CN1139516C - 工作船 - Google Patents
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Abstract
工作船(1)包括具有驱动装置的船身(2)和甲板(3)。船身(2)可临时地潜入水中。利用连接元件(8)，在可调整的中间距离，将甲板(3)连接到船身(2)上。工作船(1)可在浮动状态和半淹没状态之间调整，所述浮动状态时，甲板(3)靠近船身，在所述半淹没状态下，船身基本上位于水面之下，甲板(3)位于水面之上，并距船身一定距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于进行海上操作的工作船，具体地说用于准备和/或开采自然资源例如石油或天然气的抽取点的工作船。
背景技术
在海上开采自然资源时，在距海岸距离相对较远和/或海水深度相对较深的抽取点进行开采的需求越来越多。根据本发明的调查，从海上开采石油的65％来自距海岸距离相对较远的地区，此时海底深度至少为2000米。
当准备和开采这种抽取点时，必须在抽取点进行准备和开采操作。当准备和开采石油抽取点时，这些操作包括：将一个阀放置在海底；在阀和海面之间设置立管结构；在地层上钻孔做生产准备；从地层中抽取石油；储存和/或加工石油；排放石油。
由于距海岸的距离相对较远和/或距海底的深度相对较大，已经发现准备和开采这种抽取点所带来的经济问题。当抽取点距离海岸距离较远时，例如利用空运仅能运输有限程度的人员和储藏。然而，人员和储藏必须较快地被运输到工作地点，在工作地点，必须有足够储藏能力。当工作地点的海水深度较大时，在工作地点不可能将工作平台支撑在海底。已经提出这样的建议，即利用所谓的“半淹没装置”进行用于准备和开采这样的抽取点的操作。这种结构包括在立柱上的矩形甲板。利用水面下的浮筒连接立柱。通过改变浮动位置和半淹没位置之间的浮筒的浮力，这种半淹没装置可以被调整，在浮动位置时，甲板距离水面有一较大的距离，在半淹没位置时，甲板靠近水面。在浮动位置时，半淹没被运输到抽取地点进行后续操作，在半淹没位置，作为工作平台。这种半淹没装置的缺陷是不能独立地航行到较远的工作地点，必须被拖船拖到工作地点。此外，这种结构的航行速度是有限的，所以运输到较远的抽取地点需要较长的时间，此外，这种结构的重心较高，所以，即使在甲板上进行较少的储藏，都有倾覆的危险。在从浮动位置向半淹没位置调整期间，倾覆的危险增加。
美国专利US3,837,309介绍了一种具有半淹没结构，这种结构能够依靠自身的动力运动，具有块状矩形船身。
法国专利FR1366164介绍了一种具有块状储存舱的半淹没，在运输期间，所述储存舱被当作船身。
已经提出这样的建议，即利用具有普通的配备有驱动装置的船身的工作船，进行这种远离海岸和/或具有较深的海水深度的抽取地点的准备和开采工作。在英国专利GB2 150 516中，这种船具有细长的船身。这种船只的缺点是，当在抽取地点静止不动时，它随海面的波浪运动的太厉害。因此，甲板经常不足够稳定，不能进行准备或开采操作，降低了生产效率。
本发明的目的是提供没有上述缺陷的船只。为实现上述目的，符合本发明的工作船包括配置有驱动装置的船身和甲板，所述船身可以临时地潜入水中，利用连接元件，在中间可调距离将所述甲板可调整地连接到所述船身上，所以，工作船在浮动位置和半淹没位置之间是可调整的，在所述浮动位置上，甲板靠近船身，在所述半淹没位置，船身基本上处于水面之下，甲板位于水面之上，距船身一定距离。
最好船身是细长的，长宽比为3∶1，最佳的长宽比为4∶1～5∶1。这种细长形状的船身能以相对低的电动机功率和油耗高速航行。令人惊奇的是，在浮动位置和半淹没位置，细长船身具有充分的稳定性。由于它的细长的形状，纵向船身可以被这样定位，即它的纵向轴线基本上垂直于波浪和/或基本上平行于风向。与正方形的长宽比大致为1∶1的(waking)船只相比，极大地改善了淹没位置或浮动位置的操作条件。在从浮动位置向淹没位置过渡期间，这种方位也改善了稳定性。
工作船可以在浮动位置独立地航行到抽取地点而没有倾覆的危险，并快速地提供足够的储藏，在半淹没位置时，在抽取地点非常稳定。在半淹没位置，靠近水面的工作船的表面相对小，工作船所有重量的大部分位于水面之下。因此，即使当遭遇大风和/或高浪时，甲板也足够稳定，确保在甲板上进行操作。为了提高稳定性，在半淹没状态下，船身的重量可以占工作船总重量的50％以上，最好是60％。为了优化稳定性，在半淹没状态下，工作船的重心靠近或低于水面。
