一種淺水沉底式單柱型平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種適用于近海且具有儲藏能力的沉底式單柱型海洋平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來海上石油開發(fā)正向兩個不同的方向發(fā)展:一是向更深水域進(jìn)軍；二是對近海中小型邊際油田進(jìn)行開采。不同于勘探與開發(fā)均成本較高的深水大油氣田項目，近海邊際油田更為經(jīng)濟(jì)、靈活，性價比更高，一直被行業(yè)所重視。
[0003]針對近海邊際油田的開采，目前國內(nèi)外海洋工程領(lǐng)域采用的新型固定式平臺包括:輕型固定式簡易平臺、粧基沉箱抗冰平臺、新型混凝土重力式平臺；移動式平臺包括:自升式采油平臺、移動坐底式采油平臺、浮力塔。
[0004]輕型固定式簡易平臺是水下支撐采用簡易桁架結(jié)構(gòu)的固定式平臺。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、成本較低，立管在結(jié)構(gòu)立柱中可得到充分的保護(hù);然而缺點也比較明顯，它結(jié)構(gòu)承載量小，不可移動且無生產(chǎn)和儲存能力，平臺的位移較大，維護(hù)和保養(yǎng)較困難。新型混凝土重力式平臺包含多個桶狀體，平臺本體的下部包含多個下端敞開的圓桶形裙粧，提供水平承載力和穩(wěn)定性從而起到吸力基礎(chǔ)的作用。它的優(yōu)點是無需采用深粧基礎(chǔ)也能適用于軟土海床;然而，該平臺是垂向為順應(yīng)式，故受環(huán)境載荷的影響較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜建造成本高且無移動、儲藏能力?；捇料淇贡脚_優(yōu)點在于集鉆井、采油、輸油、生活于一體，能在惡劣條件的邊際油田中使用，但它也存在一定的局限性，造價貴且存在長期附加沉降的問題，并無自升、移動、儲藏功能。
[0005]自升式平臺可以根據(jù)需要可以在甲板上設(shè)儲油罐，其基礎(chǔ)可采用粧靴式或沉墊式，以鉆井平臺居多。自升式采油平臺往往具備可移動與自升能力，但其缺點是插粧和拔粧作業(yè)比較復(fù)雜。移動坐底式采油平臺是由矩形的沉墊和上層甲板以及連接兩者的立柱組成的鋼質(zhì)非自航坐底式平臺。此類平臺的優(yōu)點在于可移動、可儲油，但其缺陷也十分突出，即海床地基要求平坦、海底坡度較緩且無法實現(xiàn)沉墊儲油，作業(yè)水深較淺，抗傾效果差。浮力塔是一類適應(yīng)淺水作業(yè)的順應(yīng)式平臺，它依靠平臺自身的巨大浮力力矩使塔柱順應(yīng)海浪輕微擺動進(jìn)而降低環(huán)境載荷為其帶來的不利影響。這種平臺的優(yōu)點是可以大幅度節(jié)約鋼材，顯著降低建造費用且制造周期短但并無儲藏能力且抗傾較差。
[0006]目前近海邊際油田往往依托條件差、儲量小、豐度低、產(chǎn)量不大，單個油田生產(chǎn)年限較短，且環(huán)境條件各異。隨著油氣資源戰(zhàn)略意義的提升，針對上述無依托小油田的開發(fā)設(shè)施的研究是迫切并有重大意義的。常規(guī)開發(fā)所使用的生產(chǎn)平臺形式由于制造工期長且大多無儲藏能力，大幅增加開發(fā)成本使得邊際油田整體效益較低。同時，大量淺水平臺都無法重復(fù)使用，即使是可移動平臺也往往存在拖航安全性與安裝成本過高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種具有較強(qiáng)儲藏能力，造價低廉且工期短，操作便捷并可重復(fù)使用的可移動式平臺。這種平臺適用于近海各中小邊際油田的開發(fā)，對于油田開發(fā)的配套設(shè)施如工程船等的依賴度較低。