CN218757378U - 一种用于深水环境的导管架平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于深水环境的导管架平台，属于海洋油气开发技术领域，其导管架包括四根主腿、两个正立面框架、左右侧立面框架、浮动式下水桁架、多个水平层框架和可调式防沉板。每个正立面框架在顶部设有两根辅腿，每根辅腿与相邻主腿之间通过两个对角支撑相连，两根辅腿之间通过一个X形支撑相连，这样就组成了八腿变四腿转换结构。导管架顶部采用转换结构，使导管架在水面附近承受最小的波流力，能够有效抵抗恶劣的环境条件；独立的浮动式下水桁架既保证了导管架在安装工况下的稳定性，又简化了导管架在服役状态下的整体传力，有利于导管架整体减重；可调节防沉板能够适应海底不平整海床，增加了导管架座底抗倾覆和抗滑移稳定性。

Description

一种用于深水环境的导管架平台

技术领域

本实用新型涉及海洋油气开发技术领域，尤其涉及一种用于深水环境的导管架平台。

背景技术

我国海上油气勘探开发面临的水深环境通常为水深200米以内的常规海域。近年来，随着我国南海海上油气勘探开发逐步走向深水，陆续发现一批200～400米水深的油气田，通常将水深超过200米的海域称为海洋深水环境，将水深超过300米的海域称为海洋超深水环境。

导管架平台在水深200米以内的海域，凭借其卓越的结构安全性和经济性，有着非常广泛的应用。在200～400米水深的深水或超深水海域，相比浮式平台，导管架平台仍是一种更具竞争力的平台模式，但相比常规海域，导管架平台面临极大的挑战。超深水导管架平台的设计，一方面需要克服恶劣的环境条件和复杂的地质条件，在保证平台功能的前提下具有足够的服役安全性和可靠性，而这往往导致导管架具有很大的重量；另一方面，还需要适应国内建造安装资源能力的限制，并满足经济性开发的需求，这就要求尽可能控制导管架重量。现有的常规海域导管架平台技术，无法满足应用在深水尤其是超深水海域下安全性与经济性的双重要求，严重制约了我国海洋油气资源的经济高效开发。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于深水环境的导管架平台，用以解决现有的常规海域导管架平台不能适用于海洋深水环境，尤其是超深水环境的问题，进而为我国南海200米～400米水深油气田开发提供有效技术解决方案。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种用于深水环境的导管架平台，其包括导管架、组块、隔水导管和水下裙桩，其中，所述组块设于所述导管架上部，所述水下裙桩设于海床上，所述导管架下部与所述水下裙桩连接，所述导管架对所述隔水导管实现支撑；

所述导管架为桁架结构，包括四根主腿、位于导管架前后两侧的两个正立面框架、位于导管架右侧的右侧立面框架、位于导管架左侧的左侧立面框架、多个水平层框架和裙桩套筒；

所述四根主腿位于导管架四角，相邻主腿之间通过前后两个正立面框架或右侧立面框架或左侧立面框架交替相连；每根所述主腿的底部均设有一组裙桩套筒，导管架通过裙桩套筒与贯入海底的水下裙桩固定在海床上；

每个所述正立面框架在顶部设有两根辅腿，所述辅腿穿过第一和第二水平层框架，每根辅腿与相邻主腿之间通过两个对角支撑相连，所述对角支撑设于第一与第二或第二与第三水平层框架之间，两根辅腿之间通过一个X形支撑相连，所述X形支撑设于第一与第二水平层框架之间；