可以发现，当这样制造船身时，这是一个单独的船身，也就是说，船身形成一浮动体。除了开采用途之外，工作船可以被用于其他用途，例如在海底铺设管线。因此，下文将介绍工作船在工作地点的情况。
附图说明
下文将结合附图对本发明所推荐示例进行详尽的介绍。
图1是符合本发明的工作船在浮动位置的侧视图；
图2是符合本发明的工作船在半淹没位置的侧视图；
图3是沿图1中III-III线所做的工作船的俯视平面图；
图4是沿图1中IV-IV线所做的工作船的俯视平面图；
图5是沿图2中V-V线所做的工作船的横截面视图，省略了一些零件；
具体实施方式
可以发现，视图仅仅是用于说明符合本发明所推荐的工作船的示例。在附图中，用相同的附图标记表示相同的元件。
图1显示了处于浮动位置的工作船1。在浮动位置或“运输位置”，工作船可以在海上航行以到达工作地点。工作船1包括一船身2和一甲板3。船身2形成一单独的浮动体并可临时地潜入水中。船身2具有驱动装置4并具有流线型船身形式，它至少部分地对应于普通的航海船舶的船身形式，因此与要进行的远距离航行相关联，在运输状态下，工作船可以航行的足够快，例如航速为15节。
通过连接元件5，在一可调整的中间距离，甲板3与船身2相连。工作船在图1所示的浮动位置和图2所示的半淹没位置之间是可调整的，在所述浮动位置，甲板3靠近船身2。在所述半淹没位置，参考图2，甲板3距船身2有一定的距离，船身2基本上位于水面6的下面。当工作船1到达工作位置时，工作船从运输位置被调整到半淹没位置或“工作”位置。通过减少船身2的浮力，进行所述调整。最好通过在船身上设置一个压载舱7和一个用于控制存储在压载舱中压舱物数量的控制装置，进而减少船身的浮力。此外，利用连接元件5，将甲板3和船身2之间的中间距离调整到最大值，所以，甲板3位于水面6上，距船身2一定的距离。
连接元件5被设计成与船身2刚性连接的立柱8，同时甲板3具有提升或升高装置，以确保甲板3可沿立柱8相对于船身2调整距离。由此获得的效果是，一方面，船身2和立柱8之间的连接可以被简化并作成可靠地水密性，另一方面，利用常规的离岸工业上所使用的提升或升高装置，甲板3和船身2之间的中间距离的调整可以被实现，例如确保钻井平台的工作甲板沿立柱移动。最好使用4个立柱8，立柱8上设置有齿条。在靠近立柱8的地方，甲板3上设置有小齿轮。当然，能够使用更多或更少的立柱8，当然也能够使用不同结构的连接元件，例如，立柱8被刚性地连接在甲板3上，可以沿船身2移动。
利用动力定位设备，例如4或8个被独立地驱动的彼此十字形分布的螺杆，工作船1可以被定位在工作地点。在浅水中，利用地锚，工作船1当然可以被锚定在工作地点。根据工作船1所要进行的操作，可以在甲板3上配置不同的装置。因此，例如可以在甲板3上配置铺管设备9，用于在海底铺设由管件10组成的管路11。在此情况下，在铺设管线10期间，工作船1将在工作状态缓慢地移动。用下文所述方式，管件10可以被储存在船身2上。
此外，工作船1可以被用做起重机船。在此情况下，一起重机12或别的类型的提升设备可以被设置在甲板3上，用于进行提升或升高操作。可以观察到，这种提升设备可以被用于相对立柱8而升高甲板3或支撑(carry out)甲板3或在海上进行打桩操作。
在下文，工作船1将被当作用于筹备和开采石油抽取地点的离岸工作船而详尽地介绍。
从港口，工作船1在图1所示的运输状态下独立地航行到距港口很远距离的采油点，这个采油点已经被准备用于开采，必须被开采。为了航行的目的，工作船1的甲板3上设置有搭桥13，搭桥13的顶部最好被用做直升机的着陆点14。参考图4，甲板3包括一些包含工作空间和船员的休息空间的水平面，例如更衣室15、睡眠舱16、娱乐室17、干燥和冷却储存舱18、洗涤间19、泵房20、发电机舱21、实验室等等。在运输状态下，储存在压载舱7内的压舱物相对少，所以，船身2具有很大的浮力，因此，能够至少部分地位于水面6之上。
船身2包括用于保存物品例如水、燃料、备用零件和别的生产辅助设备的存储舱(图3)。通过使立柱8中空，船身2的内部是可访问的，例如在船身2的内部装载货物。在图3中，可以看见，立柱8包括双壁碰撞区8A。
因此，船身2包括至少一个用于垂直地储存管件例如立管24管件和/或钻井管管件25的储存空间23。通过在船身内这些管件，工作船的重心可以被降低，降低倾覆的风险。因此，工作船1，具体地说在运输状态下比半淹没状态下更稳定。通过在垂直状态储存立管管件或钻井管管件24、25，这些被彼此分离有效地保存的管件可以可靠地进入船身2的内部并从其中被取出，这将在下文被详尽地介绍。
