CN113525625A - 一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，包括立柱和组块本体，立柱为三个呈圆周阵列间设置，沿顺时针方向延伸的两个相邻的立柱之间均设有浮体，组块本体包括上结构架和下结构架，上结构架上设有上甲板，下结构架与立柱的顶端通过支撑柱连接，下结构架上设有下甲板，组块本体上设有贯通上结构架、下结构架和下甲板的立管通道。本发明的三角形海洋生产平台上部组块结构设计合理，主要荷载设备布置在立柱的上方，充分利用三角形的稳定性，可有效抵抗波浪对浮式平台造成的扭转、拉压及弯曲变形，克服了三立柱平台设计中大跨度和上部设备布置两大难题，实现了上部组块桁架结构的轻型设计，降低了建造成本和设计难度。

Description

一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块

技术领域

本发明涉及海洋石油工程技术领域，具体而言，特别涉及一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块。

背景技术

半潜式平台已经广泛运用于海上油田的勘探、开发。其经济性、适用性已经得到广泛的认可，是目前水深200米以上油气田开发中主要的平台形式之一。以立柱的数量来分类，目前广泛应用的半潜式平台以四根立柱,六根立柱,或八根立柱为主。目前在海洋平台设计中，浅水海域运用较多的自升式钻井平台是三角形结构，依靠可升降的三个桩腿/三个立柱来支撑整个平台。三腿/立柱平台具有良好的经济性和稳定性，因此绝大多数自升式海洋钻井平台采用三腿/三立柱的设计。目前尚没有三立柱浮式半潜生产平台应用，中国专利CN201610633132.7中提出了一种三立柱半潜式生产平台船型设计，这种三立柱半潜式平台船体设计为了满足浮体稳性要求，立柱之间的跨度较大，通常情况下，在同等排水量条件下，实现同等浮体稳性参数，三立柱平台船型的立柱间距要比四立柱平台船型平台显著增大，这种立柱之间的跨度增加和几何形状变化给平台上部组块的布置和甲板结构设计带来相当大的挑战性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本发明需要提供一种结构设计合理，主要荷载设备布置在立柱的上方，充分利用三角形的稳定性，可有效抵抗波浪对浮式平台造成的扭转、拉压及弯曲变形，克服三立柱平台设计中大跨度和上部设备布置两大难题，实现上部组块桁架结构的轻型设计，降低建造成本和设计难度的大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块。

本发明提供一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，包括：立柱和组块本体，所述立柱为三个且呈圆周阵列均匀间隔开设置，沿顺时针方向延伸的两个相邻的所述立柱之间均设有一浮体，所述组块本体包括上下分布并连接的上结构架和下结构架，所述上结构架顶面上设有上甲板，所述上甲板上设有多个功能区和设备放置区，所述设备放置区布置在所述立柱的上方，所述下结构架与所述立柱的顶端通过多个支撑柱连接，所述下结构架顶面上设有下甲板，所述下甲板上设有多个设备放置区，其中所述组块本体上设有贯通所述上结构架、所述下结构架和所述下甲板的立管通道。

根据本发明的一个实施例，所述上结构架为桁架结构形式，且所述上结构架位于每个所述立柱的上方具有向外延伸的延伸部，所述延伸部超出所述下结构架的外周。

根据本发明的一个实施例，所述下结构架为桁架结构形式，且所述下结构架在水平方向上的投影为三角形。

根据本发明的一个实施例，所述下结构架的底端与每个所述立柱之间均设有对称设置的两个斜支撑杆件。

根据本发明的一个实施例，所述浮体为浮箱。

根据本发明的一个实施例，所述立柱为水密浮箱结构，所述立柱顶部设有多个分设在所述支撑柱周围的柱体，所述柱体的顶部与所述上甲板连接。

根据本发明的一个实施例，每个所述立柱上均设有多个系泊组件，所述系泊组件包括位于所述立柱顶部的锚机、系泊缆以及与系泊缆匹配的导缆器，所述导缆器设在所述立柱的外侧并临近所述立柱的底端，所述系泊缆上端连接到所述锚机上并通过所述导缆器向下延伸。

