低升沉半潛式海上結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總地涉及用于生產(chǎn)油和天然氣的海上浮動結(jié)構(gòu)，且具體地涉及半潛式結(jié)構(gòu)。
【背景技術】
[0002]有各種各樣的用于在較深海水中生產(chǎn)油和天然氣的浮動結(jié)構(gòu)。每種結(jié)構(gòu)相對于可使其或多或少適合用于特定波浪條件下的運動特性具有其自身優(yōu)點和缺點。
[0003]半潛式是一種具有支承上體的垂直立柱的浮動結(jié)構(gòu)，有柱支承在大型浮臺上，該浮臺在各柱之間延伸，如圖14A和14B所示。結(jié)構(gòu)通常通過使用錨固到海底的多點系泊繩保持在位。與諸如柱體式平臺(Spar)以及TLP(張力腿平臺)的其它浮動結(jié)構(gòu)相比，半潛式結(jié)構(gòu)具有多個獨特的特性。
[0004]傳統(tǒng)半潛式結(jié)構(gòu)提供總體優(yōu)點，這些優(yōu)點包括:半潛式結(jié)構(gòu)由于占地面積大且重心低而具有良好穩(wěn)定性。船體用鋼量較低。半潛式結(jié)構(gòu)可包括鉆井能力。由于浮臺上的可用空間，因此半潛式結(jié)構(gòu)可支承大量柔性立管或SCR(鋼懸鏈立管)。上體可整合在碼頭區(qū)(quayside)，且因此降低成本并節(jié)省計劃時間。半潛式結(jié)構(gòu)具有相對較短的中期開發(fā)計劃，并且初始投資相對較低。半潛式結(jié)構(gòu)還可在下水及安裝作業(yè)期間保持在相對較淺吃水，這意味著可在全世界鄰近大多數(shù)建造場地的碼頭區(qū)下水或作業(yè)。半潛式結(jié)構(gòu)提供了比柱體式平臺更大的有效負載能力并且可比TLP在更深的水下作業(yè)。半潛式結(jié)構(gòu)允許碼頭區(qū)整合，并且比柱體式平臺和TLP安裝更簡單。
[0005]半潛式結(jié)構(gòu)還具有幾個缺點。最顯著的是由暴風雨產(chǎn)生的更洶涌海水可引起大的升沉(heave)(垂直)運動。因此，半潛式結(jié)構(gòu)已不適于干式采油樹立管布置。干式采油樹立管結(jié)構(gòu)具有在船舶的吃水線以上的油井控制(行業(yè)上被稱為“樹”或“采油樹”)。海底和干式采油樹之間的流動連接由垂直頂部張緊式立管(TTR)提供。在海上生產(chǎn)設施的壽命期間，干式采油樹立管結(jié)構(gòu)對完井、作業(yè)結(jié)束和干預來說具有顯著經(jīng)濟效益。干式采油樹立管還提供流量保證、油井進入、鉆井等的操作優(yōu)點，這是濕式采油樹單元不可能有的。
[0006]海上行業(yè)已試圖為干式采油樹半潛式結(jié)構(gòu)開發(fā)一種成功的結(jié)構(gòu)來作為十年以上的柱體式平臺和TLP的一種替代。這種努力到目前為止仍未成功。大升沉運動產(chǎn)生的另一問題是其更容易引起SCR疲勞，這需要對SCR進行更嚴格疲勞設計且因此成本更高。對于具有大直徑SCR的平臺，這個問題的解決方案可變成技術上或經(jīng)濟上不可行。
[0007]已通過行業(yè)探索來獲得低運動特性的半潛式結(jié)構(gòu)的想法通常落入以下類別。
[0008]第一種是深吃水半潛式結(jié)構(gòu)。構(gòu)思是吃水從60-80英尺的正常范圍提高到100英尺以上，使得在龍骨處的波浪作用降低，且因此結(jié)構(gòu)的運動會更少。這使得半潛式選擇可用于由于難以解決SCR立管疲勞問題而不會選擇的傳統(tǒng)半潛式結(jié)構(gòu)的某些地方。然而，與柱體式平臺和TLP相比，升沉運動仍相對較大。而且，干式采油樹布置仍不可用。
[0009]第二種是具有位于船體下方的一個或多個升沉板48。這在圖13中示出?；鞠敕ㄊ?，在深吃水中延伸的龍骨處增加升沉板或浮臺。升沉板或浮臺將阻尼和增加的質(zhì)量增加到平臺，這將會降低其在波浪條件下的升沉運動。
[0010]基于升沉板的大多數(shù)構(gòu)思具有作為可延伸部件的升沉板或浮臺，該延伸部件通過柱或桁架結(jié)構(gòu)附連到半潛式船體的底部。升沉板或浮臺在預制場以及在運輸過程中是收縮的。在船體放置在現(xiàn)場上之后，升沉板或浮臺接著延伸或下降到更深的深度，并鎖定在該位置。
[0011]已知設計有幾個缺點?？裳由熘加锰嗟募装蹇臻g。在某些情況下，可以是差不多百分三十的總甲板空間，這從上體的設備布置觀點看是不切實際的?？裳由熘慕Y(jié)構(gòu)連接和鎖定機構(gòu)是復雜的。它們難以建造、在安裝過程中危險大，并且難以維護。在另一方面，具有剛性附連的升沉板的設計有比傳統(tǒng)半潛式大得多的吃水，且不能方便地帶到碼頭區(qū)。
