CN113386918B - 一种深水半潜式生产平台下浮体及其与组块的合龙方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深水半潜式生产平台，包括平台下浮体以及安装在所述平台下浮体上的组块，所述平台下浮体包括：若干个水平浮筒，若干个所述水平浮筒依次首尾连接形成一个闭合的环形浮体，所述水平浮筒内分隔有压载舱和通道；若干个个垂直立柱，所述垂直立柱呈方形布置在所述环形浮体上，所述垂直立柱内分隔有压载舱和通道。本发明还涉及一种所述生产平台下浮体与组块的合龙方法，包括步骤：完成平台下浮体的建造；在码头完成组块的建造所述浮托船舶在所述拖船的牵引下缓慢进入垂直立柱内并到达对接合龙位置；将压载舱内预压的压载水缓慢排出，下浮体上浮，直至重量转移完毕；退船。所述方法能够提高合龙的效率，且降低了成本。

Description

一种深水半潜式生产平台下浮体及其与组块的合龙方法

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，尤其涉及一种深水半潜式生产平台下浮体及其与组块的合龙方法。

背景技术

深水半潜式生产平台由下浮体、上部组块和系泊系统组成，对于上部组块与下浮体的合龙，一般有吊装合龙、顶升合龙和整体浮托合龙三种方式。近年来，随着我国深水油气资源开发力度的不断加大，深水半潜式生产平台逐渐走向工程化，成为了重要的深水油气田开发的工程设施。半潜式生产平台作为深水油气田开发的主要设施，其下浮体和上部组块尺寸很大，总体性能的好坏对半潜式生产平台的作业状态非常重要。此外，上部组块的重量一般可达到1.5万吨级以上，考虑到大型组块吊装资源及顶升资源的限制，下浮体与组块的整体浮托合龙将是深水浮式平台上部组块合龙的重要解决方案。

目前，国内具备浮式平台下浮体与大型上部组块吊装合龙的大型龙门吊资源极少，严重影响项目工期且费用昂贵。组块若采用顶升合龙，关键顶升设备基本依赖于国外进口且合龙过程中需将组块逐渐顶升到半潜式生产平台立柱顶部，相关作业受环境影响大、安全风险大。因此，需要一种技术与设计方法，在满足现有施工船舶资源、船厂现有能力和气候窗的情况下，开发一种新型深水半潜式生产平台并能又快又好地实现下浮体与组块的合龙。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种深水半潜式生产平台下浮体及其与组块的合龙方法，能够实现组块与平台下浮体的快速合龙，且成本较低。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明技术方案的一方面提供一种深水半潜式生产平台下浮体，所述平台下浮体包括：

若干个水平浮筒，若干个所述水平浮筒依次首尾连接形成一个闭合的环形浮体，所述水平浮筒内分隔有压载舱和通道；

若干个垂直立柱，若干个所述垂直立柱等距布置在所述环形浮体上，所述垂直立柱内分隔有压载舱和通道。

优选地，所述水平浮筒和垂直立柱均包括4个，4个所述水平浮筒之间依次首尾连接形成一个闭合的方形浮体，四个所述垂直立柱分别位于所述方形浮体的四个角所在位置处。

优选地，还包括4个浮筒过渡机构，4个所述浮筒过渡机构分别位于相邻的所述的水平浮筒与对应的垂直立柱的连接处，用于连接两个所述水平浮筒与对应的所述垂直立柱。

优选地，所述垂直立柱内还可根据油气田的需要分隔有凝析油舱、柴油舱等功能舱室中的一种或多种。

优选地，每个所述垂直立柱的顶部均固定安装有至少一个插尖，组块的底部安装有与所述插尖对应的组块对接装置，所述组块对接装置呈套筒状，所述插尖插入至所述组块对接装置内形成固定连接。

本发明技术方案的另一方面还提供了一种所述深水半潜式生产平台下浮体与组块的合龙方法，包括步骤：

在船坞完成平台下浮体的建造，并依靠拖轮或者半潜船将所述下浮体拖航至遮蔽海域，并压载至合适的船体吃水；

在码头完成组块的建造，并将所述组块固定安装在浮托船舶上，采用拖轮将安装有所述组块的浮托船舶拖拉至遮蔽海域，到达距离半潜式生产平台下浮体约500-1000米的距离处等待合适的气候窗；