根据本发明的一个实施例，所述立柱内部设有水密舱室。

根据本发明的一个实施例，所述上甲板的三个侧边中的每个设有吊机。

本发明的大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，采用双层轻型桁架甲板结构，对比传统箱体结构能够在满足平台整体强度要求的前提下，最大程度减小整个平台结构重量，并兼顾上部设备的布置，有效地提高甲板结构的强度，在满足生产设备布置需要的前提下，提高甲板的利用率,结构设计合理，主要荷载设备布置在立柱的上方、以及立柱与斜支撑杆件之间形成的强结构架之间，充分利用三角形的稳定性，可有效抵抗波浪对浮式平台造成的扭转、拉压及弯曲变形，克服了三立柱平台设计中大跨度和上部设备布置两大难题，把大跨度的中间结构部分的重量降到最低，实现了上部组块桁架结构的轻型设计，降低了建造成本和设计难度，与传统的四立柱平台甲板矩形结构形式相比具有明显的经济性，本发明不仅可应用在在三立柱半潜式生产平台的上部结构，也适用于三立柱张力腿平台及三立柱深吃水立柱式平台的上部结构。

附图说明

图1是根据本发明的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是根据本发明的上部组件本体的结构示意图。

图4是根据本发明的上结构架的结构示意图。

图5是根据本发明的上结构架的第一可利用区域示意图。

图6是根据本发明的下结构架的结构示意图。

图7是根据本发明的下结构架的第二可利用区域示意图。

附图标记：1-立柱；2-组块本体；3-浮体；4-支撑柱；5-立管通道；6-斜支撑杆件；7-系泊组件；8-吊机；11-柱体；21-上结构架；22-下结构架；71-锚机；72-系泊缆；73-导缆器；211-上甲板；212-功能区；213-设备放置区；214-第一可利用区域；221-下甲板；222-第二可利用区域。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图3所示，一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块包括：立柱1和组块本体2，立柱1为三个且呈圆周阵列均匀间隔开设置，沿顺时针方向延伸的两个相邻的立柱1之间均设有一浮体3，组块本体2包括上下分布并连接的上结构架21和下结构架22，上结构架21顶面上设有上甲板211，上甲板211上设有第一可利用区域214，第一可利用区域214上设有多个功能区212和设备放置区213，设备放置区213布置在立柱1的上方，下结构架22与立柱1的顶端通过多个支撑柱4连接，下结构架22顶面上设有下甲板221，下甲板221上设有第二可利用区域222，第二可利用区域222上设有多个设备放置区213，其中组块本体2上设有贯通上结构架21、下结构架22和下甲板221的立管通道5。

本发明的大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，采用双层轻型桁架甲板结构，对比传统箱体结构能够在满足平台整体强度要求的前提下，最大程度减小整个平台结构重量，并兼顾上部设备的布置，有效地提高甲板结构的强度，在满足生产设备布置需要的前提下，提高甲板的利用率,结构设计合理，主要荷载设备布置在立柱1的上方、以及立柱1与斜支撑杆件6之间形成的强结构架之间，充分利用三角形的稳定性，可有效抵抗波浪对浮式平台造成的扭转、拉压及弯曲变形，克服了三立柱平台设计中大跨度和上部设备布置两大难题，把大跨度的中间结构部分的重量降到最低，实现了上部组块桁架结构的轻型设计，降低了建造成本和设计难度，与传统的四立柱平台甲板矩形结构形式相比具有明显的经济性，本发明不仅可应用在在三立柱半潜式生产平台的上部结构，也适用于三立柱张力腿平台及三立柱深吃水立柱式平台的上部结构。

如图1至图7所示，设备放置区213为主机、配电间、油气处理模块等重型设备，其主要布置在立柱1上方的上甲板211区域，以及立柱1与斜支撑杆件6形成的强框架之间的下甲板221区域中，将主要荷载设备布置在这些已有的强结构上方，可提高结构的利用效率，使平台的立柱1不但为平台提供浮力、还为整个平台的上部组块提供支撑，功能区212为生活楼、平台控制室、仓库、水下机器人工作间、直升机甲板等，其主要分布在上甲板211中心区域以及靠近其中一个立柱1上方区域，通过上述优化的布置方式，将上甲板211分为多个区域，每个区域均为常规的四边型框架结构，便于布置设备，中间通过主梁联接, 并充分利用已有结构的强度，把斜支撑杆件6与立柱1之间的区域作为主要设备布置区域，减少了负载设备对甲板跨度中段的压力，整个上部组块分为两层桁架式甲板结构，第一层的上甲板211中部区域为井口生产区,含上下贯通的立管通道5，位于立柱1上方的三个角为主要的设备放置区213，第二层下甲板221中部区域不放置重载荷设备,含上下贯通的立管通道5，主要目的是为桁架结构提高上部组块的强度，减少上部组块跨度中段的载荷，第二层下甲板221（生产甲板）的三个角同样为设备放置区213，上述布置可充分利用已有的三个立柱1结构，使其不但可以提供浮力，还兼做上部组块的结构基础，提高了立柱1的结构利用效率。

