CN115768686A - 一个倾斜立柱浮体平台 - Google Patents

Abstract

一种浮体平台，包括：a.至少3个立柱(23)，所述至少3个立柱中的每个立柱包括一个上端和一个下端；b.至少3个浮筒(24)，所述至少3个浮筒中的每一个浮筒包括一个左端和一个右端；其中，所述至少3个立柱中的每个立柱与所述至少3根立柱中相邻的两根立柱在所述上端连接并会聚形成用于支撑一个上部组块的一个表面，所述至少3个浮筒中的每个水平放置，在所述左端和所述右端分别连接到所述至少3个立柱的两个相邻立柱的所述下端，以形成封闭的船体结构，所述至少3个立柱中的一个或多个向内倾斜或倾斜。

Description

一个倾斜立柱浮体平台

本申请是要求于2020年6月19日提交的美国申请序列号16/907,152优先权的PCT申请，该美国申请是基于2019年1月8日提交美国申请专利序列号16/243,047的部分继续申请案，上述申请的公开内容通过引用的方式全部并入本文。本申请引用了不同的参考文献。在此通过引用将这些参考文献的全部公开内容并入本申请，以便更全面地描述本发明领域内的顶尖技术。

技术领域

本发明涉及浮体平台，尤其是上部组块(Topsides)占地面积小的浮体平台。

技术背景

有一些上部组块占地面积小的浮体平台，例如风机平台。这些平台带有垂直立柱。垂直立柱提供平台的稳定性。美国专利8,196,539斜式立柱海上平台展示了一个带斜式立柱的半潜平台。该发明其中一个实施例是带三个立柱的半潜平台。它在底部由浮箱连接，甲板位于立柱上方。在这个发明里，斜柱和浮箱形成一个开放船体来支持甲板。立柱并不汇聚到中心和其他立柱相连接。这个开放结构可以支持大面积的甲板。对于海上油气生产和钻井平台，大面积甲板很重要，因为上部组块的大量设备需要甲板大的表面积。但是，风能平台或者面积小的上部组块，没有这个需求。

WO 2017/157399 Al展示了一个带有悬挂重物的浮标(Spar)类型风能平台。这个风能平台包括一个浮标(spar)船体，安装在船体上的风机，和一个以配重悬挂装置悬挂于船体下的配重。将配重降下的装置可以是锚链或者伸缩型设备。浮标的细长桁架结构不容许悬挂重物在撑杆上。锚链存储，使用锚链降低悬挂重物的机制没有清楚体现。伸缩型设备对于海上结构物的操作来说比较复杂。

美国专利8,118,538B2展示了一个半潜风能平台，该平台带有延申至平台下方的配重。配重由一根钢绳通过滑轮连接，这样它可以上下移动。在其他实施例，配重通过链线连接，并可以拉紧。这些对于海上结构物来说是非常复杂的操作。

以上文献都没有展示悬挂重量和斜式立柱半潜平台的组合。

发明内容

本发明提出了一种新的平台形式。其概念和以往的油气行业斜式立柱平台不同。虽然甲板结构对海上石油和天然气设施至关重要，在中心汇聚的斜式立柱相对于现有技术的优势在于去除了甲板结构或者减少了甲板结构的跨距利用立柱直接支持上部组块或者风机及其基础。整体结构的重量和重心都下降了，使平台有足够的流体静力稳定性可以在码头安装上部组块和风机。这去除了在海上工作地点做风机安装的需求。

传统平台的立柱结构倾斜很小或没有倾斜。为避免影响船体结构,系泊缆绳必须以一个特定角度离开。本发明的倾斜立柱，因为倾斜，立柱和浮筒形成一个倾角。系泊缆绳的倾角与立柱的倾角不一定一致，导致传统的导缆器不能正常工作。在一个实施例中，本发明提供一种导缆器，所述导缆器具有一个额外的转轮让缆绳在离开船体前多一次转弯。该额外的转轮可以使得缆绳在倾斜立柱结构里正常工作。

在一个实施例，本发明的平台有三个立柱。平台的系泊系统包括系泊缆绳(锚链，锚链/钢缆，锚链/绳子)，3个立柱中有两根系泊缆绳是固定长度。这些系泊缆绳上没有如系泊绞盘、链条千斤顶等张紧器。第三个立柱上的系泊缆绳有张紧器，包括但不局限于在线张紧器。这些张紧器可以用来调整系泊缆绳长度和张力，以达包括合成缆绳的蠕变管理等各种目的。

