并保护用于接纳浮力结构内的人员的船只的隧道来防止人员受到从浮力结构跌落的设备的伤害。

实施方式提供了一种位于海上领域的浮力结构,在即将来临的飓风或海啸的情况下,该浮力结构使得许多人员能够同时从海上结构快速离开。

实施方式提供了一种用以在小于1小时内快速将许多人员比如200至500人从邻近的着火平台安全地转移至浮力结构的装置。

实施方式使得海上结构能够在海上灾难中被拖曳并且作为指挥中心来操作以便于控制灾难,并且可以用作医院或分诊中心。

图19描绘了根据本发明的实施方式的用于操作性地支持海上勘探、钻探、生产和储存安装的浮力结构。

图19和图20应该一起观察。浮力结构210可以包括船体212,船体212可以在其上承载上层结构213。根据要支承的海上操作的类型,上层结构213可以包括诸如生活区和船员舱258、设备储存器、直升机机场254之类的设备和结构以及许多其他结构、系统和设备的多种集合。起重机253可以安装至上层结构。船体212可以通过多个悬链式系泊线216系泊至海底。上层结构可以包括飞行器库250。控制塔251可以建造在上层结构上。控制塔可以具有动态定位系统257。

浮力结构210可以具有隧道230,该隧道230在船体212中具有通向隧道的外部位置的隧道开口。

当浮力结构210处于操作深度271处时,隧道230可以接纳水。

浮力结构可以具有独特的船体形状。

参照图19和图20,浮力结构210的船体212可以具有主甲板212a以及高度H(如图20中示出的),主甲板212a可以是圆形的。从主甲板212a向下延伸的可以是图20中所示的上部截头锥形部分214。

图19和图20示出了实施方式,其中,上部截头锥形部分214可以具有:上部筒形侧部段212b,上部筒形侧部段212b从主甲板212a向下延伸;向内渐缩的上部截头锥形侧部段212g,上部截头锥形侧部段212g位于上部筒形侧部段212b下方并连接至下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c。

浮力结构210还可以具有从下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c向下延伸并向外渐扩的下部截头锥形侧部段212d。下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c和下部截头锥形侧部段212d两者可以低于操作深度271。

下部椭圆形部段212e可以从下部截头锥形侧部段212d向下延伸,并且匹配椭圆形龙骨212f。

参照图19和图20两者,下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c可以具有比被示出为H2的下部截头锥形侧部段212d大得多的竖向高度H1。上部筒形侧部段212b可以具有比被示出为H4的下部椭圆形部段212e稍大的竖向高度H3。

如图19和图20中示出的,上部筒形侧部段212b可以连接至向内渐缩的上部截头锥形侧部段212g以提供半径比船体半径大的主甲板以及上层结构213,上层结构213可以是圆形、正方形或另一形状,比如半月形。向内渐缩的上部截头锥形侧部段212g可以位于操作深度271上方。

隧道230可以具有至少一个能够关闭的门,在这些附图中描绘了两个能够关闭的门234a和234b,所述门234a和234b可以替代性地或组合地为隧道230提供天气和水防护。

鳍形附属件284可以附接至船体的外部的靠下且靠外的部分。图20示出了鳍形附属件在鳍部的远离船体212延伸的部分上具有平坦面的实施方式。在图20中,鳍形附属件从下部椭圆形部段212e延伸了一距离“r”。

船体212被描绘为具有用于系泊浮力结构以形成系泊扩展的多个悬链式系泊线216。

在图20的更简化的视图中示出了两个不同的深度,操作深度271和运输深度270。

动态可移动易倾斜机构224d和224h可以定向在隧道底板235的上方,并且动态可移动易倾斜机构224d和224h可以具有在隧道230内部定位在操作深度271上方的部分以及在操作深度271下方延伸的部分。

主甲板212a、上部筒形侧部段212b、向内渐缩的上部截头锥形侧部段212g、下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c、下部截头锥形侧部段212d、下部椭圆形部段212e以及匹配的椭圆形龙骨212f都可以与共用的竖向轴线2100同轴。在实施方式中,当在任何高度处垂直于竖向轴线2100截取时,船体212的特征可以在于椭圆形横截面。

