本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種浮動式海上結(jié)構(gòu)物，更具體地，涉及一種適合在中深水海域作業(yè)的半潛式鉆井平臺。

背景技術(shù)：

眾所周知，石油資源是現(xiàn)代工業(yè)的動力源泉，伴隨著陸地石油資源的日趨貧乏，海洋油氣資源的勘探開發(fā)利用近年來不斷的得到快速發(fā)展，從而導(dǎo)致海洋工程量需求旺盛，特別是隨著海洋工程從淺水逐步的走向中深水，中深水海洋工程設(shè)備如半潛式鉆井平臺、半潛式海洋生活平臺、半潛式海洋起重平臺等海工裝備產(chǎn)品得到世界各大船廠的追捧，競爭激烈。

海洋工程的設(shè)計建造及工藝流程是一項龐大而又非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，同樣中深水半潛式鉆井平臺的設(shè)計建造及工藝流程也存在工序復(fù)雜、船臺工期較長的特點，例如常見的中深水半潛式鉆井平臺由幾十個大系統(tǒng)組成，典型的如：定位系統(tǒng)、壓載系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、艙底水系統(tǒng)、海水冷卻系統(tǒng)、淡水冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、火炬放空系統(tǒng)、鉆井設(shè)備及泥漿循環(huán)系統(tǒng)、大型起重設(shè)備及其吊臂支撐結(jié)構(gòu)等，并且每個大系統(tǒng)往往由數(shù)十甚至數(shù)百個子系統(tǒng)組成。如此繁多的設(shè)備系統(tǒng)在有限的平臺空間進行布置，在設(shè)計建造時，客觀上存在相當(dāng)大的難度，并且在整個設(shè)計建造過程中需要多專業(yè)、多工序、多系統(tǒng)的有效配合協(xié)作才能順利完成。于此同時，中深水半潛式鉆井平臺在油氣巖層所在海域作業(yè)時，往往還要面對惡劣的天氣及海況條件，例如：在英國北海海域，其100年一遇的臺風(fēng)平均風(fēng)速為37米/秒, 200年一遇的臺風(fēng)平均風(fēng)速為40米/秒，有義波高為15米，海水表面最大流速可達2.0米/秒，油氣巖層所在海域的水深往往達到750米左右，鉆井深度也需要達到7500米左右。另外，露天甲板區(qū)域往往還是鉆井設(shè)備運載和船員進行多項施工作業(yè)的場所，因此，如何形成并實現(xiàn)海洋工程在中深水海域油氣巖層的可靠開采作業(yè)、抵御復(fù)雜惡劣的天氣及海況條件的船體性能、露天甲板區(qū)域的大面積存儲支持及大空間設(shè)備布置功能，是海洋工程研發(fā)設(shè)計部門及建造企業(yè)必須要面對的一個實際問題。

還有，通?？梢哉J為半潛式鉆井平臺共有三種總體工況，即：鉆井作業(yè)工況、自航行工況和抗風(fēng)暴自存工況。在海洋油氣開采生產(chǎn)過程中，鉆井作業(yè)工況是半潛式鉆井平臺的主要工況，自航行工況是指半潛式鉆井平臺在完成某一油氣田的鉆井作業(yè)后，因油氣巖層往往分布在不同的海域位置，中深水半潛式鉆井平臺還需要依靠自身（或拖帶）動力轉(zhuǎn)移航行至作業(yè)海域。因此，如何處理解決中深水半潛式鉆井平臺在海洋油氣開采過程中，其拖航及自航阻力過大的問題，同樣也是海洋工程研發(fā)設(shè)計部門及建造企業(yè)必須要面對的又一個實際問題。

在以往情況下，對于半潛式鉆井平臺的設(shè)備設(shè)置、總體布置、船體結(jié)構(gòu)設(shè)計、下船體船型設(shè)計及有害氣體的處理排放等技術(shù)問題的解決，以往常規(guī)的做法是：采用在下船體的左右舷分別設(shè)置一個浮體（浮筒）的技術(shù)方案，來為整體的半潛式鉆井平臺提供所需全部浮力；同時將兩個下浮體大間距的設(shè)置在半潛式鉆井平臺的左右兩側(cè)，其主要目的是為了防止橫搖幅值過大，以保證半潛式鉆井平臺的整體穩(wěn)性；在鉆井作業(yè)工況或抗風(fēng)暴自存工況時，下浮體完全沉沒于海平面以下的海水里，其主要目的是在為半潛式鉆井平臺提供整體浮力的同時，用來防止波浪擾動力及縱搖幅值過大等不利問題的出現(xiàn)；將兩個下浮體的橫向剖面設(shè)計成四角有圓弧的矩形，作用是為了減少半潛式鉆井平臺在自航行（或拖帶航行）工況時的航行阻力及拖曳力；分別在位于半潛式鉆井平臺左右舷的下浮體朝向海底一側(cè)，設(shè)計安裝6-8只全回轉(zhuǎn)推進器（連同其它部件組成動力定位系統(tǒng)），且布置成左右對稱的形式，這些推進器可以在自航行工況時提供航行推進動力，并通過調(diào)整其自身的轉(zhuǎn)動角度及轉(zhuǎn)動速度來控制半潛式鉆井平臺的航向航速，在鉆井作業(yè)工況或抗風(fēng)暴自存工況時，也可以通過調(diào)整其各自的轉(zhuǎn)動角度及轉(zhuǎn)動速度，以使半潛式鉆井平臺始終可靠的動態(tài)定位于作業(yè)海域的指定鉆井位置；在半潛式鉆井平臺主甲板的左右舷分別設(shè)置一個水下機器人工作平臺，用以運載水下機器人和對其進行收放作業(yè)；對于下浮體與立柱之間的連接，采用立柱外板與下浮體外板對齊，且在側(cè)面的連接處增加肘板的形式，對于立柱和箱型主船體之間的連接，采用立柱外板與箱型主船體外板對齊的方式，再通過使用塢內(nèi)吊裝、整體合攏和焊接的方法，使得半潛式鉆井平臺的兩個下浮體與四根立柱之間、四根立柱與箱型主船體之間連接合攏在一起，從而再組成一個完整的船體結(jié)構(gòu)，具有外表美觀、對位容易及有利于建造的優(yōu)點。

