CN114946727B - 一种基于退役石油平台的海洋牧场结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋工程领域，具体涉及一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，包括石油平台、内网箱组件和外网箱组件，所述石油平台包括平台和若干用以支撑平台的桩腿，平台底部与桩腿之间形成平台底部空间，所述内网箱组件围绕平台底部空间布置，使平台底部空间变为内养殖区域，所述外网箱组件围设于石油平台四周，其与内网箱组件之间形成外养殖区域。本发明将退役石油平台与海洋牧场相结合，实现退役石油平台的废物利用，创造大量的经济价值。

Description

一种基于退役石油平台的海洋牧场结构

技术领域

本发明属于海洋工程领域，具体涉及一种基于退役石油平台的海洋牧场结构。

背景技术

伴随着油气资源的枯竭、平台寿命的终结等问题，未来5年全球将有600多座海洋石油平台面临退役，而退役平台处置是涉及环境保护、法律法规、海洋功能区划、海洋工程技术、成本费用及作业安全等多因素、多领域的系统工程，退役平台的处理费用也在逐年增加，如何处置退役平台成为沿海国家普遍关注的问题之一。

基于此，申请人提出一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，利用现有退役半潜式石油平台结构，建设大型网箱，进行海洋牧场开发，既解决了退役石油平台难处理的问题，又通过废物利用实现海洋牧场的开发，创造大量的经济价值，社会效益良好。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于退役石油平台的海洋牧场结构技术方案。

一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，包括：

石油平台，所述石油平台包括平台和若干用以支撑平台的桩腿，平台底部与桩腿之间形成平台底部空间；

内网箱组件，所述内网箱组件围绕平台底部空间布置，使平台底部空间变为内养殖区域；以及

外网箱组件，所述外网箱组件围设于石油平台四周，其与内网箱组件之间形成外养殖区域。

进一步地，所述外网箱组件包括若干固定环和外网衣，若干所述固定环自上而下围设于石油平台外，所述外网衣布置于若干所述固定环上，使外网箱组件的侧面和底面被外网衣包覆。

进一步地，所述外网箱组件中至少有一个固定环通过连接机构与石油平台连接，所述连接机构包括刚性连接件、弹性连接件和柔性连接件，所述刚性连接件与弹性连接件连接，其中一者与固定环连接，另一者与石油平台连接，所述柔性连接件两端分别与固定环和石油平台连接。

进一步地，所述刚性连接件为连接杆，所述弹性连接件为弹簧，所述柔性连接件为绳索。

进一步地，所述外网箱组件中，最下端的固定环通过外网衣悬挂于上一固定环下端，其余固定环均通过连接机构与石油平台连接。

进一步地，所述外网箱组件为上下两端窄，中间宽的碟形结构。

进一步地，所述内网箱组件包括内网衣和内连接件，所述内连接件设置于石油平台底部，所述内网衣布置于若干所述桩腿及内连接件上，使内网箱组件的侧面和底部被内网衣包覆。

进一步地，所述内网箱组件的网目大小小于外网箱组件的网目大小。

进一步地，所述石油平台还包括设置于桩腿下端的浮筒。

所述石油平台上设置风电装置和/或太阳能发电装置。

本发明的有益效果是：

1)本发明将退役石油平台与海洋牧场相结合，实现退役石油平台的废物利用，创造大量的经济价值；

2)本发明针对深远海的恶劣海况环境，结合漂浮式石油平台结构，构建了蝶形网箱，大幅减小了网箱结构水动力；

3)本发明设计连接机构这种新型结构固定件，连接机构通过提供拉力来固定结构，而压力端主要进行缓冲，大幅提升了结构固定件性能，提升网箱结构整体工作性能；

4)本发明设置了内外网箱，利用外网箱组件及外网鱼群的活动，降低了内网箱组件来流流速，保证内网小鱼苗的存活，配合不同网衣网目，使得恶劣海况下也可养殖小型鱼苗；

5)本发明利用石油平台空间，安装风机、光伏、制氢以及储能等装备，构建海洋资源综合利用系统，利用石油平台已有装备，为海洋牧场的建设及运行维护提供帮助；

6)本发明的网箱结构整体简单，安装方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图之一；

图2为本发明结构示意图之二；

图3为本发明横截面示意图，图中未示出外网衣；

图4为本发明结构示意图之三，图中未示出内网衣和外网衣；

图5为本发明结构示意图之四，图中未示出内网衣和外网衣；

图6为本发明中石油平台结构示意图之一；

图7为本发明中石油平台结构示意图之二；

图8为本发明中连接机构结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”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装置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。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1-8，一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，包括石油平台1、内网箱组件2和外网箱组件3，石油平台1包括平台100和若干用以支撑平台100的桩腿101，平台100底部与桩腿101之间形成平台底部空间，内网箱组件2围绕平台100底部空间布置，使平台底部空间变为内养殖区域，外网箱组件3围设于石油平台1四周，其与内网箱组件2之间形成外养殖区域。