由于船体212的椭圆形平台,船体212的动态响应独立于波浪方向(当忽略系泊系统、立管和水下附属件中的任何不对称时),从而使波浪引起的艏摇力最小化。另外,当与传统的船形海上结构相比时,船体212的锥形形式在结构上是有效的,从而提供了每吨钢的高的有效载荷和储存容量。船体212可以具有径向横截面为椭圆形的椭圆形壁,但是这种形状可以使用大量平坦金属板而不是将板弯曲成期望的曲率来近似。尽管椭圆形船体平台是优选的,但是根据替代性实施方式,可以使用多边形船体平台。

在实施方式中,船体212可以是形成椭圆形平台的圆形、卵形或椭圆形。

当浮力结构紧邻另一海上平台系泊以允许两个结构之间的舷梯通道时,椭圆形形状可能是有利的。椭圆形船体可以使波浪干扰最小化或消除波浪干扰。

下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c和下部截头锥形侧部段212d的特定设计产生了大量的辐射阻尼,从而导致在任何波浪周期内几乎没有起伏放大,如以下所描述的。

下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c可以位于波浪区中。在操作深度271处,吃水线可以位于下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c上、恰好在与上部筒形侧部段212b的相交处的下方。下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c可以以相对于竖向轴线2100成10度至15度的角度(a)倾斜。向内渐扩在到达吃水线之前显著地对向下起伏进行阻尼,这是因为船体212的向下运动增加了水线面面积。换句话说,正交于竖向轴线2100的打破水表面的船体面积将随着向下的船体运动而增加,并且这种增加的面积受到空气和/或水界面的相反的阻力。已经发现的是,10度至15度的渐扩提供了向下起伏的期望阻尼量,而不会牺牲船舶过多的储存容量。

类似地,下部截头锥形侧部段212d对向上起伏进行阻尼。下部截头锥形侧部段212d可以位于波浪区的下方(吃水线下方约30米)。因为整个下部截头锥形侧部段212d可以位于水表面的下方,所以期望(与竖向轴线2100正交的)更大的面积来实现向上的阻尼。因此,下部船体部段的第一直径D1可以大于下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c的第二直径D2。下部截头锥形侧部段212d可以以相对于竖向轴线2100成55度至65度的角度(g)倾斜。下部部段可以以大于或等于55度的角度向外渐扩,从而为起伏横摇和纵摇运动提供更大的惯性。增加的质量有助于预期的波浪能量以上的起伏纵摇和横摇的固有周期。65度的上限是基于避免在安装时在初始压载期间稳定性的突然变化。也就是说,下部截头锥形侧部段212d可以垂直于竖向轴线2100,并且实现期望的向上起伏阻尼量,但是这种船体轮廓将导致在安装时在初始压载期间不期望的稳定性的阶跃变化。上部截头锥形部分214与下部截头锥形侧部段212d之间的连接点可以具有小于第一直径D1和第二直径D2的第三直径D3。

运输深度270表示船体212在其被运输至海上操作位置时的吃水线。运输深度在本领域中已知为:通过减小浮力结构的与水接触的轮廓来减少将浮力船舶在水上运输横过一定距离所需的能量的量。运输深度大致是下部截头锥形侧部段212d和下部椭圆形部段212e的相交处。然而,天气和风力条件可能需要不同的运输深度,以满足安全准则或实现从水上的一个位置至另一位置的快速部署。

在实施方式中,海上船舶的重心可以位于其浮力中心的下方以提供固有的稳定性。向船体212添加压载物用于降低重心。可选地,可以添加足够的压载物以使得不管上层结构的构型和待被船体212承载的有效载荷如何,都将重心降低到浮力中心的下方。