如图1至图3所示，上结构架21为桁架结构形式，且上结构架21位于每个立柱1的上方具有向外延伸的延伸部，延伸部超出下结构架22的外周；下结构架22为桁架结构形式，且下结构架22在水平方向上的投影为三角形，利用三角形的稳定性，可有效抵抗波浪对浮式平台造成的扭转、拉压及弯曲变形，有效地解决了三立柱平台由于立柱1间距大造成的甲板设计中跨度大及设备布设困难的问题，双层桁架式结构，可以在70米以上的跨度实现甲板强度满足规范要求，与传统箱型结构的甲板相比，桁架式结构具备很好的空间优势、结构强度优势和结构冗余度，使其在应用于大跨度三立柱海洋生产平台时，有优良的强度和重量优势。

如图1、图3、图4至图7所示，下结构架22的底端与每个立柱1之间均设有对称设置的两个斜支撑杆件6，在下结构架22的下部，利用六个斜支撑杆件6，将下结构架22在两个相邻立柱1之间的悬空跨度减少三分之二，并在两个相邻立柱1上方与斜支撑杆件6之间，形成一个四点支撑的强框架，可承受较大的工作荷载，降低了结构设计难度，并增强了上部组块结构的冗余度和可靠性，通过上甲板211的主梁结构和下甲板221（生产甲板）主梁结构的双层桁架的设计，加强了上部组件的强度，使得大跨度的甲板布置成为可能，并且有足够的空间布置设备。

如图1所示，浮体3为浮箱，其中浮箱为钢结构件，便于制作，并为上部组块提供必要的浮力支撑。

如图1和图2所示，立柱1为水密浮箱结构，立柱1顶部设有多个分设在支撑柱4周围的柱体11，柱体11的顶部与上甲板211连接，提高连接强度，立柱1内部设有水密舱室（图中未示出），立柱1为钢结构件，便于制作，并提供足够的浮力支撑和稳定性。

如图1所示，每个立柱1上均设有多个系泊组件7，系泊组件7包括位于立柱1顶部的锚机71、系泊缆72以及与系泊缆72匹配的导缆器73，导缆器73设在立柱1的外侧并临近立柱1的底端，系泊缆72上端连接到锚机71上并通过导缆器73向下延伸，其中锚机71可布置在立柱1的顶端。

如图1所示，上甲板211的三个侧边中的每个侧边设有吊机8，用于设备的吊装及上部组块甲板的使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，包括：立柱和组块本体，所述立柱为三个且呈圆周阵列均匀间隔开设置，沿顺时针方向延伸的两个相邻的所述立柱之间均设有一浮体，所述组块本体包括上下分布并连接的上结构架和下结构架，所述上结构架顶面上设有上甲板，所述上甲板上设有多个功能区和设备放置区，所述设备放置区布置在所述立柱的上方，所述下结构架与所述立柱的顶端通过多个支撑柱连接，所述下结构架顶面上设有下甲板，所述下甲板上设有多个设备放置区，其中所述组块本体上设有贯通所述上结构架、所述下结构架和所述下甲板的立管通道。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，所述上结构架为桁架结构形式，且所述上结构架位于每个所述立柱的上方具有向外延伸的延伸部，所述延伸部超出所述下结构架的外周。

3.根据权利要求1所述的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，所述下结构架为桁架结构形式，且所述下结构架在水平方向上的投影为三角形。

4.根据权利要求1所述的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，所述下结构架的底端与每个所述立柱之间均设有对称设置的两个斜支撑杆件。

5.根据权利要求1所述的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，所述浮体为浮箱。

6.根据权利要求1所述的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，所述立柱为水密浮箱结构，所述立柱顶部设有多个分设在所述支撑柱周围的柱体，所述柱体的顶部与所述上甲板连接。

7.根据权利要求1所述的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，每个所述立柱上均设有多个系泊组件，所述系泊组件包括位于所述立柱顶部的锚机、系泊缆以及与系泊缆匹配的导缆器，所述导缆器设在所述立柱的外侧并临近所述立柱的底端，所述系泊缆上端连接到所述锚机上并通过所述导缆器向下延伸。

8.根据权利要求6所述的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，所述立柱内部设有水密舱室。

9.根据权利要求1所述的一种大跨度轻型甲板三角形海洋生产平台上部组块，其特征在于，所述上甲板的三个侧边中的每个侧边设有吊机。

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