CN1876482A - 多柱桁架式单柱平台系统 - Google Patents

Abstract

一种多柱桁架式单柱平台系统，用于海洋工程技术领域。本发明包括：顶部模块、硬舱、桁架结构、软舱、系泊系统，顶部模块与硬舱上部相连，硬舱下部与桁架结构相连，桁架结构下部再与软舱相连，系泊系统与平台主体相连，所述的硬舱包括：小圆柱体、侧板、水平连接单元、导缆器，小圆柱体由水平连接单元相连，侧板围绕七个小圆柱的外部组合边界与主体相连，导缆器与硬舱下部外侧相连。本发明吸收和融合传统单柱平台、桁架式单柱平台以及多柱式单柱平台的设计特点，使其在具有前面三代单柱式平台良好的运动性能的基础上，进一步改善水动力性能、降低建造难度和成本。

Description

多柱桁架式单柱平台系统

技术领域

本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的系统，具体地说，是一种多柱桁架式单柱(SPAR)平台系统。

背景技术

石油作为目前世界能源供给的主要来源，已成为推动国家经济发展的重要战略资源。近年来，海洋油气产量的增长已成为我国自产油气增量的主要来源。随着人类开发海洋油气规模的不断扩大，浅海油气资源的开发已日渐饱和。海洋油气的勘探开发由浅海向深海发展已成必然趋势。单柱式平台可以显著降低荷载，优化结构设计，降低制造成本，与其他深海平台相比，其锚系投资成本降低一半左右，便于安装和重复使用。目前国外正在使用的单柱式平台主要有三代，分别是：传统单柱平台、桁架式单柱平台和多柱式单柱平台。

经对现有技术的文献检索发现，《SPAR平台的发展趋势及其关键技术》(张帆，杨建民，李润培.中国海洋平台，20(2)：6-11.2005.)一文中提到：“传统SPAR的主体是一个大直径、大吃水的具有规则外形的浮式柱状结构。水线以下部分为密封空心体，以提供浮力，称为浮力舱，舱底部一般装压载水或用以储油，中部由锚链呈悬链线状锚泊于海底。……与传统SPAR相比，桁架式SPAR的最大优势在于其建造时对钢材的用量大大降低，从而能有效的控制建造费用，因此得到广泛的应用。桁架式SPAR的设计概念是应用桁架结构代替传统SPAR柱体的中部结构(Midsection)。……多柱式SPAR的最大优点在于，同现有的SPAR平台相比，它降低了建造难度，经济性较好。这种新型SPAR平台的壳体由一束圆柱体组成，称为Cell(柱体)，由很多处在它们空隙间的水平的和垂直的结构单元连接起来。”传统单柱平台的中体部分在某些海域会受到较强的流产生的载荷，并使得锚链上的载荷也相应较大，这一问题在多柱式单柱平台上也存在，同时伴随涡激振动的影响。而传统单柱平台和桁架式单柱平台的主体部分都包含大直径的圆柱体，建造难度和成本都很高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有单柱式平台的不足和缺陷，提供一种新型的深海油气开采的多柱桁架式单柱平台系统，吸收和融合传统单柱平台、桁架式单柱平台以及多柱式单柱平台的设计特点，使其在具有前面三代单柱式平台良好的运动性能的基础上，进一步改善水动力性能、降低建造难度和成本。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：顶部模块、硬舱、桁架结构、软舱、系泊系统。连接关系为：顶部模块与硬舱上部相连，硬舱下部与桁架结构相连，桁架结构下部再与软舱相连。系泊系统与平台主体相连。

所述的顶部模块为一个多层甲板结构。

所述的硬舱包括：小圆柱体、侧板、水平连接单元、导缆器。小圆柱体由水平连接单元相连，侧板围绕七个小圆柱的外部组合边界与主体相连。导缆器与硬舱下部外侧相连。

所述的桁架结构包括：无内倾立腿、水平撑杆、斜杆、垂荡板。无内倾立腿、水平撑杆、斜杆相互连接构成桁架，垂荡板水平连接于空间桁架结构的不同位置上，沿垂向将桁架结构分为四个相同高度的间档。

所述的软舱包括内部压载物和舱体。

所述的系泊系统包括：张紧器、组合系泊缆、锚基。组合系泊缆的两头分别与张紧器和锚基相连。

本发明的有益效果是：提供了一种深海油气资源开发的多柱桁架式单柱式平台系统，其垂向刚度主要来自于它的水线面面积，系泊系统的垂向刚度与静水压力引起的刚度相比可以忽略不计，由于采用桁架式单柱式平台的垂荡板，多柱桁架式单柱式的垂荡附加质量可以达到令人满意的量级。而桁架式的结构相对于传统单柱式可以大量节省钢材的用量，同时在海流比较严重的海域，更便于海流的通过，减小了水平拖曳力，从而减小了锚链受力以及平台运动。多柱式的结构，相比于传统单柱式和桁架式单柱式的大直径圆柱体，在建造难度和成本上都有明显的降低。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明硬舱示意图