在一个实例中，这个平台可以不包括任何导缆器、系泊绞盘、或锚链千斤顶。

在一个实例中，本发明提供一种安装上述平台的方法，包括以下的：步骤1：首先使用连接装置系泊所述平台，所述连接装置包括但不限于一个立柱上的系泊连接器。图10显示了系泊连接器11的使用。系泊缆绳长度是预先固定的。步骤2：在另一个立柱上继续使用连接装置系泊缆绳，该连接装置包括但不限于系泊连接器。系泊缆绳长度是预先固定的。步骤3：当在两个立柱上装好系泊缆绳后，在最后一个立柱上的系泊缆绳使用张紧器拉紧所有系泊缆绳，所述张紧器包括但不局限于在线张紧器或其他如Stevtensioner的张紧器。图12显示用在线张紧器12安装最后一根系泊缆绳。系泊缆绳的长度由设计长度加上用于拉伸到设计张力的额外长度。步骤4：检查所有缆绳的张力以确定达到设计张力要求。

一个风机平台可以在不使用链条千斤顶或者系泊绞盘的情况下使用以上方法安装，，因为它无需频繁的长度调整或者位置改变。但是，传统的油气钻井或者生产平台因可能必须经常性调整系泊缆绳长度而不能使用这个方法。

在一个实例中，本浮体平台包括一个置于倾斜立柱下的悬挂配重，所述悬挂配重可以用锚链或者其他方法上下移动。可以用在海上油气行业广泛使用的锚链千斤顶或者其他类似装备来移动所述悬挂配重。当平台在码头的时候，所述悬挂配重可以放在底部龙骨或者之上的位置。当平台于在位工作情况下，所述悬挂配重可以移动到浮筒以下以降低整个平台系统的重心。

附图说明

图1是一个浮式平台的等轴视图(在此显示的是三立柱船体，但是可以更多立柱船体)。

图2是平台的立面图。

图3是平台的等距视图，该平台不带上部组块、风机或系泊系统。

图4是平台的俯视图，该平台不带上部组块、风机或系泊系统。

图5是平台的侧视图，该平台不带上部组块、风机或系泊系统。

图6是另外一张平台的侧视图，该平台不带上部组块、风机或系泊系统。

图7是另外一张平台的侧视图，该平台是渐变截面立柱平台而且不带上部组块、风机或系泊系统。

图8是纵轴倾斜角度小于30度的立柱。

图9是一个带有垂直和倾斜部分立柱的浮体平台。

图10显示在具有系泊连接器的浮体平台安装第一根系泊缆绳。

图11显示在具有系泊连接器的浮体平台安装第二根系泊缆绳。

图12显示在浮体平台上使用特殊在线张紧器或类似的系泊连接器安装第三根系泊缆绳。

图13显示本发明的另外一个实施例，该实施例的浮筒宽度超过了立柱的截面。换句话说，浮筒宽度和立柱截面的形状不再有直接的几何联系。由于浮筒的尺寸可以增加，附加质量可以增加，从而改变平台的自然周期。

图14显示了一种在本发明的浮体平台上安装风机的方法。为接驳起重设备，不安装或者移除浮筒的一部分。当风机安装完成后，可以将浮筒剩余的一部分安置回去。起重设备的容量受制于起吊角度和高度。本方法可以允许起重设备增加吊角高度，也能够减少对起重设备的要求。本方法适用于所有中心定位的塔筒或者上部组块。

图15显示了本发明的另一个实施例，该实施例的倾斜立柱上安装有双轮导缆器，以允许平台上的永久或临时系泊缆绳张紧装置(绞盘、链千斤顶或其他装置)。在该实施例中，系泊缆绳28穿过导缆器29，导缆器29具有一个额外的轮子以允许缆绳转弯。顶轮和底轮被支撑并围绕同一轴线旋转。轴可以是垂直的或倾斜的。