四根主腿和四根辅腿顶部支撑八腿的组块；在一个正立面框架的顶部，两根辅腿及二者之间的X形支撑、两根主腿及其与相邻辅腿之间的对角支撑组成八腿变四腿转换结构。

本申请的另一些技术方案中，所述导管架还包括浮动式下水桁架，所述浮动式下水桁架整体位于导管架的左半侧，从另一方位看位于导管架的中部。

所述浮动式下水桁架包括四根下水腿、两个正立面下水框架、两个侧立面下水框架和多个下水桁架水平层框架，其中，所述正立面下水框架设于浮动式下水桁架的前后两侧，在相邻两层下水桁架水平层框架之间通过V形支撑、对角支撑或X形支撑连接左右两根下水腿；所述侧立面下水框架设于浮动式下水桁架的左右两侧，在相邻两层下水桁架水平层框架之间通过对角支撑或X形支撑连接两根下水腿；所述四根下水腿之内的框架为下水桁架水平层框架，之外的框架为水平层框架；下水腿与主腿之间通过斜支撑相连，位于中部的两根下水腿各通过一根竖向撑杆连接相邻的主立面水平杆中部；浮动式下水桁架与导管架主体之间在水平层框架内通过杆件相连，与立面框架之间保持了相对独立性。

本申请的又一些技术方案中，所述下水桁架水平层框架设有立面X形支撑面外撑杆，用于对位于导管架中下部的四个立面上的大跨度X形支撑提供面外支撑。

本申请的再一些技术方案中，所述导管架还包括可调式防沉板，所述可调式防沉板设于导管架底部的四个角上。所述可调式防沉板通过连接短节挂在导管架底水平层框架之下；可调式防沉板距离底水平层框架的高度可调节，平面角度可调节。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型提供的导管架平台，在导管架顶部采用了最小化水线面的八腿变四腿转换结构，使导管架在水面附近承受最小的波流力，能够有效抵抗恶劣的环境条件。

2、本实用新型提供的导管架平台，采用了浮动式的下水桁架，相对独立的下水桁架结构既保证了导管架在安装工况下的稳定性，又简化了导管架在服役状态下的整体传力，有利于导管架的整体减重。

3、本实用新型提供的导管架平台，利用下水桁架的水平层框架对隔水导管提供支撑，在不增加导管架水平层数量的前提下，可以有效加密对隔水导管的支撑保护，保障了在深水或超深水环境下钻采作业的安全性。

4、本实用新型提供的导管架平台，依托下水桁架的水平层框架对导管架中下部的立面大跨度X形支撑提供面外支撑，增强了导管架整体刚度和稳定性，进而可以减少导管架水平层数量，结构框架简单高效，有效减轻了导管架重量。

5、本实用新型提供的导管架平台，采用可调式防沉板，可调式防沉板通过连接短节挂在导管架底水平层下，防沉板距底水平层的高度可调节，防沉板平面角度可调节，能够适应海底不平整海床，增加了导管架座底抗倾覆和抗滑移稳定性。

6、本实用新型填补了我国200至400米水深海域导管架平台的空白，有效支持我国南海油气田的经济高效开发，对我国海洋油气资源开发具有重要意义。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请导管架平台一种实施例的一侧面结构示意图；

图2为本申请导管架平台一种实施例的另一侧面结构示意图；

图3为本申请的导管架一种实施例的一侧面结构示意图；

图4为本申请的导管架一种实施例的另一侧面结构示意图；

图5为本申请的正立面框架一种实施例的一侧面结构示意图；

图6为本申请的右侧立面框架一种实施例的一侧面结构示意图；

图7为本申请的左侧立面框架一种实施例的一侧面结构示意图；

图8为本申请的浮动式下水桁架一种实施例的一侧面结构示意图；

图9为本申请的正立面下水框架一种实施例的一侧面结构示意图；

图10为本申请的侧立面下水框架一种实施例的一侧面结构示意图；

图11为本申请的下水桁架水平层框架和水平层框架一种实施例的结构示意图；

图12为本申请的外撑杆和隔水导管一种实施例的结构示意图；

图13为本申请的可调式防沉板一种实施例的示意图。

附图中各标记表示如下：

1、导管架；2、组块；3、隔水导管；4、水下裙桩；

5、主腿；6、正立面框架；7、右侧立面框架；8、左侧立面框架；

9、浮动式下水桁架；10、水平层框架；11、裙桩套筒；12、可调式防沉板；

13、辅腿；14、对角支撑；15、X形支撑；

16、下水腿；17、正立面下水框架；18、侧立面下水框架；19、下水桁架水平层框架；

20、外撑杆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1和图2所示，一种用于深水环境的导管架平台，其包括导管架1、组块2、隔水导管3和水下裙桩4，其中，组块2设于导管架1上部，水下裙桩4设于海床上，导管架1下部与水下裙桩4连接，导管架1对隔水导管3实现支撑。这里的深水环境指的是水深超过200米的海域，包括水深超过300米的超深水环境的海域。这里的隔水导管3也可以称为“隔水套管3”，两者具有相同的含义。