图3为本发明垂荡板示意图

图4为本发明软舱示意图

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明所述的多柱桁架式单柱式平台系统包括：顶部模块1、硬舱2、桁架结构3、软舱4、系泊系统5。连接关系为：顶部模块1与硬舱2上部相连，硬舱2下部与桁架结构3相连，桁架结构3下部再与软舱4相连。系泊系统5与平台主体相连。

所述的顶部模块1为一个多层甲板结构。

所述的硬舱2包括：小圆柱体6、侧板7、水平连接单元8、导缆器9。小圆柱体6由水平连接单元8相连，侧板7围绕七个小圆柱的外部组合边界与主体相连。导缆器9与硬舱2下部外侧相连。

所述的桁架结构3包括：无内倾立腿10、水平撑杆11、斜杆12、垂荡板13。无内倾立腿10、水平撑杆11、斜杆12相互连接构成桁架，垂荡板13水平连接于空间桁架结构3的不同位置上，沿垂向将桁架结构3分为四个相同高度的间档。

所述的软舱4包括内部压载物14和舱体15。

所述的系泊系统5包括：张紧器16、组合系泊缆17、锚基18。组合系泊缆17的两头分别与张紧器16和锚基18相连。

本发明顶部模块1设置采、炼油等装置用来进行油气生产、维修、产品处理或其它作业。顶部模块1由六根甲板桩腿支撑于硬舱2上部。硬舱2由七个小圆柱体6通过水平连接单元8相连组成，提供整个平台的浮力。其内部设置有调节压载舱(通过压载水实现)，调节平台吃水和浮态，压载水通过泵调配。桁架结构3提供硬舱2和软舱4间的空间结构支撑，通过六根无内倾立腿10连接硬舱2底部和软舱4，垂荡板13水平设置于桁架结构3的内部，将桁架结构3分为不同的间档，斜杆12支撑于不同间档的立腿之间。在平台运动时，垂荡板13带动其间的水一起运动，从而提供垂向运动模态的阻尼和附加质量。平台的水平位置和运动由系泊系统5控制，九根组合系泊缆17采用组群式的结构，分为三组，每组三根。组合系泊缆17的一端预先与海底的锚基18连接好，当平台壳体就位后，先通过设置于硬舱2下部侧边的导缆器9与平台主体连接，然后另一端与硬舱2顶部的张紧器16相连，通过张紧器16调节组合系泊缆17的预张力，使其水平刚度达到设计要求。软舱4为板式钢结构，为从运输船上卸下平台和水平湿拖航提供浮力，在平台安装及工作状态下提供压载，内部压载物14为磁铁矿。

Claims (6)

1、一种多柱桁架式单柱平台系统，包括：顶部模块(1)、硬舱(2)、桁架结构(3)、软舱(4)、系泊系统(5)，其特征在于，顶部模块(1)与硬舱(2)上部相连，硬舱(2)下部与桁架结构(3)相连，桁架结构(3)下部再与软舱(4)相连，系泊系统(5)与平台主体相连，所述的硬舱(2)包括：小圆柱体(6)、侧板(7)、水平连接单元(8)、导缆器(9)，小圆柱体(6)由水平连接单元(8)相连，侧板(7)围绕七个小圆柱的外部组合边界与主体相连，导缆器(9)与硬舱(2)下部外侧相连。

2、根据权利要求1所述的多柱桁架式单柱平台系统，其特征是，所述的桁架结构(3)包括：无内倾立腿(10)、水平撑杆(11)、斜杆(12)、垂荡板(13)，无内倾立腿(10)、水平撑杆(11)、斜杆(12)相互连接构成桁架，垂荡板(13)水平连接于空间桁架结构(3)上，沿垂向将桁架结构(3)分为四个相同高度的间档。

3、根据权利要求2所述的多柱桁架式单柱平台系统，其特征是，所述的垂荡板(13)为六角形结构。

4、根据权利要求2所述的多柱桁架式单柱平台系统，其特征是，所述的桁架结构(3)提供硬舱(2)和软舱(4)间的空间结构支撑，通过六根无内倾立腿(10)连接硬舱(2)底部和软舱(4)。

5、根据权利要求2所述的多柱桁架式单柱平台系统，其特征是，斜杆(12)支撑于桁架结构(3)间档的无内倾立腿(10)之间。

6、根据权利要求1所述的多柱桁架式单柱平台系统，其特征是，所述的软舱(4)为板式钢结构。

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