然而現(xiàn)有的半潛式鉆井平臺中，或多或少地具有以下一些不足之處：缺點一是半潛式鉆井平臺主甲板本身的空間面積較小，同時上層建筑及各種設(shè)備過多的占據(jù)了寶貴的露天甲板存儲面積和作業(yè)空間，使得本來就顯狹窄的主甲板空間變的更加擁擠不堪，同時操作檢修位置較高的設(shè)備布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計也不便于作業(yè)者的施工安裝及交船后船員的維修使用保養(yǎng)；缺點二是半潛式鉆井平臺下浮體的設(shè)計不甚合理，這樣在自航行（或拖帶航行）工況時的航行阻力或所需拖曳力較大，由此帶來的直接弊端就是主機燃油量、時間成本及油氣開采作業(yè)成本的增加；缺點三是半潛式鉆井平臺下浮體的設(shè)計不甚合理，這樣在鉆井作業(yè)工況或抗風(fēng)暴自存工況時，就使得垂蕩運動特性欠佳，進而影響連接立管的作業(yè)可靠性及半潛式鉆井平臺對作業(yè)海域的適應(yīng)性；缺點四是由于半潛式鉆井平臺數(shù)量過多的全回轉(zhuǎn)推進器，使得動力定位系統(tǒng)及其控制回路過于復(fù)雜繁瑣，同時推進電機及軸系、動力電纜、控制電纜及控制箱等設(shè)備也會占用大量的空間面積，同時材料成本、人工成本和建造周期也會相應(yīng)的增加；缺點五是由于半潛式鉆井平臺采用通過主柴油發(fā)電機組排煙系統(tǒng)直接向海洋大氣排空消耗的處置辦法，會增加對露天甲板區(qū)域、周圍海域或碼頭的噪聲污染量級，同時直接向大氣排放燃油殘余物，還存在著浪費能源并污染海洋大氣環(huán)境的問題，不利于人類生存環(huán)境的保護；缺點六是由于半潛式鉆井平臺采用船體主要部件（單元模塊或分段）外板對齊的連接方式，這就需要額外增加肘板等船體部件，同時還要加大板厚，這樣就使船體局部結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，更重要的是由于連接處肘板位置的應(yīng)力較大，容易引起船體部件的疲勞損壞，進而影響到半潛式鉆井平臺的整體安全作業(yè)并引發(fā)海難事故的發(fā)生。

因此，如何開發(fā)研究出一種具有小阻力低垂蕩且大空間的船型，并能用其主甲板來布置設(shè)計各類功能設(shè)備，以克服上述海洋工程在設(shè)計和作業(yè)過程中存在的不足，在規(guī)定的采油周期和建造成本的前提要求下，利用海洋油氣生產(chǎn)企業(yè)和海洋工程建造企業(yè)現(xiàn)有的工藝技術(shù)條件，改善平臺的運動特性，以提高平臺的作業(yè)安全性和適用性，同時減少材料人工投入并降低鉆井采油作業(yè)成本，來完成海洋工程設(shè)計及海洋油田開發(fā)的工作，是本發(fā)明的研究重點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的首先在于提供一種中深水半潛式鉆井平臺，解決現(xiàn)有技術(shù)中鉆井平臺阻力大的問題。

進一步地，本發(fā)明還對半潛式鉆井平臺的垂蕩性能進行改善。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種中深水半潛式鉆井平臺，包括間隔設(shè)置的兩個下浮體、分別豎直設(shè)置在兩下浮體上的至少四個立柱和支撐于各立柱上的呈四方形箱型結(jié)構(gòu)的主船體；各下浮體包括兩個艏艉段和一個中間段，兩個艏艉段分別連接在中間段縱向的兩端；所述艏艉段在縱向上為由中部至兩端寬度漸縮的結(jié)構(gòu)，艏艉段的最大寬度處通過曲面圓滑過渡至外端，且艏艉段的外端端部形成弧面，艏艉段的最大寬度處與所述中間段曲面圓滑過渡連接；所述中間段的最大寬度小于艏艉段的最大寬度；四個立柱分別豎直設(shè)置在兩個下浮體的艏艉段上。