其中，平台100上设置风电装置4和太阳能发电装置。

利用废弃的石油平台1，为海洋牧场提供工作平台及结构支撑，并在平台100上安装风电装置4，风电装置4可选用小型风机，为石油平台1提供能源，由此实现多种海洋资源的利用，也可以在石油平台1上安装光伏板等太阳能发电装置提供能源，可视具体需求而定。另一方面，以石油平台1为基础，可安装大型风机，多出的电能，可搭配海水制氢等储能系统进行能量消纳；另外，如果该石油平台1靠近某海上风电场，可以将风电场电力通过电缆输送到石油平台1上，进行制氢，由此制得的氢气资源可以通过石油平台1原有的油气管道或者运维船只定期运出石油平台。

继续参阅图6和图7，本发明的石油平台1还包括设置于桩腿101下端的浮筒102，浮筒102为石油平台1提供浮力，使石油平台1成为半潜式平台。

具体地，石油平台1底部左右两侧对称设置两排桩腿101，每排包括三个桩腿101，三个桩腿101的底部共同固定一个浮筒102。

继续参阅图3和图4，内网箱组件2包括内网衣200和内连接件201，内连接件201设置于石油平台1底部，内网衣200布置于若干桩腿101及内连接件201上，使内网箱组件2的侧面和底部被内网衣200包覆。

具体地，内网箱组件2包括前后两根内连接件201，内连接件201连接于两个浮筒102之间。内网衣200对两根内连接件201和两个浮筒102之间形成的底面镂空部分以及相邻桩腿101之间形成侧面镂空部分进行包覆，使平台底部空间内的养殖物不会逃离。

继续参阅图1、图2、图4、图5，外网箱组件3包括四根固定环300和外网衣301，固定环300优选为圆形，此外也可以采用正多边形结构，四根固定环300自上而下围设于石油平台1外，外网衣301沿若干固定环300围布，并包覆最下端固定环300，使外网箱组件3的侧面和底面被外网衣301包覆。其中，固定环300的作用是撑开网箱，保证网箱的养殖体积。

具体地，外网箱组件3为上下两端窄，中间宽的碟形结构，碟形结构具有分流、分浪的效果，浪流冲击时，将从结构上下及两侧绕过，大幅减小结构所受的水动力。

外网箱组件3中，最下端的固定环300通过外网衣301悬挂于上一固定环300下端，其余固定环300均通过连接机构302与石油平台1连接。

上部三个固定环300在设计时，可以采用钢结构，也可以采用其他变形较大但韧性较好的结构，如聚乙烯管。通过固定环结构内部的配重，将结构设计为零浮力，由此减小连接机构302所承受的固定环自重带来的竖向荷载，并便于安装；而最下端的固定环，则需增加压载配重，类似于沉子，起到撑开外网衣301的作用。外网衣301采用新型超高分子量聚乙烯材料，配合纲绳，固定在固定环300上，构成网箱。

其中，连接机构302包括刚性连接件、弹性连接件和柔性连接件，刚性连接件与弹性连接件连接，其中一者与固定环300连接，另一者与石油平台1连接，柔性连接件两端分别与固定环300和石油平台1连接，刚性连接件优选为连接杆3020，弹性连接件优选为弹簧3021，柔性连接件优选为绳索3022，为避免弹簧3021被挤压时发生扭曲变形，可以在连接杆3020靠近弹簧3021一端设置导筒或导向杆为弹簧3021提供限位和导向。

此外，连接机构302也可以是单独一根连接杆3020。

使用时，内网箱组件2网目较小，外网箱组件3网目较大，内网箱组件2用于养殖小型鱼苗，而外网箱组件3用于养殖大型鱼苗。一般而言，鱼苗体积越大，抗浪、抗流能力越强；小型鱼苗抗流能力弱，通过外网箱组件3的外网衣301，以及大型鱼苗的活动，可以大幅减小内网箱组件2的海流流速，保证内部小型鱼苗的存活。拓宽了深海养殖可养殖鱼苗的体长范围，可以养殖更为小型的鱼苗；小型鱼苗先在内网箱组件2进行养殖，鱼苗达到一定体长后，再放入外网箱组件3进行养殖。

本发明中网箱结构受力分析：受力分为两种情况，固定环300受力时，迎流面一端的连接机构302将承受压力，相应背流面一端的连接机构302将承受拉力；承受压力的一端连接杆3020可承受一部分压力，由于弹簧3021的存在，主要对外荷载起到缓冲作用，而在这一端产生变形的过程中，固定环300将移动，背流面连接机构302中的绳索3022将同步受到拉力，此时拉力将起到主要作用，其他处于横向的连接机构302中的绳索3022也将贡献一部分拉力，由此固定固定环300，而迎流面的连接机构302主要起到缓冲作用，以保护结构。将迎流面结构所承受压力转变为另一侧的结构所承受拉力，一般而言，考虑到结构屈曲失稳现象，结构的抗拉性能远大于结构的抗压性能，充分利用结构的抗拉性能，将对结构整体起到更好的保护作用。

