CN114030561B - 一种深海采油平台用系泊系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海采油平台用系泊系统，包括深海采油平台，深海采油平台通过多组系泊单元向外拉着实现系泊，特点是系泊单元包括第一缓冲系泊机构、浮标和锚基，锚基固定在海床上，第一缓冲系泊机构设置深海采油平台的下侧部，锚基上设置有第二缓冲系泊机构，浮标与第一缓冲系泊机构之间通过第二缓冲系泊机构相连接。优点是结构简单、具有较好的使用安全性和使用寿命且较为经济。

Description

一种深海采油平台用系泊系统

技术领域

本发明涉及一种系泊系统，尤其是涉及一种深海采油平台用系泊系统。

背景技术

当前如深海采油平台等大型海上浮式钢结构物普遍存在难以在海上长时间定位的问题，目前常用的方法是传统的锚泊或是采用动力定位，但是这两种定位方式都有其缺点：对于传统的锚泊方式来说，如果系泊缆索过于松弛，则不能很好地系固结构物，而如果系泊缆索过于紧绷，则整个系统的结构柔顺性过差和系统整体刚度的不连续，容易发生高频振动和疲劳损坏，且对于波浪载荷和冲击载荷的调节和缓和作用较差，在冲击作用下容易造成系泊缆索的突然断裂，导致整体安全性能不够高，且使用寿命不长，；而对于动力定位系统来说，一方面它对系统的过程控制要求条件很高，需要定位系统中的各个推力螺旋桨之间有较好的协调性和灵敏度，且系统内部对冲击载荷的缓冲存在一定的滞后性，另一方面，这种定位方式从经济性上来说是最差的，这对于一些经费有限的海上项目来说是不现实的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、具有较好的使用安全性和使用寿命且较为经济的深海采油平台用系泊系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种深海采油平台用系泊系统，包括深海采油平台，所述的深海采油平台通过多组系泊单元向外拉着实现系泊，所述的系泊单元包括第一缓冲系泊机构、浮标和锚基，所述的锚基固定在海床上，所述的第一缓冲系泊机构设置所述的深海采油平台的下侧部，所述的锚基上设置有第二缓冲系泊机构，所述的浮标与所述的第一缓冲系泊机构之间通过所述的第二缓冲系泊机构相连接；

所述的第一缓冲系泊机构包括第一基座、第二基座、杠杆和伸缩连接杆，所述的第一基座固定设置在所述的深海采油平台的下侧部，所述的杠杆的第一端具有一球头，所述的第一基座上设置有与所述的球头相配合的球头安装腔，所述的球头可万向转动地设置在所述的球头安装腔内，所述的杠杆的第二端可转动地安装在所述的第二基座上，所述的伸缩连接杆的第一端可转动地安装在所述的第二基座的第一端，所述的伸缩连接杆的第二端可转动地设置在所述的杠杆上且设置在所述的杠杆的第一端和所述的杠杆的第二端之间，所述的杠杆与所述的第一基座之间通过多根第一弹簧相连接，多根所述的第一弹簧沿着所述的杠杆的周向布置，所述的第二基座的第二端通过锚链与所述的第二缓冲系泊机构相连接。

所述的第二基座上设置有转动安装座，所述的转动安装座设置在所述的第二基座的第一端与所述的第二基座的第二端之间，所述的杠杆的第二端可转动地安装在所述的转动安装座上。用于实现杠杆第二端的稳定的转动安装。

所述的杠杆的侧部设置有转动连接座，所述的转动连接座设置在所述的杠杆的第一端与所述的杠杆的第二端之间，所述的伸缩连接杆的第二端可转动地设置在所述的转动连接座上。用于实现伸缩连接杆的第二端的稳定的转动安装。