優(yōu)選地，所述艏艉段和所述中間段均相對于自身縱向軸線對稱，兩個艏艉段對稱設(shè)置在中間段的兩端，且艏艉段和中間段的縱向軸線重合。

優(yōu)選地，所述中間段由一端至另一端等寬。

優(yōu)選地，所述中間段的寬度與所述艏艉段的最大寬度的比例為0.60-0.75。

優(yōu)選地，所述中間段的寬度與所述艏艉段的最大寬度的比例為0.62-0.7。

優(yōu)選地，所述艏艉段的最大寬度為19m-21m，所述中間段的寬度為13m-15m。

優(yōu)選地，所述中間段的軸向長度與所述艏艉段的軸向長度的比例為0.4-0.5。

優(yōu)選地，所述艏艉段的最大寬度處至該艏艉段與所述中間段連接處的軸向距離與艏艉段的最大寬度的比例為1.05-1.15。

優(yōu)選地，所述艏艉段的軸向長度與最大寬度的比例為2-2.2。

優(yōu)選地，所述艏艉段的最大寬度處距外端端部的距離與艏艉段的最大寬度的比例為1-1.2。

優(yōu)選地，所述艏艉段的最大寬度處與所述中間段之間由多段圓弧依次連接過渡。

優(yōu)選地，在從所述艏艉段的最大寬度處往所述中間段的方向上，所述多段圓弧包括依次連接的至少兩段半徑漸大的外凸圓弧和至少兩段半徑漸小的內(nèi)凹圓弧。

優(yōu)選地，所述艏艉段的最大寬度處與所述中間段連接的各圓弧的半徑為20m~51m。

優(yōu)選地，所述艏艉段的最大寬度處通過多段圓弧圓滑過渡至外端端部，且在往外端方向上，各段圓弧的半徑逐漸減小。

優(yōu)選地，所述艏艉段外端端部圓弧面的半徑與艏艉段的最大寬度的比例為0.2-0.3。

優(yōu)選地，所述艏艉段的最大寬度處至外端端部的外輪廓線為半橢圓，艏艉段的最大寬度處通過橢圓弧和至少一段內(nèi)凹圓弧過渡至所述中間段，且所述橢圓弧與所述半橢圓相連并在同一個橢圓上，所述艏艉段的最大寬度為所述橢圓的短軸。

優(yōu)選地，所述立柱下端設(shè)置于所述下浮體的艏艉段的中部區(qū)域，且立柱下端的寬度小于其所在區(qū)域處艏艉段的寬度。

優(yōu)選地，所述立柱插入所述下浮體內(nèi)，下浮體內(nèi)在對應(yīng)于立柱安裝處設(shè)有獨立艙室，該獨立艙室的艙壁板與所述立柱的外板形成一體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述主船體的左右舷外板之間的距離小于位于左右舷的兩所述立柱的外側(cè)表面之間的距離，使得立柱上端具有突出于主船體的左舷外板或右舷外板的部分。

優(yōu)選地，所述立柱由下而上延伸至所述主船體的主甲板處；所述主甲板設(shè)有四個相對于主船體左右舷外板突出的延伸部，各延伸部覆蓋對應(yīng)立柱的上端。

優(yōu)選地，各所述延伸部上分別布置有錨泊裝置。

優(yōu)選地，兩所述下浮體縱向軸線之間的距離為60m-66m。

優(yōu)選地，所述主船體的艏部和艉部不超出所述下浮體的艏艉段外端端部。

優(yōu)選地，所述下浮體內(nèi)分隔形成有多個艙室，其中，至少一艙室具有與下浮體的外板相間隔的內(nèi)殼板，該內(nèi)殼板與下浮體的外板共同構(gòu)成該艙室的雙層殼體。

優(yōu)選地，具有雙層殼體的艙室包括淡水艙、鹽水艙和泥漿艙。

優(yōu)選地，所述下浮體內(nèi)設(shè)有四個具有雙層殼體的艙室，四個艙室對稱分布于下浮體的兩個艏艉段內(nèi)，且這四個艙室靠近下浮體的中間段。

優(yōu)選地，所述鉆井平臺還設(shè)有多個貨罐，各貨罐分布于所述立柱內(nèi)。

優(yōu)選地，所述貨罐豎直設(shè)置于所述立柱內(nèi)，貨罐頂端和底端通過支撐結(jié)構(gòu)與立柱連接。

優(yōu)選地，所述主船體上布置有吊機，所述吊機具有可折疊的吊臂。

優(yōu)選地，所述鉆井平臺還設(shè)有壓載水處理器，以對壓載水進行凈化分離。

優(yōu)選地，所述壓載水處理器包括順序連接的過濾器、第一蝶閥、壓載水處理元件及第二蝶閥。

優(yōu)選地，所述鉆井平臺還設(shè)有廢氣排放處理裝置，以對廢氣進行凈化分離。

優(yōu)選地，所述廢氣排放處理裝置包括順序連接的尿素存儲柜、尿素濾器、尿素傳輸泵、尿素計量單元、尿素注射單元和SCR反應(yīng)器；尿素計量單元的輸入端還連接一壓縮空氣系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述鉆井平臺還設(shè)有水下機器人，所述主船體內(nèi)設(shè)有供水下機器人運載安裝及收放的工作平臺。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點和積極效果：本發(fā)明的半潛式鉆井平臺中采用流線型結(jié)構(gòu)的下浮體，有利于減少鉆井平臺的拖航及自航阻力，在自航行或拖帶航行工況時，降低平臺主機或拖輪主機的燃油消耗量，進而降低了作業(yè)成本。