本发明的施工方法包括三个部分：

其一为内连接件201以及连接机构302的施工，主要采用两种方法，其一是利用抱箍配合螺栓固定，制造时，在陆上将内连接件201以及连接机构302焊接在抱箍上，安装时，再利用螺栓将抱箍固定在桩腿上，由此安装内连接件201以及连接机构302；其二可以采用焊接的方法，将结构焊接在石油平台上，主要是对水上部分进行焊接，可根据设备条件等酌情考虑安装工艺。

其二为固定环300的安装，由于固定环300均设计为零浮力结构，可以在海中悬浮，在海中移动也非常方便，可以将各个固定环300配合的连接机构302的的抱箍先预固定在海平面位置，在海平面将固定环300与连接机构302的连接，再将抱箍及整体固定环300下放到指定位置。固定环300可根据实际情况拆分为多节圆管，进行连接及安装，最终再通过绳子等将各个固定环300连接起来。

其三为外网衣301和内网衣200的安装，在安装完固定环300等主体结构以后，利用潜水员将各片网衣安装到对应结构上即可，固定环300在制造时可预留网衣安装连接件。

对于海洋牧场的后期运行维护，可充分利用石油平台已有资源，包括吊机，房屋，直升机平台，钻机口，监控系统等等，由此实现海洋牧场的监控、投饵、鱼苗下放等工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (5)

1.一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，其特征在于，包括：

石油平台（1），所述石油平台（1）包括平台（100）和若干用以支撑平台（100）的桩腿（101），平台（100）底部与桩腿（101）之间形成平台底部空间；

内网箱组件（2），所述内网箱组件（2）围绕平台（100）底部空间布置，使平台底部空间变为内养殖区域，所述内网箱组件（2）包括内网衣（200）和内连接件（201），所述内连接件（201）设置于石油平台（1）底部，所述内网衣（200）布置于若干所述桩腿（101）及内连接件（201）上，使内网箱组件（2）的侧面和底部被内网衣（200）包覆，内网箱组件（2）用于养殖小型鱼苗；以及

外网箱组件（3），所述外网箱组件（3）为上下两端窄，中间宽的碟形结构，其围设于石油平台（1）四周，其与内网箱组件（2）之间形成外养殖区域，所述外网箱组件（3）包括若干固定环（300）和外网衣（301），若干所述固定环（300）自上而下围设于石油平台（1）外，所述外网衣（301）布置于若干所述固定环（300）上，使外网箱组件（3）的侧面和底面被外网衣（301）包覆；所述外网箱组件（3）中至少有一个固定环（300）通过连接机构（302）与石油平台（1）连接，所述连接机构（302）包括刚性连接件、弹性连接件和柔性连接件，所述刚性连接件与弹性连接件连接，其中一者与固定环（300）连接，另一者与石油平台（1）连接，所述柔性连接件两端分别与固定环（300）和石油平台（1）连接；所述外网箱组件（3）中，最下端的固定环（300）通过外网衣（301）悬挂于上一固定环（300）下端；所述外网箱组件（3）的网目大小大于内网箱组件（2）的网目大小，外网箱组件（3）用于养殖大型鱼苗；

当固定环（300）受海流影响时，其迎流面一端的连接机构（302）承受固定环（300）的压力并对固定环（300）起缓冲作用，其背流面一端的连接机构（302）承受固定环（300）的拉力，当迎流面一端的连接机构（302）承压时，该连接机构（302）中的弹性连接件发生形变并使固定环（300）朝背流面一端移动，从而使背流面一端的连接机构（302）中的柔性连接件被拉长，进而使固定环（300）迎流面一端所承受压力转变为固定环（300）背流面一端所承受拉力。

2.根据权利要求1所述的一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，其特征在于，所述刚性连接件为连接杆（3020），所述弹性连接件为弹簧（3021），所述柔性连接件为绳索（3022）。

3.根据权利要求1所述的一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，其特征在于，所述外网箱组件（3）中，除最下端的固定环（300）外，其余固定环（300）均通过连接机构（302）与石油平台（1）连接。

4.根据权利要求1-3中任一所述的一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，其特征在于，所述石油平台（1）还包括设置于桩腿（101）下端的浮筒（102）。

5.根据权利要求1-3中任一所述的一种基于退役石油平台的海洋牧场结构，其特征在于，所述石油平台（1）上设置风电装置（4）和/或太阳能发电装置。