如图3至图7所示，导管架1为钢制桁架结构。如图3所示，导管架1包括四根主腿5、位于导管架前后两侧的两个正立面框架6、位于导管架右侧的右侧立面框架7、位于导管架左侧的左侧立面框架8、多个水平层框架10和裙桩套筒11。这里的前后侧、左右侧是一个相对的概念，不应做僵化的理解，在一个观察的角度上为前后侧的结构，在另一个角度观察也可能被视为左右侧的结构，所以本申请对前、后、左和右的定义仅仅是为了理解本申请的相对方位，不应视为对本申请的具体限定。本申请其他地方出现的“前后左右”也应作此理解。同时，在理解多个水平层框架10的时候，可以将最靠近海平面的一层定义为第一(层)水平层框架10，然后依序定义第二(层)水平层框架10、第三水平层框架10等。

如图3至7所示，四根主腿5位于导管架1四角，相邻主腿5之间通过前后两个正立面框架6或右侧立面框架7或左侧立面框架8交替相连。每根主腿5的底部均设有一组裙桩套筒11，导管架1通过裙桩套筒11与贯入海底的水下裙桩4固定在海床上。在一些实施例中，主腿5在导管架1底部由倾斜状态变为垂直状态，以便于与裙桩套筒11进行焊接连接。裙桩套筒11与水下裙桩4之间通过灌浆进行连接。导管架1底部两个水平层框架10之间的距离根据裙桩套筒11与水下裙桩4之间的灌浆连接强度确定。

如图5所示，每个正立面框架6在顶部设有两根辅腿13，所述辅腿13穿过第一和第二水平层框架10，每根辅腿13与相邻主腿5之间通过两个对角支撑14相连，所述对角支撑14设于第一与第二或第二与第三水平层框架10之间，两根辅腿13之间通过一个X形支撑15相连，所述X形支撑15设于第一与第二水平层框架10之间。

四根主腿5和四根辅腿13顶部支撑八腿的组块2。在一个正立面框架6的顶部，两根辅腿13及二者之间的X形支撑15、两根主腿5及其与相邻辅腿13之间的对角支撑14组成八腿变四腿转换结构。该八腿变四腿转换结构采用了最少的支撑杆件实现了自八腿组块2向四腿导管架1的荷载转移，使导管架1具有最小化的水线面结构，在水面附近承受最小的波流力，进而能够有效抵抗恶劣的环境条件。

如图5所示，正立面框架6在第三与第五水平层框架10之间设置有一个跃层布置的X形支撑15；在第五至第八水平层框架10之间，相邻水平层框架10之间均设有一个大跨度X形支撑15；在第八与第九水平层框架10之间，设有至少四个X形支撑15。

如图6所示，右侧立面框架7在第一至第八水平层框架10之间，相邻水平层框架10之间均设有一个X形支撑15；在第八与第九水平层框架10之间，设有至少四个X形支撑15。

如图7所示，所述左侧立面框架8在第一至第八水平层框架10之间，相邻水平层框架10之间均设有一个X形支撑15。

如图3和图4所示，在一些实施例中，所述导管架1还包括浮动式下水桁架9，所述浮动式下水桁架9整体位于导管架1的左半侧，从另一方位看位于导管架的中部。

如图8至图10所示，所述浮动式下水桁架9包括四根下水腿16、两个正立面下水框架17、两个侧立面下水框架18和多个下水桁架水平层框架19，其中，

如图9所示，所述正立面下水框架17设于浮动式下水桁架9的前后两侧，在相邻两层下水桁架水平层框架19之间通过V形支撑、对角支撑或X形支撑连接左右两根下水腿16。在装船、拖航、下水等安装工况下，导管架1通过左侧的下水腿16坐在驳船滑道上，为增强左侧下水腿16的强度，在对角支撑中部向左侧下水腿16设置水平支撑和斜支撑；在X形支撑中部向左侧下水腿16设置水平支撑。