進一步地，該鉆井平臺中，下浮體呈對稱設(shè)計，使得垂蕩運動幅值響應(yīng)算子得以降低，進一步改良了平臺垂蕩性能，以便防止波浪擾動力幅值過大等不利問題的出現(xiàn)，使本發(fā)明的鉆井平臺的可作業(yè)海域進一步擴展，適用于各惡劣海域，在更加惡劣的天氣及海況條件下仍然能夠保證連接其上的立管可靠工作，進而降低了油氣鉆探開采周期及作業(yè)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明半潛式鉆井平臺優(yōu)選實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明半潛式鉆井平臺優(yōu)選實施例的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中省略主甲板上各布置結(jié)構(gòu)。

圖3是本發(fā)明圖2的左視圖，即半潛式鉆井平臺的艉部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明圖2的A-A視圖。

圖5是本發(fā)明半潛式鉆井平臺優(yōu)選實施例中下浮體內(nèi)艙室布置示意圖。

圖6是本發(fā)明半潛式鉆井平臺優(yōu)選實施例中下浮體內(nèi)關(guān)鍵液艙的布置示意圖。

圖7是本發(fā)明圖2的B-B視圖。

圖8是本發(fā)明半潛式鉆井平臺另一優(yōu)選實施例中下浮體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明半潛式鉆井平臺優(yōu)選實施例中壓載水處理工藝流程圖。

圖10是本發(fā)明半潛式鉆井平臺優(yōu)選實施例中廢氣處理工藝流程圖。

附圖標(biāo)記說明如下：1、下浮體；101、外板；11、艏艉段；111、外端； 12、中間段；14、艙室；14a、關(guān)鍵液艙；14b、艙室；141、艙壁板；141a、內(nèi)殼板；141b、艙壁板；2、立柱；201、縱向外板；202、橫向外板；21、圓角；22、突出部分；3、主船體；31、左舷外板；32、右舷外板；33、主甲板；331、延伸部；34、間甲板；35、下甲板；4、橫撐；5、貨罐；6、推進器；7、錨泊裝置；8、上層建筑；9、起重設(shè)備。

具體實施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施方式將在以下的說明中詳細敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種適合在中深水海域作業(yè)的半潛式鉆井平臺，該鉆井平臺可以進行油氣開采作業(yè)，這類平臺工作水深在80米-1500米左右，可變載荷在5000-6000噸左右。較優(yōu)地，本發(fā)明所提供的半潛式鉆井平臺作業(yè)時允許海水溫度范圍為0-32攝氏度，作業(yè)是允許環(huán)境空氣溫度范圍為負7-正35攝氏度，可在英國北海等海域作業(yè)。

如無特別說明，下文中涉及的“縱向”均以鉆井平臺的長度方向為參照，對應(yīng)地，鉆井平臺縱向的兩端分別稱為艏部和艉部；“橫向”均以鉆井平臺的寬度方向為參照，對應(yīng)地，鉆井平臺橫向的兩側(cè)分別稱為左舷和右舷。

參閱圖1至圖3，本實施例的半潛式鉆井平臺主要包括兩個下浮體1，豎直設(shè)置于下浮體1上的四個立柱2，以及支撐于立柱2上的主船體3。下浮體1沿縱向延伸，兩個下浮體1對稱地分列于左舷和右舷，兩下浮體1平行間隔布置。四個立柱2的下端分別設(shè)置在兩個下浮體1的艏部和艉部，位于左舷和右舷的相對的兩立柱2之間還連接有橫撐4，四個立柱2的上端支撐主船體3。必要時，還可以在下浮體1的舯部設(shè)置立柱2。

主船體3呈四方形箱型結(jié)構(gòu)，其上根據(jù)實際需要布置各類功能裝置。立柱2對主船體3的總體重量進行支撐。在作業(yè)工況或抗風(fēng)暴自存工況時，下浮體1完全沉沒于海平面以下的海水里，其主要目的是為鉆井平臺提供整體浮力，并承受環(huán)境載荷、工作重量和空船重量。該鉆井平臺設(shè)置有四個推進器6，四個推進器6分別位于兩個下浮體1艏部和艉部的底部，各推進器6為全回轉(zhuǎn)推進器，并配以適配的動力定位系統(tǒng)，在拖帶作業(yè)工況通過拖曳纜繩傳遞拉力。該鉆井平臺設(shè)置的推進器數(shù)量較少，因而相應(yīng)地簡化了配套的控制系統(tǒng)。