船体的特征在于相对较高的定倾中心。但是,因为重心(CG)低,所以定倾中心高度进一步提高,从而导致大的扶正力矩。另外,固定压载物的周缘定位使扶正力矩进一步增大。

这种浮力结构积极地抵抗横摇和纵摇并且被称为是“刚性的”。刚性船舶的典型特征在于由于大的扶正力矩抵消纵摇和横摇而突然急剧加速。然而,与浮力结构的高的总质量相关联的惯性、特别是由固定压载物增强的惯性使这种加速减缓。特别地,固定压载物的质量使浮力结构的固有周期增大到最常见波浪的周期以上,从而在所有自由度上限制波浪引起的加速。

在实施方式中,浮力结构可以具有推进器299a至299d。

图21示出了具有主甲板212a和位于主甲板上方的上层结构213的浮力结构210。

在实施方式中,起重机253可以安装至上层结构213,上层结构213可以包括直升机机场254。

多个悬链式系泊线216a至216e以及216f至216j被示出为来自上部筒形侧部段212b。

停泊设施260在船体212中被示出为位于向内渐缩的上部截头锥形侧部段212g的部分中。向内渐缩的上部截头锥形侧部段212g被示出为连接至下部向内渐缩的截头锥形侧部段212c和上部筒形侧部段212b。

图21描绘了船体的放大立体图,在船体中具有用于接纳船只2200的开口230。隧道230可以具有至少一个能够关闭的门234a和234b,门234a和234b可以替代性地或组合地为隧道230提供天气和水防护。

动态可移动易倾斜机构可以定向在隧道底板235的上方,并且动态可移动易倾斜机构可以具有在隧道230内部定位在操作深度271上方的部分以及在操作深度271下方延伸的部分。