图16是平台的等距视图，该平台没有上部组块、风机或系泊系统。

图17是平台的俯视图，该平台没有上部组块、风机或系泊系统。

图18是平台的正视图，该平台没有上部组块、风机或系泊系统。

图19是平台的另一个正视图，该平台没有上部组块、风机或系泊系统。

图20是平台的等距视图，该平台是渐变截面立柱平台并且没有上部组块、风机或系泊系统。

图21显示了本发明的另一个实施例，该实施例具有一个可移动的配重，该配重通过链、钢绳或其他装置悬挂在船体外部的立柱(23)下方。悬挂配重(43)处于运行状态。

图22显示了本发明的另一个实施例，该实施例具有一个可移动的配重，该配重通过链、钢绳或其他装置悬挂在船体外部的立柱(23)下方。悬挂配重(43)处于运输状态。

具体实施方式

本发明提供一种浮体平台。在一个实施例中，本发明的浮体平台包括浮筒24和立柱23。在一个实施例中，平台可以包括3个浮筒如图1和图2，或未在图中显示的4个或更多浮筒。浮筒可以是方形、矩形或圆柱形或其他形状。该立柱可以是方形、矩形或圆柱形或其他形状。图1显示了矩形浮筒和矩形立柱。在顶部，有支撑风机26的基础25。基础25可以是支撑风机26的桁架式或箱形结构和塔架27。基础25可以是支撑风机26的杆、支撑设备的甲板结构或其他装置。显示系泊线28以说明定位。这可以是悬链线的、拉紧的，甚至是垂直拉紧的。它连接到船体上的导缆器29。虽然本发明的目的是支持上述提到的上部组块，但是为清楚起见，图3和图4未显示任何实际的风机或其他设备。材料可以是钢、或混凝土、或两者的组合。

在一个实施例中，本发明的浮体平台包括浮筒24和立柱23。在一个实施例中，平台可以包括如图1和图2所示的3个浮筒。在所述平台中，图1示出了矩形浮筒和矩形立柱。在顶部，有支撑风机26的基础25。基础25可以是支撑风机26和塔架27的桁架、箱形或大致圆柱形结构。基础25可用于支撑风机26、支撑设备的甲板结构或其他装置。为说明定位而显示系泊线28。这可以是悬链线的、拉紧的，甚至是垂直拉紧的。虽然本发明的目的是支持上述提到的上部组块，但是为清楚起见，图3、图4、图5和图6未显示任何实际的风机或其他设备。基础25中的立柱23或浮筒24可以由诸如钢或混凝土或两者的组合的材料制成。

在一个实施例中，本发明的浮体平台包括浮筒24和立柱23。在一个实施例中，平台可以包括4个浮筒和4个立柱。在顶部，有支撑风机26的基础25。基础25可以是桁架类型、箱形或基本圆柱形的结构支撑风机26和塔架27。基础25可用于支撑风机26、支撑设备的甲板结构或其他装置。为说明定位而显示系泊线28。这可以是悬链线的、拉紧的，甚至是垂直拉紧的。虽然本发明的目的是支持上述提到的上部组块，但是为清楚起见，图3和图4未显示任何实际的风机或其他设备。材料可以是钢、或混凝土、或两者的组合。

在一个实施例中，本发明的浮体平台包括三角形浮筒24和立柱23。

图3是本发明的一个实施例中的平台的等距视图，该平台没有上部组块、风机或系泊系统。

图4是本发明的实施例中的平台的俯视平面图，该平台没有上部组块，风机或系泊系统。

图5是本发明的实施例中的平台的正视图，该平台没有上部组块、风机或系泊系统。

图6是本发明的一个实施例中的平台的另一个正视图，该平台没有顶部、风机或系泊系统。

图7示出了在本发明的实施例中的变截面柱平台的等距视图，该平台没有上部组块、风机或系泊系统。这是本发明的另一个实施例，该平台具有变截面柱，底部截面积小、柱顶部截面积大。

图8示出了本发明的另一个实施例，该实施例的第一立柱具有与竖直轴线成小于30度的倾斜角。另外两个立柱向第一立柱倾斜，并在第一立柱顶部或靠近第一立柱顶部与第一立柱连接。在本实施例中，浮体平台为不对称结构，允许塔架在平台中的偏心位置。它还可以更轻松地安装非常高的塔架和风机。

图9示出了具有垂直部分和倾斜部分的浮体平台立柱，这是本发明的另一个实施例。它在浮筒顶部和吃水的1/2和吃水的3/2之间的位置之间有垂直立柱。倾斜立柱从垂直立柱末端开始向平台中心汇合，与其他倾斜立柱相连。

在一个实施例中，本发明的浮体平台在中心具有用于定位的垂直张紧线。

本发明还提供一种浮体平台的安装方法。在一个实施例中，平台的安装方法具有用于一根或多根立柱上的线的在线系泊张紧器。在一个实施例，浮动平台具有3个立柱，平台的系泊系统包含3个立柱中2个立柱上带有H链接的系泊线(链、链/线或链/绳)。最后一根立柱上的系泊绳包含一个在线张紧器，可用于张紧系泊绳。可以不需要有导缆器、系泊绞盘或链千斤顶。