[0012]柱體式平臺和TLP的替代形式的期望特征是:1)與TTR相容的運動特性，2)低成本，3)在超過8000英尺深的水中工作的能力，4)大甲板面積，5)高有效負載能力，以及6)
碼頭區(qū)整合/啟用。
[0013]對作為干式采油樹浮動器的半潛式結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)是它們相對較大的波浪升沉響應。由于干式采油樹立管垂直布置，因此船舶和立管之間的相對運動必須通過立管張緊器補償。典型的半潛式設計具有導致超過現(xiàn)有立管張緊器的行程范圍的張緊器行程的升沉響應。實現(xiàn)與市售張緊器技術相容的升沉響應因此是開發(fā)干式采油樹半潛式結(jié)構(gòu)的關鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明涉及一種具有浮力立柱和浮力浮臺的半潛式結(jié)構(gòu)。與浮臺直接附連在各柱之間的典型半潛式結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明的浮臺包圍各柱，并且布置在柱的外面上。包圍各柱的浮臺降低了船舶的升沉運動，并提供用于建造的簡單結(jié)構(gòu)布置。
[0015]在所附權(quán)利要求書中具體指出本發(fā)明的各種新穎性特征，權(quán)利要求書形成本公開的一部分。為了更好地理解本發(fā)明以及通過其使用實現(xiàn)的操作優(yōu)點，參照形成本公開的一部分、其中示出本發(fā)明的較佳實施例的附圖及說明性內(nèi)容。
【附圖說明】
[0016]在構(gòu)成本說明書的一部分的附圖中，以及其中在附圖中示出的附圖標記始終相同地標示相同或相應部分。
[0017]圖1是具有上體結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的半潛式結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0018]圖2是具有上體、龍骨導向結(jié)構(gòu)和安裝好的頂部張緊式立管的本發(fā)明的半潛式結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的俯視圖。
[0020]圖4和5示出了本發(fā)明的浮臺橫截面的兩個實例。
[0021]圖6是具有圓柱的半潛式船體的俯視圖。
[0022]圖7是具有另一浮臺形狀的半潛式船體的俯視圖。
[0023]圖7A是圖7所示的區(qū)域7A的詳圖。
[0024]圖8是示出龍骨導向結(jié)構(gòu)的半潛式船體的俯視圖。
[0025]圖9和10是示出柱和浮臺之間的連接的詳圖。
[0026]圖11和12是提供沒有頂部張緊式立管的結(jié)構(gòu)和沒有頂部張緊式立管的結(jié)構(gòu)的升沉RAO對照的曲線圖。
[0027]圖13、14A和14B示出了現(xiàn)有技術的半潛式結(jié)構(gòu)。
[0028]圖15A-D示出了不同柱構(gòu)型和柱的外周界。
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的半潛式浮動海上結(jié)構(gòu)10總體上包括浮力立柱12、附連到柱12的浮力浮臺14，以及上體16。
[0030]立柱12的大小設置成與結(jié)構(gòu)的設計重量成比例，使得它們與浮臺14 一起提供適當浮力，以使在安裝和作業(yè)現(xiàn)場的完整結(jié)構(gòu)10在海上浮動。雖然附圖示出了使用四根柱12，但應該理解，可根據(jù)不同大小結(jié)構(gòu)的要求使用三根、四根或更多柱。圖15A-D示出了不同數(shù)量、布置和橫截面的柱12。柱12的橫截面可以是方形或矩形，如圖1、2、3和7-10所示，或它們的橫截面可以是圓形，如圖6所示。雖然僅示出了矩形和圓形橫截面，但應該理解，還可使用其它橫截面。
[0031 ] 在較佳實施例中(如圖1、2、3和6-10最佳所示)，浮臺14的大小設置成使得浮臺14的內(nèi)周界位于柱12的外周界之外，如由使得浮臺14不在各柱12之間或不在柱12內(nèi)延伸的結(jié)構(gòu)所限定的那樣。浮臺14包圍柱12并以如圖3、4和5所示的距離“X”偏離柱12的周界，以使得各柱12的垂直表面均與浮臺14的垂直表面不在同一平面上。如圖7A、9和10的詳圖所示，偏離通過使用柱至浮臺連接件24