結(jié)合圖2和圖4，下浮體1包括兩個艏艉段11和一個中間段12，兩個艏艉段11分別作為下浮體1的艏部和艉部，兩個艏艉段11分別連接在中間段12縱向的兩端。下浮體1在豎直方向上為柱體，下浮體1的上表面和下表面為平面，下浮體1的側(cè)面則為豎直的曲面，上表面、下表面分別與側(cè)面之間圓角過渡。從圖4所示的下浮體1俯視圖上看，艏艉段11在縱向上為由中部至兩端寬度漸縮的結(jié)構(gòu)，艏艉段11的外輪廓線為弧形，由多段圓弧或橢圓弧構(gòu)成。艏艉段11的最大寬度處通過曲面圓滑過渡至外端111即遠離中間段12的一端，且外端111端部處還形成圓弧面，即艏艉段11的兩側(cè)面在外端111端部處通過圓弧面過渡連接。艏艉段11的最大寬度處與中間段12同樣也是曲面圓滑過渡連接，中間段12的最大寬度小于艏艉段11的最大寬度。

從縱向上看，下浮體1從端部弧面開始，寬度由小逐漸圓滑過渡加大，而后再逐漸圓滑過渡減小，最終逐漸圓滑過渡加大后再圓滑過渡縮小，在另一端部又形成弧面。下浮體1整體形成骨棒型結(jié)構(gòu)，下浮體1外輪廓線由圓滑曲線構(gòu)成，下浮體1整體呈流線型，可以減小采用直線連接結(jié)構(gòu)時導(dǎo)致拐角處流線急劇變化、產(chǎn)生漩渦等因素而造成的阻力系數(shù)增加，改善流體通過下浮體1區(qū)域時的流體運動特性，有利于減小平臺的拖航及自航阻力，進而降低主機燃油消耗及作業(yè)成本。

進一步地，對于單個下浮體1，采用左右完全對稱的結(jié)構(gòu)形式，下浮體1相對于其縱向中心線及橫向中心線均對稱。即：艏艉段11和中間段12均相對于自身縱向軸線對稱，兩個艏艉段11對稱設(shè)置在中間段12的兩端，艏艉段11和中間段12的縱向軸線重合。這樣可使得垂蕩運動幅值響應(yīng)算子得以降低，以便防止波浪擾動力幅值過大等不利問題的出現(xiàn)，進一步改良了垂蕩運動響應(yīng)性能，同時采用該下浮體的半潛平臺的可作業(yè)海域也得以擴展，可適用于各惡劣海域，在更加惡劣的天氣及海況條件下仍然能夠保證連接其上的立管可靠工作，進而降低了油氣鉆探開采周期及作業(yè)成本。

下浮體1中，中間段12從一端至另一端等寬，即中間段12的寬度W₁₂恒定，較優(yōu)地，中間段12的寬度W₁₂與艏艉段11的最大寬度W₁₁的比例較優(yōu)地為0.60-0.75，更優(yōu)地，為0.62-0.7。在這種比例的結(jié)構(gòu)中，可以使下浮體具有更低的垂蕩運動幅值響應(yīng)算子，更為改良了半潛平臺垂蕩運動響應(yīng)性能。以中間段12的寬度W₁₂與艏艉段11的最大寬度W₁₁的比例等于0.62為例，垂向受力較之常規(guī)技術(shù)浮體而言，在典型周期范圍內(nèi)垂向受力有25%至40%的減幅，相應(yīng)的垂蕩運動響應(yīng)有20%至35%的減幅。在一實施例中，艏艉段11的最大寬度W₁₁為19m-21m，中間段12的寬度W₁₂為13m-15m。

中間段12的長度L₁₂與艏艉段11的軸向長度L₁₁的比例較優(yōu)地為0.4-0.5，更優(yōu)地，為0.45。其中，“軸向長度”是指沿縱向軸線的長度，下同。

艏艉段11的最大寬度處至該艏艉段11與中間段12的連接處的軸向距離L₁₁₂與艏艉段11的最大寬度W₁₁的比例較優(yōu)地為1.05-1.15，更優(yōu)地，為1.1。

艏艉段11的軸向長度L₁₁與最大寬度W₁₁的比例較優(yōu)地為2-2.2，更優(yōu)地，為2.1。

艏艉段11的最大寬度處距外端111端部的距離L₁₁₁與艏艉段11的最大寬度W₁₁的比例較優(yōu)地為1-1.2，L₁₁₁的數(shù)值較優(yōu)地為20m-25m。

從圖4上看，本實施例中，艏艉段11的最大寬度處至外端111端部由多段圓弧圓滑過渡。各段圓弧均為外凸圓弧，較優(yōu)地，在從艏艉段11的最大寬度處往外端111方向上，各段圓弧的半徑逐漸減小。而艏艉段11的外端111端部圓弧面的半徑R₁₁₁與艏艉段11的最大寬度W₁₁的比例較優(yōu)地為0.2-0.3，更優(yōu)地，為0.26。半徑R₁₁₁的數(shù)值范圍可在5.2m左右。