当工作船1的宽度被小于31.5米时，通过控制装置调整压载舱7内的压舱物的数量，所以，船身2将临时地相对地远高于水面，如果期望的话，工作船可以通过巴拿马运河，以减少到达工作地点的航行距离。图1中显示了水线6A。
一旦到达工作地点，压载舱7内充满压舱物，例如水，船身2潜入水面之下(图2)。此外，利用图中未示的提升装置沿立柱8升高甲板3，所以甲板3高于水面6，距船身2一定的距离。在这种工作位置，甲板3很稳定，能够在其上进行操作。
为了在开采点准备生产，利用起重机12从甲板3将一阀体降低使之到达海底。为了实现这个目的，船身2包伙一基本上垂直地延伸通过船身2的通道26和甲板3上的对应于通道26的开口27，所以，可以从甲板3通过开口27和通道26到达水面。通过开口27和通道26，别的物体，例如机器人当然也可以下降进入水中。此外，利用开口27和通道26，能够进行别的操作，例如打桩操作，以将阀体固定在海底。为了尽可能少的打乱船身的流线，在靠近船身2的底部，通道27可以被提供装配一封盖。当然为了安全目的，最好在别的位置封闭通道26和/或开口27。
参考图1、图2和图5，工作船1包括一基本上垂直分布的工作立柱28，用于处理立管或钻井管结构或别的离岸装置。在所示示例中，设置一具有一沿其内延伸的通道26的中央工作立柱28。工作立柱28也延伸穿过甲板3上的开口27(图5)。工作立柱28包括一悬挂设备30，用于悬挂立管或钻井管结构。当工作船1处于半淹没状态时，通过中空立柱8和工作立柱28，可以访问船身2的内部。
设置一具有与其成为一体的通道26的工作立柱的优点是，创造了一提供到达船身和水面的通道的屏蔽环境。具体地说，当将物体从水中提起或将物体放入水中时，通过提供屏蔽的环境，风和波浪的影响可以被减少到最小的程度。
当将阀放在海底之后，通过工作立柱28，立管管件24从船身2被运输到甲板3上。为实现此目的，工作船1包括垂直运输装置31，用于将立管24管件通过立柱8或工作立柱28的内部垂直地向上或向下移动。移动装置32被设置在船身2内，用于将立管24垂直地横向移动(图2)。当构成立管结构时，首先使用水平运输装置32将立管管件24从它们的储存空间23移动到工作立柱28处，随后使用垂直运输装置31，将立管管件24垂直地向上移动到甲板3。然后利用起重机12或别的水平移动装置，将立管管件24放置在通道26上，并被悬挂在悬挂设备30上。在与通道为一体的工作立柱内，立管仅需要被向上向下移动，不需要再被调整方位。用同样的方式提供下一个立管管件24，使它与前一个立管管件24相连。每次当立管管件24被连接完时，悬挂设备30与立管管件24脱离，使用提升装置35，通过连接而形成的立管34被降低并通过使用悬挂设备30被再次夹持。一旦立管34到达海底，它与阀相连。在操作期间，利用可在通道26内轴向移动的隔离物例如液压望远镜缸36，工作船1相对于立管34的可能的运动被补偿。
为了确保钻油井，可以采用与提供立管管件24相同的方式，提供钻管元件25。由于本领域技术人员很清楚，所以不再进一步介绍有关开采点的生产准备工作。然而可以看到，采用与上述步骤相反的顺序，可以将立管管件24和钻管元件25收回船身2内。
只要油井准备用于生产，通过立管34出油，在第一处理步骤之后，通过管路11将油运输到岸上或运输到一艘储存船上。船身2可以包括一或多个储存罐，用于储存工作船所抽出的石油(图3)。如果储存罐足够大，工作船可以充当所谓的FPSO或储存船。在向储存罐充油期间，储存在压载舱7内的压舱物的数量当然必须被控制装置所控制，以便保持船身2的正确的浮力。可以看到，工作立柱可以不被设置在船的中央位置上。
也设置了辅助工作立柱29。在辅助工作立柱中，立管或钻井管结构部分可以采用类似于上述方式被构成，通过工作立柱28或设置在辅助立柱29内的通道26而被放入水中，这确保不仅能够快速地组成立管或钻井管结构，而且在恶劣气候条件下，当立管结构必须与工作船脱离时，确保结构的正常的连续。当然在拆卸所述结构时，也可以使用这种辅助工作立柱。
此外，至少立柱或工作立柱中的一个可以被设置用于通过地锚的绞车绳的设施和用于储存锚索的设施。可以看到，锚索可以被有效地储存。
可以看到，并没有详尽地介绍工作船的结构部分，因为本领域技术人员熟知这些部分。
Claims (18)