待合适气候窗，所述浮托船舶在所述拖轮的牵引下缓慢进入垂直立柱内并到达对接合龙位置；

所述平台下浮体启动排载泵，将压载舱内预压的压载水缓慢排出，平台下浮体上浮，实现平台下浮体与上部组块初始接触；

平台下浮体继续排载，所述组块与垂直立柱之间通过对应的支点结合，实现上部组块重量转移，直至重量转移完毕；

浮托船舶压载，直到组块与浮托船舶之间有足够的间隙，以便进行退船操作，在退船过程中，由浮托船舶后方拖轮牵引，使得浮托船舶安全驶出船体立柱内侧。

优选地，所述浮托船舶的滑道上设有甲板支撑框架，所述甲板支撑框架上设有甲板支撑单元，所述组块设于所述甲板支撑单元上，所述浮托船舶的船宽小于两个所述垂直立柱间内侧的间距。

优选地，所述浮托船舶上的左、右舷设有横荡护舷和纵荡护舷，所述平台下浮体的垂直立柱内侧布置有保护框架，所述保护框架上布置橡胶护舷。

优选地，所述拖船采用交叉缆和纵向缆将所述浮托船舶驶向所述下浮体立柱之间。

优选地，每个所述支点均包括固定安装在所述垂直立柱上的插尖以及固定安装在组块底部的组块对接单元，所述组块对接单元与所述插尖一一对应，所述插尖插入至对应的所述组块对接单元内形成固定连接，平台下浮体继续排载，所述垂直立柱上的插尖插入至所述组块上的组块对接单元内形成固定连接，实现上部组块重量转移，直至重量转移完毕。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

(1)深水半潜式生产平台的浮筒长度长，在同等功能的情况下，其排水量更小，运动性能更好。

(2)深水半潜式生产平台的浮筒过渡结构使得浮筒与立柱间实现更好的过渡，降低应力集中，提高结构整体强度。

(3)深水半潜式生产平台中凝析油采用压载水舱进行保护，在凝析油储存和外输时的带来的重量变化，可通过浮筒和立柱内压载水进行重量调节，确保半潜式生产平台维持吃水不变，提高下浮体的运动性能。

(4)本发明中的组块与平台下浮体采用浮托合龙可以避免依赖船厂大型吊装资源，避免吊装合龙后干涉设施的额外吊装，大大缩短合龙工期；

(5)组块采用浮托合龙可以避免选用国外顶升设备，降低顶升作业风险，减少总体投资；

(6)由于半潜式生产平台立柱直径大，下浮体排载上浮时间短，相关操作可在12小时内完成，降低作业风险，提高作业效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的深水半潜式生产平台下浮体的俯视图；

图2本发明实施例2提供的平台下浮体与组块的合龙方法中组块进船准备示意图；

图3本发明提供的合龙方法中组块进船就位示意图；

图4本发明提供的合龙方法中的浮托排载对接示意图；

图5本发明提供的合龙方法中的浮托载荷转移示意图；

图6本发明提供的合龙方法中的压载退船示意图；

附图标记说明：

1-深水半潜式生产平台下浮体、11-水平浮筒、12-垂直立柱、13-浮筒过渡机构、14-插尖、15-组块对接单元、2-组块、3-拖船、4-拖轮、5-交叉缆、6-纵向缆、7-浮托船舶、71-8-保护框架和护舷、9-横档护舷。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，为本发明的实施例提供的一种深水半潜式生产平台下浮体1，包括：4个水平浮筒11和4个垂直立柱12，四个所述水平浮筒11依次首尾连接形成一个闭合的方形浮体，所述水平浮筒11内分隔有压载舱和通道。4个所述垂直立柱12呈方形布置在所述方形浮体上，所述垂直立柱12内分隔有压载舱和通道，因此相邻的两个所述垂直立柱12之间存在间隔，四个所述垂直立柱之间两两一组，共为两组，两组所述垂直立柱12之间一一对应，且相互平行。