所述的第二缓冲系泊机构包括内部填充有液压油的第一液压油缸和第二液压油缸；

所述的第一液压油缸包括第一缸体，所述的第一缸体内可活动地设置有第一活塞，所述的第一活塞的下部同轴连接有第一活塞杆，所述的第一活塞杆的下端向下伸出所述的第一缸体，所述的第一活塞将所述的第一缸体的内腔分隔为相互独立的第一上腔室和第一下腔室，所述的第一缸体上对应所述的第一上腔室的位置上设置有与所述的第一上腔室相连通的第一油口，所述的第一缸体上对应所述的第一下腔室的位置上设置有与所述的第一下腔室相连通的第二油口；

所述的第二液压油缸包括第二缸体，所述的第二缸体内可活动地设置有第二活塞，所述的第二活塞的下部同轴连接有第二活塞杆，所述的第二活塞杆的下端向下伸出所述的第二缸体，所述的第二活塞将所述的第二缸体的内腔分隔为相互独立的第二上腔室和第二下腔室，所述的第二缸体上对应所述的第二上腔室的位置上设置有与所述的第二上腔室相连通的第三油口，所述的第二缸体上对应所述的第二下腔室的位置上设置有与所述的第二下腔室相连通的第四油口；

所述的锚基上设置有安装基座，所述的安装基座上设置有安装轴，所述的第一活塞杆和所述的第二活塞杆的下端可转动地安装在所述的安装轴上，所述的第一油口与所述的第三油口之间通过可伸缩的第一柔性连接管密封连接，所述的第二油口与所述的第四油口之间通过可伸缩的第二柔性连接管密封连接，所述的第一缸体和所述的第二缸体之间设置有第二弹簧，所述的第二弹簧位于所述的第一柔性连接管和所述的第二柔性连接管之间，所述的第二缸体的上端与所述的第二基座的第二端通过所述的锚链相连。上述缓冲机构主要靠通过活塞的收缩舒张运动配合浮标的升降来改变系泊缆索所需的系泊张力，并对冲击载荷进行有效的缓冲；该机构的存在主要是为了改变系泊缆的受力大小并对于如瞬时大浪造成的冲击载荷提供及时有效的缓冲，降低了系泊缆在海床锚固端由于冲击和交变载荷发生疲劳失效的可能及有效降低系泊缆所承受的系泊张力，提高整体的使用寿命；其中在第一缸体和第二缸体之间设置第二弹簧，主要为了限制两个液压油缸之间发生过大的偏角。

所述的锚链包括连接在所述的第二基座的第二端上的上连接段和连接在所述的第二缸体上端的下连接段，所述的上连接段与所述的下连接段之间通过第三弹簧相连接。通过在锚链上设置第三弹簧，使得整个系统具有更好的性能用于应对较为恶劣的海况，从而进一步确保整个系统的使用寿命。

所述的第一缸体的上端通过系泊缆与所述的浮标的下端固定连接。适于在较为开阔的水域使用。

所述的浮标的下端设置有一单轨滑轮，所述的单轨滑轮具有一安装架，所述的安装架固定设置在所述的浮标的下方，所述的安装架上可转动地设置有轮体，所述的第一缸体的上端与所述的浮标之间通过一系泊缆相连接，所述的系泊缆的第一端固定设置在所述的第一缸体的上端，所述的系泊缆的第二端自上方绕过所述的轮体锚固在所述的锚基上。适于在较为开阔的水域使用，具有更好的缓冲性能。

所述的深海采油平台与水下采油软管相连，所述的水下采油软管与水下管汇基座和海底管道相连。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过第一缓冲系泊机构结合第二缓冲系泊机构，为整个系统提供较为有效的缓冲力，其中针对常规的系泊缆顶端与深海采油平台的连接处有极大可能发生断裂的情况，将第一缓冲机构设计成一体化的杠杆弹簧球形铰接结构，该结构可有效减少铰接点所承受的拉压载荷，降低铰接点发生损坏的可能性，从而减少了系泊缆顶端发生反复弯扭的可能，降低了发生断裂的可能性，使得整个系统具有较好的使用安全性和使用寿命；另外一体化的杠杆弹簧球形铰接便于在海上施工时对该部件的替换和装卸，结构简单，装配方便且整体经济成本不高。