同樣從圖4上看，艏艉段11的最大寬度處與中間段12之間由多段圓弧依次連接而形成曲面圓滑過渡，從艏艉段11的最大寬度處起，該多段圓弧包括依次相接的至少兩段外凸圓弧和至少兩段內(nèi)凹圓弧，在從艏艉段11的最大寬度處往中間段12的方向上，各外凸圓弧的半徑漸大，各內(nèi)凹圓弧的半徑漸小。各段圓弧的半徑數(shù)值范圍較優(yōu)地為20m-51m。

艏艉段11的這種結(jié)構(gòu)形式使下浮體1各部分結(jié)構(gòu)形狀變化平滑，使得流體通過時具有良好的運動特性。

其中，上述“外凸圓弧”及“內(nèi)凹圓弧”的內(nèi)外方向以下浮體1為參照，外凸指圓弧的突起方向朝向下浮體1外側(cè)，內(nèi)凹指圓弧的突起方向朝向下浮體1內(nèi)側(cè)。

本發(fā)明中，通過下浮體各部分形狀及尺寸參數(shù)的特殊設(shè)計，可以將下浮體的阻力系數(shù)控制在0.005-0.01之間，相比現(xiàn)有技術(shù)通常的0.015-0.024，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢。

參閱圖5，下浮體1內(nèi)分隔形成有多個艙室14，這些艙室14依據(jù)功能區(qū)分大致有推進器艙、壓載艙、泵艙、淡水艙、鹽水艙、泥漿艙、鉆井水艙、燃油艙，艙室14之間通過艙壁板141相分隔。較優(yōu)地，對于這些艙室14中部分的關(guān)鍵液艙，采用雙層殼體進行保護，為便于明示，在圖中將這些關(guān)鍵液艙的標(biāo)號標(biāo)為14a，這些關(guān)鍵液艙14a可以包括淡水艙、鹽水艙和泥漿艙等。

具體地，如圖6所示，這些關(guān)鍵液艙14a具有與下浮體1的外板101相間隔的內(nèi)殼板141a，外板101與內(nèi)殼板141a之間形成一邊艙，內(nèi)殼板141a與下浮體1的外板101共同構(gòu)成該關(guān)鍵液艙14a側(cè)邊的雙層殼體。其中，下浮體1的外板101泛指作為下浮體1表層的各結(jié)構(gòu)板。各關(guān)鍵液艙14a的內(nèi)殼板141a外再設(shè)置型材結(jié)構(gòu)（圖中未示出），關(guān)鍵液艙14a內(nèi)不再設(shè)置型材結(jié)構(gòu)。通過雙層殼體的保護，當(dāng)下浮體1遇到意外碰撞破損后，由于這些關(guān)鍵液艙14a的內(nèi)殼板141a與下浮體1的外板101之間具有一定間隙，降低了外板101和內(nèi)殼板141a同時破損的可能性，使得發(fā)生液體泄漏的可能性可以大大降低。

對于淡水艙而言，由于淡水艙中的淡水通常用于平臺上作業(yè)人員的日常飲用及生活用水，非雙殼保護的淡水艙艙室中都會有型材結(jié)構(gòu)，由于淡水艙的涂裝有特殊要求，型材結(jié)構(gòu)上也需要進行涂裝，采用雙殼保護設(shè)計之后，淡水艙內(nèi)無型材結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地減少了涂裝面積，降低了涂裝作業(yè)的工作難度及工作量，同時艙室內(nèi)沒有型材也有利于艙室的清洗。同樣鹽水艙和泥漿艙設(shè)置雙殼保護后，型材均位于液艙內(nèi)殼板以外，使用雙殼保護設(shè)計降低了泄漏后污染環(huán)境的概率，同時更利于艙室的清洗，提高了海洋工程的建造效率。

圖5所示的實施例中，下浮體1內(nèi)設(shè)有四個具有雙層殼體的關(guān)鍵液艙14a，四個關(guān)鍵液艙14a對稱分布于下浮體1的兩個艏艉段11內(nèi)，且這四個關(guān)鍵液艙14a靠近下浮體1的中間段12。這四個關(guān)鍵液艙14a位于下浮體1兩側(cè)較為突出的位置，具有更大的遭受碰撞的風(fēng)險，通過采用雙層殼體有效地降低了風(fēng)險。

一并參閱圖1至圖4，立柱2外形大致為矩形的柱體結(jié)構(gòu)，其橫截面為帶有圓角的矩形，立柱2外板包括兩個相對的縱向外板201和兩個相對的橫向外板202，縱向外板201與橫向外板202之間設(shè)置圓角21。立柱2下端設(shè)置于下浮體1的艏艉段11的中部區(qū)域，立柱2下端的寬度W₂即立柱2的兩縱向外板201之間的距離小于其所在區(qū)域處艏艉段11的寬度，即：立柱2與下浮體1采用非對齊式的連接方式。

進一步地，立柱2下端插入下浮體1內(nèi)，如圖5所示，下浮體1內(nèi)在對應(yīng)于立柱2安裝處設(shè)有獨立艙室14b，該獨立艙室14b的艙壁板141b與立柱2的外板201、202形成一體結(jié)構(gòu)。通過這種連接方式，形成更為完整及合理的船體結(jié)構(gòu)形式，使得作為平臺船體結(jié)構(gòu)重要節(jié)點的立柱2與下浮體1連接處無應(yīng)力集中顯現(xiàn)，疲勞損壞問題也相應(yīng)比較容易得以解決，提高了平臺在惡劣的天氣及海況條件下采油作業(yè)的安全性。