如图10所示，所述侧立面下水框架18设于浮动式下水桁架9的左右两侧，在相邻两层下水桁架水平层框架19之间通过对角支撑或X形支撑连接两根下水腿16。

如图11所示，所述四根下水腿16之内的框架为下水桁架水平层框架19，之外的框架为水平层框架10。

如图11所示，下水腿16与主腿5之间通过斜支撑相连，位于中部的两根下水腿16各通过一根竖向撑杆连接相邻的主立面水平杆中部。如图11所示，浮动式下水桁架9与导管架1主体之间在水平层框架10内通过杆件相连，与立面框架之间保持了相对独立性。相对独立于导管架1主体的浮动式下水桁架9既保证了导管架1在安装工况下的稳定性，又简化了导管架1在服役状态下的整体传力，有利于导管架1的整体减重。

如图7所示，在一些实施例中，所述左侧立面框架8相邻水平层框架10之间各X形支撑15均不与浮动式下水桁架9相连。在左侧立面框架8内，两根主腿5与相邻的下水腿16之间在各水平层框架所在位置通过水平撑杆相连；在下水腿16顶部通过两个斜支撑与相邻主腿5相连；在下水腿16底部通过一个X形支撑15与相邻主腿5相连。

如图12所示，所述下水桁架水平层框架19对隔水导管3提供支撑。

如图12所示，所述下水桁架水平层框架19设有立面X形支撑面外撑杆20，支撑面外撑杆20用于对位于导管架1中下部的四个立面上的大跨度X形支撑15提供面外支撑。

如图11和图12所示，利用下水桁架水平层框架19对隔水导管3提供支撑，在不增加水平层框架10的数量的前提下，可仅在浮动式下水桁架9之内额外设置下水桁架水平层框架19，从而加密对隔水导管3的支撑保护，保障了在超深水环境下钻采作业的安全性。同时，还可依托下水桁架水平层框架19设置立面X形支撑面外撑杆20，对位于导管架中下部的四个立面上的大跨度X形支撑15提供面外支撑，有效增强了X形支撑15的整体刚度和稳定性，从而可以拉大相邻水平层框架10之间的跨度，进而减少水平层框架10的数量，整个结构框架简单高效，有效减轻了导管架1重量。

如图3、4和图13所示，在一些实施例中，所述导管架1还包括可调式防沉板12，所述可调式防沉板12设于导管架1底部的四个角上。如图13所示，所述可调式防沉板12通过连接短节挂在导管架1底水平层框架10之下。可调式防沉板12距离底水平层框架10的高度可调节，平面角度可调节。在导管架1拖航出海前，根据海底地形地貌探查结果确定各连接短节的高度，可以适应海底不平整海床和沙坡沙脊地貌，而无需对海床面进行平整度处理。此外，可调式防沉板12增大了导管架1与海床的接触面积，增加了导管架1座底后的抗倾覆和抗滑移稳定性，提高了座底工况安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于深水环境的导管架平台，其特征在于，包括导管架、组块、隔水导管和水下裙桩，其中，所述组块设于所述导管架上部，所述水下裙桩设于海床上，所述导管架下部与所述水下裙桩连接，所述导管架对所述隔水导管实现支撑；

所述导管架为桁架结构，包括四根主腿、位于导管架前后两侧的两个正立面框架、位于导管架右侧的右侧立面框架、位于导管架左侧的左侧立面框架、多个水平层框架和裙桩套筒；

所述四根主腿位于导管架四角，相邻主腿之间通过前后两个正立面框架或右侧立面框架或左侧立面框架交替相连；每根所述主腿的底部均设有一组裙桩套筒，导管架通过裙桩套筒与贯入海底的水下裙桩固定在海床上；