附图说明

图1为本发明的实施例一的结构示意图；

图2为本发明中第一缓冲系泊机构的部分剖视结构示意图；

图3为本发明中第二缓冲系泊机构的部分剖视结构示意图；

图4为本发明中实施例二中第二缓冲系泊机构与浮标相连接的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图所示，一种深海采油平台用系泊系统，包括深海采油平台1，深海采油平台1通过多组系泊单元向外拉着实现系泊，系泊单元包括第一缓冲系泊机构、浮标2和锚基3，锚基3固定在海床A上，第一缓冲系泊机构设置深海采油平台1的下侧部，锚基3上设置有第二缓冲系泊机构，浮标2与第一缓冲系泊机构之间通过第二缓冲系泊机构相连接；

第一缓冲系泊机构包括第一基座4、第二基座5、杠杆6和伸缩连接杆7，第一基座4固定设置在深海采油平台1的下侧部，杠杆6的第一端具有一球头61，第一基座4上设置有与球头61相配合的球头安装腔41，球头61可万向转动地设置在球头安装腔41内，杠杆6的第二端可转动地安装在第二基座5上，伸缩连接杆7的第一端可转动地安装在第二基座5的第一端，伸缩连接杆7的第二端可转动地设置在杠杆6上且设置在杠杆6的第一端和杠杆6的第二端之间，杠杆6与第一基座4之间通过多根第一弹簧8相连接，多根第一弹簧8沿着杠杆6的周向布置，第二基座5的第二端通过锚链9与第二缓冲系泊机构相连接。

在此具体实施例中，第二基座5上设置有转动安装座51，转动安装座51设置在第二基座5的第一端与第二基座5的第二端之间，杠杆6的第二端可转动地安装在转动安装座51上。用于实现杠杆6第二端的稳定的转动安装。

在此具体实施例中，杠杆6的侧部设置有转动连接座62，转动连接座62设置在杠杆6的第一端与杠杆6的第二端之间，伸缩连接杆7的第二端可转动地设置在转动连接座62上。用于实现伸缩连接杆7的第二端的稳定的转动安装。

在此具体实施例中，第二缓冲系泊机构包括内部填充有液压油的第一液压油缸Y1和第二液压油缸Y2；

第一液压油缸Y1包括第一缸体Y11，第一缸体Y11内可活动地设置有第一活塞Y12，第一活塞Y12的下部同轴连接有第一活塞杆Y13，第一活塞杆Y13的下端向下伸出第一缸体Y11，第一活塞Y12将第一缸体Y11的内腔分隔为相互独立的第一上腔室Y14和第一下腔室Y15，第一缸体Y11上对应第一上腔室Y14的位置上设置有与第一上腔室Y14相连通的第一油口Y16，第一缸体Y11上对应第一下腔室Y15的位置上设置有与第一下腔室Y15相连通的第二油口Y17；

第二液压油缸Y2包括第二缸体Y21，第二缸体Y21内可活动地设置有第二活塞Y22，第二活塞Y22的下部同轴连接有第二活塞杆Y23，第二活塞杆Y23的下端向下伸出第二缸体Y21，第二活塞Y22将第二缸体Y21的内腔分隔为相互独立的第二上腔室Y24和第二下腔室Y25，第二缸体Y21上对应第二上腔室Y24的位置上设置有与第二上腔室Y24相连通的第三油口Y26，第二缸体Y21上对应第二下腔室Y25的位置上设置有与第二下腔室Y25相连通的第四油口Y27；