图22示出了板243中的多个开口252a至252ae,开口252a至252ae可以减少船体中的开口230中的波浪作用。

多个开口中的每个开口可以具有0.1米至2米的直径。在实施方式中,多个开口252可以定形状为椭圆形。

浮力结构可以具有运输深度和操作深度,其中,操作深度271是在将处于运输深度的结构移动至操作位置之后使用压载泵并且用水填充船体中的压载贮槽来实现。

运输深度可以从大约7米至大约15米,并且操作深度可以从大约45米至大约65米。隧道在运输期间可以离开水。

船体中的直的、弯曲的或渐缩的部段可以形成隧道。

在实施方式中,板、能够关闭的门、以及船体可以由钢制成。

图22是动态可移动易倾斜机构中的一个动态可移动易倾斜机构的升高立体图。辅助板238a紧固至主板243以用于附加的波浪阻尼。与先前附图类似的元件也被标记。

图23是浮力结构的船体中的Y形隧道的俯视图。开口230被描绘为具有穿过船体的第一开口231和穿过船体的辅助开口232a和232b。

图24是具有筒形颈部2228的浮力结构的侧视图。

浮力结构210被示出为具有带有主甲板212a的船体212。

浮力结构210具有从主甲板212a向下延伸的上部筒形侧部段212b和从上部筒形侧部段212b延伸的上部截头锥形侧部段212g。

浮力结构210具有连接至上部截头锥形侧部段212g的筒形颈部2228。

下部截头锥形侧部段212d从筒形颈部2228延伸。

下部椭圆形部段212e连接至下部截头锥形侧部段212d。

椭圆形龙骨212f形成在下部椭圆形部段212e的底部处。

鳍形附属件284固定至椭圆形龙骨212f的外部的靠下且靠外的部分。

图25是具有筒形颈部2228的浮力结构210的细节视图。

鳍形附属件284被示出为固定至椭圆形龙骨的外部的靠下且靠外的部分并且从椭圆形龙骨延伸到水中。

图26是浮力结构210的剖视图,其中,筒形颈部2228处于运输构型。

在实施方式中,浮力结构210可以具有能够移动的摆锤2116。在实施方式中,摆锤是可选的并且可以部分地结合到船体中以提供对整体船体性能的可选调节。

在该图中,摆锤2116被示出为处于运输深度处。

在实施方式中,可移动摆锤可以构造成在运输深度与操作深度之间移动,并且摆锤可以构造成当船只在水中从一侧移动至另一侧时对船只的运动进行阻尼。

在实施方式中,船体可以具有底表面和甲板表面。

在实施方式中,船体可以使用接合在底表面与甲板表面之间的至少两个连接部段形成。

在实施方式中,所述至少两个连接部段可以串联地结合并且绕竖向轴线对称地构造成使得连接部段从甲板表面朝向底表面向下延伸。

在另一实施方式中,连接部段可以是以下各者中的至少两者:上部筒形部分;颈部部段;以及下部锥形部段。

尽管已经着重于实施方式描述了这些实施方式,但是应当理解的是,在所附权利要求的范围内,实施方式可以以除了本文中具体描述的方式之外的方式来实践。

Claims (13)

1.一种浮动式钻机,包括:
a.船体,所述船体具有呈圆形或多边形的船体平面图,其中,所述船体包括:
(i)底表面;
(ii)顶部甲板表面;以及
(iii)至少两个连接部段,所述至少两个连接部段接合在所述底表面与所述顶部甲板表面之间,所述至少两个连接部段串联地结合并且绕竖向轴线对称地构造成使得所述连接部段中的一个连接部段从所述顶部甲板表面朝向所述底表面向下延伸,所述至少两个连接部段包括以下各者中的至少两者:
(1)上部部分,所述上部部分以轮廓图或截面图来看具有从顶部甲板部段延伸的倾斜侧部;
(2)以轮廓图来看的筒形颈部部段;以及
(3)以轮廓图来看的下部锥形部段,所述下部锥形部段具有从所述筒形颈部部段延伸的倾斜侧部;以及
b.至少一个延伸鳍部,所述至少一个延伸鳍部具有上鳍部表面,所述上鳍部表面朝向所述底表面倾斜并且紧固至所述船体并从所述船体延伸,所述至少一个延伸鳍部构造成通过线性阻尼和二次阻尼提供流体动力学性能,并且其中,所述船体提供了具有通过对所述船体的线性阻尼和二次阻尼实现的改善的流体动力学性能的附加质量件,并且其中,所述浮动式钻机不需要可缩回的中央柱来控制纵摇、横摇和起伏。
2.根据权利要求1所述的浮动式钻机,其中,所述船体为内接在圆内的形状。
3.根据权利要求1所述的浮动式钻机,包括具有推进器的动态定位系统,以用于提供所述浮动式钻机的定位。
4.根据权利要求1所述的浮动式钻机,其中,所述至少一个延伸鳍部包括附加质量件,从而引起附加的流体移位,所述附加的流体移位改善所述浮动式钻机的起伏控制。
5.根据权利要求1所述的浮动式钻机,包括形成所述下部锥形部段的多个倾斜的连接侧部,每个倾斜的连接侧部具有以下各者中的至少一者:用于每个倾斜侧部的相同角度以及用于每个倾斜侧部的不同角度。
6.根据权利要求5所述的浮动式钻机,包括位于所述多个倾斜的连接侧部之间的倾斜的延伸区段。
7.根据权利要求1所述的浮动式钻机,其中,所述至少一个延伸鳍部是绕所述船体彼此对准且在周向上附接的多个分段的延伸鳍部。
8.根据权利要求1所述的浮动式钻机,其中,所述延伸鳍部包括位于所述鳍部的远端端部上的平面表面,所述平面表面与所述浮动式钻机的竖向轴线平行。
9.根据权利要求1所述的浮动式钻机,包括位于所述船体中的凹部,并且其中,所述凹部是月池。
10.根据权利要求1所述的浮动式钻机,其中,所述延伸鳍部是从所述船体延伸的渐缩板。
11.根据权利要求1所述的浮动式钻机,其中,所述船体的多边形形状包括多个平坦的平面金属板,所述多个平坦的平面金属板形成所述船体的曲率。
12.根据权利要求1所述的浮动式钻机,其中,所述延伸鳍部是贮槽。
13.根据权利要求1所述的浮动式钻机,包括从所述延伸鳍部延伸的延伸底部边缘,从而减少船体运动。
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