可以理解，每个所述垂直立柱12的横截面可以为正方形、方向形，三角形或者其他异形，不作具体的限定，优选为正方形；每个所述水平浮筒11以及垂直立柱12的尺寸，均可以根据需要进行调整。水平浮筒的长度可根据船坞建造能力加长，可实现同等功能情况下运动性能更佳。所述水平浮筒11的宽度和所述垂直立柱12的宽度可以相同，也可以不同。

需要进一步说明的是，所述水平浮筒11的个数并不限于四个，也可以设置为五个或六个以及更多个，多个所述水平浮筒11之间依次收尾连接形成一个闭合的环形浮体。四个所述垂直立柱12呈方形布置在所述环形浮体上。因此本发明中只要保证四个所述垂直立柱12呈方形布置在所述环形浮体上即可，四个所述垂直立柱12之间两两平行，且相互间隔一个或者是多个所述水平浮筒11长度的距离。

每个所述水平浮筒11内均分隔有若干个压载舱和通道，可以通过调节所述压载舱内压载液或者压载水的量来调节平台下浮体的吃水程度，同时进一步提高平台下浮体的稳定性能和运动性能。每个所述垂直立柱12内均分隔有若干个压载舱以及通道。所述通道用于人员的通行或者作为管线的通道。在所述垂直立柱12中还可以设置压载舱、凝析油舱、柴油舱、MEG舱和通道等。

更进一步地，本发明提供的深水半潜式生产平台下浮体1还包括四个浮筒过渡结构13，分别位于相邻的所述的水平浮筒11与对应的垂直立柱12的连接处，用于连接两个所述水平浮筒11与对应的所述垂直立柱12。所述浮筒过渡结构13，提供一定的浮力，并能连接水平浮筒11和垂直立柱12，减少应力集中，提高结构整体强度。具体的，所述浮筒过渡结构13可以为连接相邻的两个所述水平浮筒11与垂直立柱12之间的水平钢板，也可以是一个过渡浮筒。

因此本发明提供的深水半潜式生产平台下浮体，浮筒11长度长，在同等功能的情况下，其排水量更小，运动性能更好；深水半潜式生产平台的浮筒过渡结构13使得水平浮筒11与垂直立柱12间更好的过渡，降低应力集中，提高结构整体强度；深水半潜式生产平台中凝析油采用压载水舱进行保护，在储存和外输时的重量变化，可通过浮筒和立柱内压载水进行重量调节，确保半潜式生产平台维持吃水不变，提高平台的运动性能。

实施例2

结合图2至图6所示，本发明的实施例2提供一种实施例1中所述的深水半潜式生产平台下浮体1与上部组块2之间的合龙方法，上部组块固定安装在四个所述垂直立柱12的顶部，二者一起构成深水半潜式生产平台，所述合龙方法包括步骤：

S1、在船坞完成平台下浮体1的建造，并依靠拖轮或者半潜船将所述平台下浮体1拖航至遮蔽海域，并压载至合适的吃水；

S2、在码头完成组块2的建造，并将所述组块2固定安装在浮托船舶7上，采用拖船3将安装有所述组块2的浮托船舶7拖拉至遮蔽海域，到达距离半潜式生产平台下浮体1约500-1000米的距离处等待合适的气候窗；

S3、如图2和图3所示，待合适气候窗，所述浮托船舶7在所述拖船3的牵引下缓慢进入4个垂直立柱12内并到达对接合龙位置；

S4、如图4所示，所述平台下浮体1启动排载泵，将压载舱内预压的压载水缓慢排出，平台下浮体上浮，实现平台下浮体1与上部组块2初始接触；

S5、如图5所示，平台下浮体1继续排载，所述组块2与垂直立柱12之间通过对应的支点结合，实现上部组块重量转移，直至重量转移完毕；

S6、如图6所示，浮托船舶7压载，直到组块2与浮托船舶7之间有足够的间隙，方可以进行退船操作，在退船过程中，由浮托船舶7后方拖轮牵引，使得船舶安全驶出平台下浮体1的垂直立柱12内侧。