锚基3上设置有安装基座31，安装基座31上设置有安装轴32，第一活塞杆Y13和第二活塞杆Y23的下端可转动地安装在安装轴32上，第一油口Y16与第三油口Y26之间通过可伸缩的第一柔性连接管R1密封连接，第二油口Y17与第四油口Y27之间通过可伸缩的第二柔性连接管R2密封连接，第一缸体Y11和第二缸体Y21之间设置有第二弹簧10，第二弹簧10位于第一柔性连接管R1和第二柔性连接管R2之间，第二缸体Y21的上端与第二基座5的第二端通过锚链9相连。上述缓冲机构主要靠通过活塞的收缩舒张运动配合浮标2的升降来改变系泊缆23索所需的系泊张力，并对冲击载荷进行有效的缓冲；该机构的存在主要是为了改变系泊缆23的受力大小并对于如瞬时大浪造成的冲击载荷提供及时有效的缓冲，降低了系泊缆23在海床A锚固端由于冲击和交变载荷发生疲劳失效的可能及有效降低系泊缆23所承受的系泊张力，提高整体的使用寿命；其中在第一缸体Y11和第二缸体Y21之间设置第二弹簧10，主要为了限制两个液压油缸之间发生过大的偏角。

在此具体实施例中，锚链9包括连接在第二基座5的第二端上的上连接段91和连接在第二缸体Y21上端的下连接段92，上连接段91与下连接段92之间通过第三弹簧93相连接。通过在锚链9上设置第三弹簧93，使得整个系统具有更好的性能用于应对较为恶劣的海况，从而进一步确保整个系统的使用寿命。

在此具体实施例中，浮标2的下端设置有一单轨滑轮，单轨滑轮具有一安装架21，安装架21固定设置在浮标2的下方，安装架21上可转动地设置有轮体22，第一缸体Y11的上端与浮标2之间通过一系泊缆23相连接，系泊缆23的第一端固定设置在第一缸体Y11的上端，系泊缆23的第二端自上方绕过轮体22锚固在锚基3上。适于在较为开阔的水域使用，具有更好的缓冲性能。

在此具体实施例中，深海采油平台1与水下采油软管11相连，水下采油软管11与水下管汇基座12和海底管道13相连。

深海采油平台1通过万向接头与水下软管相连，水下软管与水下管汇基座12和海底管道13相连。为使深海采油平台1的位移被限制在一定范围内，本申请运用一体化的杠杆6弹簧球形铰接结合液压油缸—弹簧—滑轮浮标2组合系泊系统对其进行系泊，具体来说就是，通过在深海采油平台1以下原来与锚链9直接相连的位置改为安装杠杆6弹簧球形铰接，然后从上而下通过锚链9与海底的液压油缸-弹簧—滑轮的组合体相连，再通过系泊缆23与海上漂浮的带有单滑轮的浮标2相连，绕过与浮标2相连的单滑轮后顺势延伸至海底基座锚固。

实施例二：其他部分与实施例一相同，其不同之处在于第一缸体Y11的上端通过系泊缆23与浮标2的下端固定连接。适于在较为开阔的水域使用。

Claims (6)

1.一种深海采油平台用系泊系统，包括深海采油平台，所述的深海采油平台通过多组系泊单元向外拉着实现系泊，其特征在于所述的系泊单元包括第一缓冲系泊机构、浮标和锚基，所述的锚基固定在海床上，所述的第一缓冲系泊机构设置所述的深海采油平台的下侧部，所述的锚基上设置有第二缓冲系泊机构，所述的浮标与所述的第一缓冲系泊机构之间通过所述的第二缓冲系泊机构相连接；

所述的第一缓冲系泊机构包括第一基座、第二基座、杠杆和伸缩连接杆，所述的第一基座固定设置在所述的深海采油平台的下侧部，所述的杠杆的第一端具有一球头，所述的第一基座上设置有与所述的球头相配合的球头安装腔，所述的球头可万向转动地设置在所述的球头安装腔内，所述的杠杆的第二端可转动地安装在所述的第二基座上，所述的伸缩连接杆的第一端可转动地安装在所述的第二基座的第一端，所述的伸缩连接杆的第二端可转动地设置在所述的杠杆上且设置在所述的杠杆的第一端和所述的杠杆的第二端之间，所述的杠杆与所述的第一基座之间通过多根第一弹簧相连接，多根所述的第一弹簧沿着所述的杠杆的周向布置，所述的第二基座的第二端通过锚链与所述的第二缓冲系泊机构相连接；