作為一較優(yōu)的實施方式，可將該鉆井平臺所承載的貨罐5分別布置在各立柱2內(nèi)。鉆井平臺的多個貨罐5可均勻分布在四個立柱2中，如圖4所示，作為一個示例，鉆井平臺共具有12個貨罐5時，在每一立柱2內(nèi)布置3個貨罐5。對于鉆井平臺而言，需要通過貨罐5攜帶大量的鉆井材料，如重晶石、土粉、水泥等，其總重量往往超過一千噸。將貨罐5布置于立柱2內(nèi)，可以使立柱2內(nèi)部的空間區(qū)域得到充分的利用，避免占用較為緊張的甲板面積，同時相對于將貨罐5安裝于甲板面或主船體3內(nèi)部的情形，這種布置方式降低了平臺的整體中心高度，對改善平臺的穩(wěn)性更為有利。

其中，貨罐5的頂端和底端各自設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)（圖中未示出），支撐結(jié)構(gòu)與立柱2的外板201或內(nèi)艙壁相連接，同時支撐結(jié)構(gòu)承受貨罐5在垂直方向所產(chǎn)生的重力以及平臺發(fā)生橫搖或縱搖時所產(chǎn)生的分力。

參閱圖1至圖3，立柱2的上端對主船體3進行支撐，在本實施例中，立柱2與主船體3亦為非對齊的連接方式。參閱圖7，主船體3的左右舷外板31、32之間的距離W₃小于左右舷的兩立柱2的外側(cè)表面之間即左右舷的兩立柱2位于外側(cè)的縱向外板201之間的距離D₂，使得立柱2上端具有突出于主船體3的左舷外板31或右舷外板32的突出部分22。位于左舷的兩個立柱2的左側(cè)部分突出于主船體3的左舷外板31，位于右舷的兩個立柱2的右側(cè)部分突出于主船體3的右舷外板32。其中，左舷外板31和右舷外板32為主船體3四方形箱型結(jié)構(gòu)左右兩側(cè)的外板，左舷外板31和右舷外板32豎直設(shè)置并沿縱向延伸。

對于相同體積及尺寸的四方形箱型主船體3來講，本實施例中，左右舷的立柱2的相對距離比現(xiàn)有技術(shù)的半潛平臺要大，這樣可以改善平臺的整體穩(wěn)性，在同樣天氣及海況條件下，減少了船體發(fā)生橫傾的角度幅值，同時平臺對惡劣天氣及海況的適用性也得以提高。在一較優(yōu)的實施例中，兩下浮體1縱向軸線之間的距離為60m-66m，兩個下浮體1之間具有較大的間距，從而使得左右舷的立柱2具有相對較大的距離，提高平臺的穩(wěn)性。

進一步地，參閱圖3，立柱2突出于主船體3左舷外板31或右舷外板32的突出部分22由下而上延伸至主船體3的主甲板33處，與主船體3可靠地連接為一個整體。立柱2與主船體3之間不需要采用額外增加肘板等船體部件的辦法來延長連接節(jié)點抗疲勞壽命及提高承受應(yīng)力性能。而與各立柱2的突出部分22相對應(yīng)地，主船體3的主甲板33設(shè)有四個相對于主船體3左舷外板31或右舷外板32突出的延伸部331，各延伸部331覆蓋對應(yīng)立柱2的突出部分22的上端。

較優(yōu)地，如圖1所示，主甲板33的這四個延伸部331上分別布置錨泊裝置7，充分利用主甲板33的面積，并合理利用延伸部331突出于主船體3左舷或右舷的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。

主船體3的四方形箱型結(jié)構(gòu)提供了鉆井平臺各功能設(shè)備的布置需求，主船體3通過由下而上水平布置的下甲板35、間甲板34、主甲板33等多層甲板分出多層空間，實現(xiàn)不同的功能艙室的分區(qū)。如圖2所示，主船體3的艏側(cè)外板和艉側(cè)外板不超出下浮體1的艏艉段11外端111端部，可使平臺具有較好的穩(wěn)性，艏側(cè)外板和艉側(cè)外板豎直設(shè)置并沿橫向延伸，與左舷外板31、右舷外板32一同構(gòu)成主船體3的四周側(cè)板。

主船體3的中部布置井架及鉆井設(shè)備，用以進行鉆井作業(yè)。

主船體3的內(nèi)部設(shè)有供水下機器人運載安裝及收放的工作平臺，相比于現(xiàn)有技術(shù)中將機器人工作平臺設(shè)置于主甲板左右舷的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的這種布置結(jié)構(gòu)可以使得在惡劣天氣及海況條件下，水下機器人仍然能夠可靠工作，提高了采油作業(yè)的經(jīng)濟性。