需要说明的是，上述步骤S2和S3中，考虑到所述平台下浮体1与所述组块2和浮托船舶7为两个浮体耦合作业，因此所述平台下浮体1和所述组块2浮托合龙对作业气候窗要求较高，故需在环境条件较好的遮蔽海域完成。

如图2所示，所述步骤S1中，由于本发明中平台下浮体1与组块2和浮托船舶7为两个浮体耦合作业，因此为了提高耦合的精度和效率，所述平台下浮体1的4个立柱分别采用1艘拖轮4对平台下浮体1进行限位，以尽可能减小平台下浮体12在海面上浮动，以保证浮托合龙的精确性。

此外，在所述平台下浮体1需从浮托船舶7上完成浮卸作业，因此遮蔽海域的水深需满足平台下浮体1、浮托船舶7及深水半潜式生产平台吃水的要求。

所述浮托船舶7滑道上设有甲板支撑框架71，所述甲板支撑框架71上设有甲板支撑单元(DSU)(图中未示出)，所述组块2设于所述甲板支撑单元上，所述浮托船舶7的船宽小于垂直立柱12间内侧的间距。在所述甲板支撑框架71设有8个DSU，所述组块2的底部设置有八个与所述DSU一一对应且配合连接的插尖，所述DSU呈套筒状，每个所述套筒内均固定安装有橡胶垫片(图中未示出)，在以减少所述浮托船舶7和组块2在合龙对接时的碰撞力。由于DSU中橡胶具有缓冲功能，相对于吊装合龙和顶升合龙，浮托船舶7与组块2之间的碰撞力更小。

进一步地，所述浮托船舶7上的左、右舷设有横荡护舷9和2个纵荡护舷(图中未示出)，所述平台下浮体1的垂直立柱12内侧布置有保护框架8，所述保护框架8上布置橡胶护舷(图中未示出)，以减少所述浮托船舶与平台下浮体7在进退船的碰撞力；所述保护框架71的宽度视左、右舷立柱间距与浮托船舶7宽度而定。作为一个具体的实施例，横荡护舷9指的是当船体沿宽度方向震荡时，为了避免发生碰撞而起缓冲作用的保护机构，具体可以为橡胶垫片。同样的，纵荡护舷指的是当船体沿长度方向进行震荡时，为了避免发生碰撞而起缓冲保护作用的保护机构，同样可以为橡胶垫片。

所述拖船3采用交叉缆5和纵向缆6将所述浮托船舶7驶向所述下浮体立柱内。

具体地，每个所述支点均包括固定安装在所述垂直立柱12上的插尖14以及固定安装在组块底部的组块对接单元15，所述组块对接单元15与所述插尖14一一对应，所述组块对接单元15呈套筒状，所述插尖14插入至对应的所述组块对接单元15内形成固定连接，所述步骤S6中，平台下浮体1继续排载，所述垂直立柱12上的插尖14插入至所述组块2上的组块对接单元15内形成固定连接，实现上部组块2重量转移，直至重量转移完毕。作为一种实施方式，所述组块2立柱上设有4个组块对接单元15，四个所述垂直立柱12上对应位置设置插尖14，在所述组块2与平台下浮体1进行合龙时，四个所述垂直立柱12插入对应的四个所述组块对接单元15内。作为另一种实施方式，所述组块2上设置有八个组块对接单元15，每个所述垂直立柱12上均设置两个所述插尖14，所述插尖14插入对应的所述组块对接装置15内形成耦合连接。

为了减小下浮体1与组块2耦合过程中的碰撞受力，所述组块对接装置15内固定安装有橡胶垫片，所述橡胶垫片用于起缓冲作用，从而减小碰撞受力。

所述步骤S3中，为了提高耦合的精度，所述拖船3采用交叉缆5和纵向缆6将所述浮托船舶7驶向所述垂直立柱12内。

本发明提供的半潜式生产平台下浮体1与组块2的合龙方法，组块采用浮托合龙可以避免选用船厂大型吊装资源，甚至唯一资源，避免吊装合龙后干涉设施的吊装，大大缩短合龙工期；组块采用浮托合龙可以避免选用国外顶升设备，降低顶升作业风险，减少成本。