所述的第二缓冲系泊机构包括内部填充有液压油的第一液压油缸和第二液压油缸；

所述的第一液压油缸包括第一缸体，所述的第一缸体内可活动地设置有第一活塞，所述的第一活塞的下部同轴连接有第一活塞杆，所述的第一活塞杆的下端向下伸出所述的第一缸体，所述的第一活塞将所述的第一缸体的内腔分隔为相互独立的第一上腔室和第一下腔室，所述的第一缸体上对应所述的第一上腔室的位置上设置有与所述的第一上腔室相连通的第一油口，所述的第一缸体上对应所述的第一下腔室的位置上设置有与所述的第一下腔室相连通的第二油口；

所述的第二液压油缸包括第二缸体，所述的第二缸体内可活动地设置有第二活塞，所述的第二活塞的下部同轴连接有第二活塞杆，所述的第二活塞杆的下端向下伸出所述的第二缸体，所述的第二活塞将所述的第二缸体的内腔分隔为相互独立的第二上腔室和第二下腔室，所述的第二缸体上对应所述的第二上腔室的位置上设置有与所述的第二上腔室相连通的第三油口，所述的第二缸体上对应所述的第二下腔室的位置上设置有与所述的第二下腔室相连通的第四油口；

所述的锚基上设置有安装基座，所述的安装基座上设置有安装轴，所述的第一活塞杆和所述的第二活塞杆的下端可转动地安装在所述的安装轴上，所述的第一油口与所述的第三油口之间通过可伸缩的第一柔性连接管密封连接，所述的第二油口与所述的第四油口之间通过可伸缩的第二柔性连接管密封连接，所述的第一缸体和所述的第二缸体之间设置有第二弹簧，所述的第二弹簧位于所述的第一柔性连接管和所述的第二柔性连接管之间，所述的第二缸体的上端与所述的第二基座的第二端通过所述的锚链相连；

所述的浮标的下端设置有一单轨滑轮，所述的单轨滑轮具有一安装架，所述的安装架固定设置在所述的浮标的下方，所述的安装架上可转动地设置有轮体，所述的第一缸体的上端与所述的浮标之间通过一系泊缆相连接，所述的系泊缆的第一端固定设置在所述的第一缸体的上端，所述的系泊缆的第二端自上方绕过所述的轮体锚固在所述的锚基上。

2.如权利要求1所述的一种深海采油平台用系泊系统，其特征在于所述的第二基座上设置有转动安装座，所述的转动安装座设置在所述的第二基座的第一端与所述的第二基座的第二端之间，所述的杠杆的第二端可转动地安装在所述的转动安装座上。

3.如权利要求1所述的一种深海采油平台用系泊系统，其特征在于所述的杠杆的侧部设置有转动连接座，所述的转动连接座设置在所述的杠杆的第一端与所述的杠杆的第二端之间，所述的伸缩连接杆的第二端可转动地设置在所述的转动连接座上。

4.如权利要求1所述的一种深海采油平台用系泊系统，其特征在于所述的锚链包括连接在所述的第二基座的第二端上的上连接段和连接在所述的第二缸体上端的下连接段，所述的上连接段与所述的下连接段之间通过第三弹簧相连接。

5.如权利要求1所述的一种深海采油平台用系泊系统，其特征在于所述的第一缸体的上端通过系泊缆与所述的浮标的下端固定连接。

6.如权利要求1所述的一种深海采油平台用系泊系统，其特征在于所述的深海采油平台与水下采油软管相连，所述的水下采油软管与水下管汇基座和海底管道相连。

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