图10显示了安装在浮体平台上具有系泊连接器的第一根系泊缆绳。

图11显示了安装在浮体平台上具有系泊连接器的第二根系泊缆绳。

图12显示了安装在浮体平台上的第三根系泊缆绳，该第三根系泊缆绳具有特殊的在线系泊张紧器或类似的系泊连接器。

图13示出了本发明的另一个实施例，其具有超过立柱截面宽度的浮筒截面。换言之，浮筒宽度在几何上与立柱截面形状无关。

图14示出了在本发明平台上安装风机的方法。为方便起重设备进入，不安装或拆除浮筒的一部分。风机安装好后，放回浮筒剩余的一部分。

图15显示了在本发明的一个实施例中用于平台的双轮导缆器。

图21和22显示了本发明的另一个实施例，该实施例具有可移动的配重，该配重通过链条、钢绳或其他装置悬挂在船体以外的立柱下方。在该实施例中，系泊缆绳41穿过导缆器42并与悬挂配重43连接。为了清楚起见，图中没有系泊系统或风机。在图21中，悬挂配重43处于操作状态。在图22中，悬挂配重处于运输状态；为清楚起见，浮筒的一部分被移除。

本发明提供了一种浮体平台。在一个实施例中，浮体平台包括：(a)至少3个立柱(23)，其中所述至少3个立柱中的每个立柱包括上端和下端；(b)至少3个浮筒(24)，其中所述至少3个浮筒中的每一个包括左端和右端；其中，所述至少3个立柱中的每个立柱在所述上端与所述至少3个立柱中相邻的两个立柱连接，以会聚并形成用于支撑上部组块的表面，所述至少3个浮筒中的每个浮筒水平放置，所述左端和右端分别连接到所述至少3个立柱的两个相邻立柱的下端以形成封闭的船体结构，所述至少3个立柱中的一个或多个立柱向内倾斜或倾斜。

在一个实施例中，所述至少3个立柱中的一个立柱与垂直轴成锐角倾斜。

在一个实施例中，所述至少3个立柱中的每个立柱在所述上端与两个相邻立柱连接。

在一个实施例中，所述至少3个立柱或3个浮筒中的一个或多个具有基本上为矩形的横截面。

在一个实施例中，所述至少3个浮筒中的一个或多个是圆形的。

在一个实施例中，所述至少3个立柱中的一个或多个是圆形的。

本发明的立柱的形状是为减少涡流引起的运动(VIM)。在一个实施例中，所述至少3个柱中的一个或多个为三角形。

在一个实施例中，所述至少3个浮筒中的一个或多个是三角形的。

在一个实施例中，所述锐角为30、50或70度。

在一个实施例中，所述浮体平台进一步包括竖直张紧的缆绳。

本发明的立柱可以是为提高平台稳定性的形状。在一个实施例中，所述至少3个柱中的一个或多个为变截面柱(33)，所述变截面柱(33)在所述下端具有小截面积，而在所述上端具有大截面积。

在一个实施例中，所述至少3个立柱中的一个或多个是变截面柱(33)，所述变截面柱(33)的所述下端截面积大，所述上端截面积小。

在一个实施例中，所述至少3个浮筒或立柱由混凝土、钢或两者的组合组成的材料制成。

在一个实施例中，所述至少3个立柱之一从垂直轴倾斜30度以内。

在一个实施例中，所述至少3个立柱中的一个或多个包括垂直部分(13)和倾斜部分(23)。

在一个实施例中，所述浮体平台包括3个立柱。

在一个实施例中，所述浮体平台包括4个立柱。

本发明的浮筒可以设计成优化浮式平台的自然周期以适应其用途。在一个实施例中，浮筒宽度在几何上与立柱截面形状无关。在另一个实施例中，所述至少3个浮筒中的一个或多个具有超过立柱的宽度。由于增加了浮筒尺寸，这允许增加更多的质量，从而改变平台的自然周期并提高平台的性能。

在一个实施例中，所述至少3个浮筒中的所述一个或多个具有可以被移除。

在一个实施例中，所述浮体平台还包括双轮导缆器(29)。

本发明还提供了一种安装本发明的浮体平台的方法。在一个实施例中，安装所述浮体平台的方法包括以下步骤：(a)提供包括系泊缆绳和连接装置的系泊系统；(b)除最后一个立柱之外，在所述至少3个立柱中的每一个立柱之上安装所述连接装置；(c)将步骤(b)中安装有连接装置的所有所述立柱与所述系泊缆绳逐一系泊；(d)在所述最后一个立柱上安装缆绳张紧装置，并将所有所述系泊缆绳张紧至所需张力。