由于半潜式生产平台立柱直径大，下浮体排载上浮时间短，可在12小时内完成组块重量转移，降低作业风险；由于采用组块对接单元15和插尖12进行组块与下浮体对接，相比于吊装合龙，精度高且作业时间短；

本发明提供的合龙方法，整个进退船和对接阶段可在18个小时完成，减少了气候窗的等待时间，为南海深水浮式平台组块浮托合龙提供一个有利的保障。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种深水半潜式生产平台下浮体，其特征在于，所述平台下浮体包括：

若干个水平浮筒，若干个所述水平浮筒依次首尾连接形成一个闭合的环形浮体，所述水平浮筒内分隔有压载舱和通道；

若干个垂直立柱，若干个所述垂直立柱等距布置在所述环形浮体上，所述垂直立柱内分隔有压载舱和通道；

四个所述水平浮筒之间依次首尾连接形成一个闭合的方形浮体，四个所述垂直立柱分别位于所述方形浮体的四个角所在位置处；

所述垂直立柱内还分隔有凝析油舱、柴油舱以及MEG舱；

所述深水半潜式生产平台下浮体与组块的合龙方法，包括步骤：

在船坞完成平台下浮体的建造，并依靠拖轮或者半潜船将所述平台下浮体拖航至遮蔽海域，并压载至合适的吃水；

在码头完成组块的建造，并将所述组块固定安装在浮托船舶上，采用拖船将安装有所述组块的浮托船舶拖拉至遮蔽海域，到达距离半潜式生产平台下浮体约500-1000米的距离处等待合适的气候窗；

待合适气候窗，所述浮托船舶在所述拖船的牵引下缓慢进入垂直立柱内并到达对接合龙位置,所述拖船采用交叉缆和纵向缆将所述浮托船舶牵引至所述对接合龙位置；

所述平台下浮体启动排载泵，将压载舱内预压的压载水缓慢排出，平台下浮体上浮，实现平台下浮体与上部组块初始接触；

平台下浮体继续排载，所述组块与垂直立柱之间通过对应的支点结合，实现上部组块重量转移，直至重量转移完毕；

浮托船舶压载，直到组块与浮托船舶之间有足够的间隙，方可以进行退船操作，在退船过程中，由浮托船舶后方拖轮牵引，使得浮托船舶安全驶出船体立柱内侧；

所述浮托船舶上的左、右舷均设有横荡护舷和纵荡护舷，所述下浮体的垂直立柱内侧布置有保护框架，所述保护框架上布置橡胶护舷。

2.根据权利要求1所述的深水半潜式生产平台下浮体，其特征在于，还包括四个浮筒过渡结构，四个所述浮筒过渡结构分别位于相邻的所述的水平浮筒与对应的垂直立柱的连接处，用于连接两个所述水平浮筒与对应的所述垂直立柱。

3.根据权利要求1所述的深水半潜式生产平台下浮体，其特征在于，每个所述垂直立柱的顶部均固定安装有至少一个插尖，组块的底部安装有与所述插尖一一对应的组块对接单元，所述组块对接单元呈套筒状，所述插尖插入至所述组块对接单元内形成固定连接。

4.根据权利要求1所述的深水半潜式生产平台下浮体，其特征在于，所述浮托船舶的滑道上设有甲板支撑框架，所述甲板支撑框架上设有甲板支撑单元，所述组块设于所述甲板支撑单元上，所述浮托船舶的船宽小于两个所述垂直立柱间内侧的间距。

5.根据权利要求1所述的深水半潜式生产平台下浮体，其特征在于，每个所述支点均包括固定安装在所述垂直立柱上的插尖以及固定安装在组块底部的组块对接单元，所述组块对接单元与所述插尖一一对应，所述组块对接单元呈套筒状，所述插尖插入至对应的所述组块对接单元内形成固定连接，平台下浮体继续排载，所述垂直立柱上的插尖插入至所述组块上的组块对接单元内形成固定连接，实现上部组块重量转移，直至重量转移完毕。

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