每个所述正立面框架在顶部设有两根辅腿，所述辅腿穿过第一和第二水平层框架，每根辅腿与相邻主腿之间通过两个对角支撑相连，所述对角支撑设于第一与第二或第二与第三水平层框架之间，两根辅腿之间通过一个X形支撑相连，所述X形支撑设于第一与第二水平层框架之间；

四根主腿和四根辅腿顶部支撑八腿的组块；在一个正立面框架的顶部，两根辅腿及二者之间的X形支撑、两根主腿及其与相邻辅腿之间的对角支撑组成八腿变四腿转换结构。

2.根据权利要求1所述的导管架平台，其特征在于，所述正立面框架在第三与第五水平层框架之间设置有一个跃层布置的X形支撑；在第五至第八水平层框架之间，相邻水平层框架之间均设有一个大跨度X形支撑；在第八与第九水平层框架之间，设有至少四个X形支撑；

所述右侧立面框架在第一至第八水平层框架之间，相邻水平层框架之间均设有一个X形支撑；在第八与第九水平层框架之间，设有至少四个X形支撑；

所述左侧立面框架在第一至第八水平层框架之间，相邻水平层框架之间均设有一个X形支撑。

3.根据权利要求1所述的导管架平台，其特征在于，所述主腿在导管架底部由倾斜状态变为垂直状态，以便于与裙桩套筒进行焊接连接；裙桩套筒与水下裙桩之间通过灌浆进行连接；导管架底部两个水平层框架之间的距离根据裙桩套筒与水下裙桩之间的灌浆连接强度确定。

4.根据权利要求1所述的导管架平台，其特征在于，所述导管架还包括浮动式下水桁架，所述浮动式下水桁架整体位于导管架的左半侧，从另一方位看位于导管架的中部。

5.根据权利要求4所述的导管架平台，其特征在于，所述浮动式下水桁架包括四根下水腿、两个正立面下水框架、两个侧立面下水框架和多个下水桁架水平层框架，其中，

所述正立面下水框架设于浮动式下水桁架的前后两侧，在相邻两层下水桁架水平层框架之间通过V形支撑、对角支撑或X形支撑连接左右两根下水腿；

所述侧立面下水框架设于浮动式下水桁架的左右两侧，在相邻两层下水桁架水平层框架之间通过对角支撑或X形支撑连接两根下水腿；

所述四根下水腿之内的框架为下水桁架水平层框架，之外的框架为水平层框架；

下水腿与主腿之间通过斜支撑相连，位于中部的两根下水腿各通过一根竖向撑杆连接相邻的主立面水平杆中部；

浮动式下水桁架与导管架主体之间在水平层框架内通过杆件相连，与立面框架之间保持了相对独立性。

6.根据权利要求2或4所述的导管架平台，其特征在于，所述左侧立面框架相邻水平层框架之间各X形支撑均不与浮动式下水桁架相连；在左侧立面框架内，两根主腿与相邻的下水腿之间在各水平层框架所在位置通过水平撑杆相连；在下水腿顶部通过两个斜支撑与相邻主腿相连；在下水腿底部通过一个X形支撑与相邻主腿相连。

7.根据权利要求5所述的导管架平台，其特征在于，所述下水桁架水平层框架对隔水导管提供支撑。

8.根据权利要求5或7所述的导管架平台，其特征在于，所述下水桁架水平层框架设有立面X形支撑面外撑杆，用于对位于导管架中下部的四个立面上的大跨度X形支撑提供面外支撑。

9.根据权利要求1所述的导管架平台，其特征在于，所述导管架还包括可调式防沉板，所述可调式防沉板设于导管架底部的四个角上。

10.根据权利要求9所述的导管架平台，其特征在于，所述可调式防沉板通过连接短节挂在导管架底水平层框架之下；可调式防沉板距离底水平层框架的高度可调节，平面角度可调节。

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