主船體3的主甲板33上通過設(shè)置上層建筑8使作業(yè)者可在其中生活、辦公及進行輔助性工作，在上層建筑的二層甲板區(qū)域設(shè)計布置應(yīng)急發(fā)電機組，為重要電氣設(shè)備提供應(yīng)急電源。

主甲板33上還可布置直升機平臺甲板，供直升機的起降，以提高補給、救助和通行能力，直升機平臺甲板可搭建于上層建筑上。

在主甲板33的左右舷處可各布置一臺起重設(shè)備9，使作業(yè)工況時整體重量分布均勻。起重設(shè)備9包括吊機及其基座，較優(yōu)地，吊機具有可折疊的吊臂，可以使得吊機有充分靈活的作業(yè)空間；在吊機停止作業(yè)后，對于非常有限的主甲板33存儲作業(yè)空間而言，可折疊吊臂也節(jié)省出了一部分空間，這樣就為其它設(shè)備的布置提供了前提條件，具有解決工程具體技術(shù)問題的實際意義。

主甲板33上還設(shè)置水平擺放隔水管固架和管子存儲區(qū)，供各類管件的擺放。

圖8示意了本發(fā)明半潛式鉆井平臺中另一種結(jié)構(gòu)的下浮體1s，在本實施例中，下浮體1s的艏艉段11s的外輪廓為橢圓形的一部分。具體地，艏艉段11s的最大寬度處至外端111s端部的外輪廓線為半橢圓112s，艏艉段11s的最大寬度處通過橢圓弧113s和至少一段內(nèi)凹圓弧114s過渡至中間段12s，該橢圓弧113s與半橢圓112s相連并在同一個橢圓EL上，橢圓弧113s的另一端再通過內(nèi)凹圓弧114s連接中間段12s。艏艉段11s的最大寬度W_11s為橢圓EL的短軸，艏艉段11s的最大寬度處至外端111s端部的距離L_111s為橢圓EL長軸的一半。這種結(jié)構(gòu)中，艏艉段11s的最大寬度處同樣分別通過曲面圓滑過渡至外端111s端部和中間段12s，形成流線型的骨棒形結(jié)構(gòu)，同時，艏艉段11s自身為對稱結(jié)構(gòu)。本實施例的下浮體1s同樣也可減小阻力系數(shù)及改善垂蕩性能。本實施例下浮體1s各部分的尺寸參數(shù)關(guān)系及其它特征可參照上文所介紹的第一種結(jié)構(gòu)的下浮體1的相關(guān)特征，采用該下浮體1s的鉆井平臺的其它結(jié)構(gòu)特征也可參照上文的描述。

較優(yōu)地，本發(fā)明的半潛式鉆井平臺中還設(shè)有壓載水處理器，以對壓載水進行凈化分離。通過壓載水處理器，可預(yù)先將壓載水艙中用于壓載重量的大量壓載水進行凈化分離及無害化處理，然后才在相關(guān)作業(yè)海域?qū)⒔?jīng)過凈化分離處理后的壓載水排放至海水中，有效的避免了有害水生物和病原體在不同作業(yè)海域之間的互相轉(zhuǎn)移，從而保護了海洋水環(huán)境及人體健康。

如圖9所示，壓載水從海底門經(jīng)過蝶閥進入壓載管路后，首先經(jīng)泥沙濾器進行初步過濾，除去大顆粒泥沙、雜質(zhì)，然后經(jīng)過蝶閥，通過壓載泵將壓載水經(jīng)三通閥后泵入壓載水處理器，壓載水處理器包括順序連接的過濾器、蝶閥、壓載水處理元件及蝶閥，經(jīng)過該壓載水處理器處理后的無害壓載水再進入壓載艙。通過該壓載水處理器對壓載水在進入壓載艙前進行預(yù)處理，將有害生物、細菌殺滅，因此壓載艙內(nèi)的壓載水可以滿足海洋環(huán)境要求，以便隨時排放至海水中，而不必在外海進行壓載水置換排放。

另外，較優(yōu)地，該半潛式鉆井平臺中還布置有廢氣排放處理裝置，可預(yù)先將鉆井平臺的主柴油發(fā)電機組運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的燃油殘余物中的有害物質(zhì)（例如：氮氧化物等），進行凈化分離及無害化處理，然后再將經(jīng)過凈化分離處理后的燃油廢氣排放至相關(guān)作業(yè)海域的大氣中，排放的廢氣經(jīng)過處理后相對潔凈，減輕了海洋空氣環(huán)境的污染程度。

參閱圖10，該廢氣排放處理裝置對廢氣處理的工藝流程為：首先尿素存儲柜內(nèi)的尿素經(jīng)尿素濾器處理，然后經(jīng)傳輸泵泵入尿素計量單元，與此同時部分壓縮空氣也從壓縮空氣系統(tǒng)進入尿素計量單元，二者混合以后進入尿素注射單元，然后尿素與壓縮空氣的混合物以一定壓力噴射進入SCR反應(yīng)器，并與高溫主機排氣進行化學(xué)反應(yīng)，將主機排氣內(nèi)的氮氧化合物分解為氮氣和水，最后排入海洋大氣。

雖然已參照幾個典型實施方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實施方式不限于任何前述的細節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。