1.一种工作船(1)包括一具有驱动装置(4)的船身(2)和一甲板(3)，所述船身(2)可以临时地潜入水中，利用连接元件(5)，在中间可调距离，将所述甲板连接到所述船身(2)上，所以工作船(1)在浮动位置和半淹没位置之间是可调整的，在所述浮动位置上，甲板(3)靠近船身(2)，在所述半淹没位置，船身(2)处于水面之下，甲板(3)位于水面之上，距船身(2)一定距离，其特征在于：所述工作船具有单体的船身结构，船身(2)是细长形状，长宽比大于3∶1。
2.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：所述船身的长宽比范围为4∶1～5∶1。
3.一种根据权利要求1或2所述工作船(1)，其特征在于：所述连接元件(5)包括刚性地连接在船身(2)上的立柱(8)，甲板(3)设置有提升或升高装置，用于确保甲板(3)沿立柱相对于船身(2)调整距离。
4.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：在半淹没状态下，船身(2)的重量占工作船(1)重量的50％以上。
5.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：在半淹没状态下，工作船(1)的重心靠近水面或位于水面之下。
6.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：船身(2)包括至少一个压载舱(7)和用于控制储存在压载舱(7)内的压舱物数量的控制装置。
7.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：船身(2)包括至少一个用于储存工作船(1)所抽取的原材料的储存舱，所述储存舱还包括用于将所抽取的原材料供应到储存舱的供应装置和将原材料从储存舱中排出的排出装置。
8.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：所述船身(2)包括至少一个储存空间(23)，用于垂直地储存立管管件(24)和/或钻井管元件(25)。
9.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：设置至少一个基本上垂直分布的工作立柱(28)，用于处理立管或钻井管结构或别的离岸装置。
10.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：所述通道(26)和/或工作立柱(28)包括悬挂设备，用于悬挂立管或钻井管结构。
11.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：船身(2)包括一个基本上垂直延伸并穿过船身(2)的通道(26)和一个在甲板(3)上并对应于所述通道的开口(27)，所以，可以从甲板(3)通过通道(26)和开口(27)到达水面。
12.一种根据权利要求11所述工作船(1)，其特征在于：所述通道(26)至少在靠近船身(2)的底部是密封的。
13.一种根据权利要求11或者12所述工作船(1)，其特征在于：所述通道(26)在工作立柱(28)内延伸。
14.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：至少在工作船(1)半淹没的状态下，通过连接元件(5)和/或工作立柱(28)的内部，可以访问所述船身(2)的内部。
15.一种根据权利要求14所述工作船(1)，其特征在于：具有垂直运输装置(31)，用于使立管管件(24)和/或钻井管元件(25)通过连接元件(5)和/或工作立柱(28)的内部垂直地向上和向下运动，在船身(2)内设置了水平运输装置，用于使立管管件(24)和/或钻井管元件(25)垂直地横向地运动。
16.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：至少连接元件(5)和/或工作立柱(28)中的一个的内部设置有用于通过绞车绳的设施和/或用于储存锚索的设施。
17.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：具有升高和/或打桩设备(35)。
18.一种根据权利要求1所述工作船(1)，其特征在于：具有铺管设备(9)。
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