在一个实施例中，所述方法用于包括3个立柱的浮体平台。

在一个实施例中，所述方法用于包括4个立柱的浮体平台。

本发明还提供了一种在本发明的所述浮体平台上安装风机或小占地面积的上部组块的方法。为方便接驳起重设备，不安装或拆除浮筒的一部分。安装风机后，放回浮筒剩余的一部分。起重能力受制于起吊角度和高度。本方法可以允许起重设备增加吊角高度，也能够减少对起重设备的要求。本方法适用于所有中心定位的塔筒或者上部组块。

在一个实施例中，所述方法包括以下步骤：(a)构造所述浮体平台，其中所述至少3个浮筒中的一个或多个是具有可移除部分的浮筒；(b)移除所述具有可移除部分的浮筒的所述可移除部分；(c)将起重设备接驳至浮体平台中心；(d)将所述风机或小占地面积的上部组块提升放置到所述表面上以提供支撑；(e)移除所述起重设备，并将所述具有可移除部分的浮筒的所述可移除部分放置原位。

在一个实施例中，本发明的安装方法用于具有3个立柱的浮体平台。

在一个实施例中，本发明的安装方法用于具有4个立柱的浮体平台。

在一个实施例中，所述浮体平台还包括一个或多个悬挂在立柱(23)下方的可移动配重(43)。

本领域技术人员将能理解本说明书中的具体示例仅用于说明目的并不应限制本发明的范围，本发明的范围是由其后的权利要求所限定。

应当注意，与“包含”、“含有”或“其特征在于”同义的过渡性术语“包括”是包容性的或开放式的，并且不排除附加的、未列举的元素或方法步骤。

Claims (15)

1.一种浮体平台，包括：

a.至少3个立柱(23)，所述至少3个立柱中的每个立柱包括一个上端和一个下端；

b.至少3个浮筒(24)，所述至少3个浮筒中的每一个浮筒包括一个左端和一个右端；

其中，所述至少3个立柱中的每个立柱与所述至少3根立柱中相邻的两根立柱在所述上端连接并会聚形成用于支撑一个上部组块的一个表面，所述至少3个浮筒中的每个水平放置，在所述左端和所述右端分别连接到所述至少3个立柱的两个相邻立柱的所述下端，以形成封闭的船体结构，所述至少3个立柱中的一个或多个向内倾斜或倾斜。

2.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述至少3个立柱的每个立柱分别与相邻的两个立柱在所述上端重合连接。

3.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述至少3个立柱或3个浮筒中的一个或多个是具有大致矩形、圆形或三角形形状横截面的立柱或浮筒。

4.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述浮体平台还包括竖直张紧的缆绳。

5.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述至少3个立柱中的一个或多个为变截面柱(33)；所述变截面柱包括：

a.所述下端截面积小，所述上端截面积大；或

b.所述下端截面积大，所述上端截面积小。

6.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述至少三个浮筒或立柱由混凝土、钢或两者的组合的材料制成。

7.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述至少3个立柱中的一个是从竖直轴线以锐角倾斜的立柱。

8.根据权利要求7所述的浮体平台，其特征在于，所述锐角为30、50或70度。

9.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述至少3个立柱中的一个或多个包括垂直部分(13)和倾斜部分(23)。

10.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述浮体平台包括3或4个立柱。

11.根据权利要求1所述的浮体，其特征在于，所述至少3个浮筒中的一个或多个浮筒的宽度超过所述至少3个立柱中任何一个立柱的宽度。

12.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述至少3个浮筒中的一个或多个是具有可移除部分的浮筒。

13.根据权利要求1所述的浮体平台，其特征在于，所述浮体平台还包括一个或多个悬挂在立柱(23)下方的可移动配重(43)。

14.一个安装权利要求1所述浮体平台的方法，包括以下步骤：

a.提供包括系泊缆绳和连接装置的系泊系统；

b.除了最后一个立柱外，在所述至少3个立柱的每一个立柱上安装一个所述连接装置；

c.将步骤(b)中安装有连接装置的所有所述立柱与所述系泊缆绳逐一系泊；和

d.在所述最后一个立柱上安装一个缆绳张紧装置并将所有所述缆绳张紧至所需张力。

15.一个在权利要求1所述浮体平台上安装风机或小占地面积上部组块的方法，包括以下步骤：

a.建造所述浮动平台，所述至少3个浮筒(24)中一个浮筒具有一个未就位部分；

b.向平台中心接驳起重设备；

c.吊升所述风机或小占地面积上部组块至所述用于支撑上部组块的表面上；和

d.移除所述起重设备，并将所述未就位部分放置到位。

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