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種淺水沉底式單柱型平臺，包括上層建筑1、主體柱型結(jié)構(gòu)及底部基礎(chǔ)，其特征在于，主體柱狀結(jié)構(gòu)自上至下共分為四個主艙室，包括:可調(diào)節(jié)壓載艙2、空艙3、儲油艙4與固定壓載水艙5，每個主艙室可依橫截面劃分多個分艙;輸油立管7沿主體柱體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部布置;利用空艙3的浮力來獲得較大的上部承載能力;可調(diào)節(jié)壓載艙2的作用為:在該平臺安裝的時候，儲油艙4為空艙狀態(tài)；當(dāng)平臺開始生產(chǎn)后原油不斷流入儲油艙，與此同時隨時通過對可變壓載艙2抽水來保證平臺主體的重力與浮力相平衡，使地基的承載力保持穩(wěn)定。
[0009]底部基礎(chǔ)可為吸力式基礎(chǔ)，采用頂端封閉下端開口的單桶或多桶式結(jié)構(gòu)；也可為裙邊支護(hù)式基礎(chǔ)，在最下方的固定壓載水艙5的外圍安裝一圈可分離的重力式裙邊支護(hù)。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0011](I)該平臺主體為單柱體結(jié)構(gòu)，與多柱體結(jié)構(gòu)相比免去柱體間連接的要求，更加安全穩(wěn)定;柱體橫截面形狀不限可以是圓形、矩形、正方形或多邊形。平臺主體的各主艙室又可沿橫截面分為6到8個分艙室，以增強(qiáng)平臺的抗沉性，做到I到2艙破損不沉。此外，根據(jù)油田需要還可以增加額外的功能艙室。平臺主體所有主艙室分段均采用統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，可以由標(biāo)準(zhǔn)化制造完成再逐層焊接，縮短了工期。對于各關(guān)鍵設(shè)備或部件將采用冗余涉及，保證平臺的安全生產(chǎn)與可靠性。平臺主體結(jié)構(gòu)簡單大幅減少了鋼材用量。如作業(yè)海域存在極端惡劣海況如大風(fēng)浪，多浮冰等，則可以在柱體外圍添加防護(hù)裝置。
[0012](2)該平臺的單柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部自上至下采用多艙室設(shè)計，有效利用各艙室調(diào)節(jié)浮力進(jìn)而為該平臺實現(xiàn)多種功能。其中空艙為水密艙為該平臺提供固有浮力，從而使該平臺的上部結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的承載能力并在平臺安裝時使其具備自扶正的能力。在平臺安裝時可變壓載艙增加壓載，能夠為底部基礎(chǔ)提供足夠的下沉力；在平臺運(yùn)行中可以通過減少該艙的壓載力進(jìn)而降低底部基礎(chǔ)的承載力避免過度沉降。
[0013](3)該平臺設(shè)置有一個儲油艙室，具備較強(qiáng)的儲藏能力且無需油水置換，非常有利于在配套設(shè)施不足的邊際油田中獨立生產(chǎn)。各艙室的壓載可使用壓力栗直接調(diào)節(jié)，操作簡單，便捷。在該平臺安裝的時候，儲油艙是一個空艙；當(dāng)平臺開始生產(chǎn)后原油不斷流入儲油艙，與此同時隨時通過對可變壓載艙抽水來保證平臺主體的重力與浮力相平衡，使地基的承載力保持不變。
[0014](4)克服一般邊際油氣田開采期短的缺點，該平臺可以移動并重復(fù)利用，與常規(guī)淺水平臺相比，其迀移與安裝需要工程船的支持更少，耗時更短，因而使用該平臺能夠更好的控制邊際油氣田開采的成本投入。該平臺底部采用吸力式基礎(chǔ)或裙邊支護(hù)固定壓載，平臺主結(jié)構(gòu)基本無水平運(yùn)動及垂向運(yùn)動，重心較低僅在風(fēng)浪流等載荷作用下會產(chǎn)生輕微側(cè)傾。該平臺的兩種底部基礎(chǔ)均便于移動:吸力式基礎(chǔ)采用上部結(jié)構(gòu)帶有翻蓋門的設(shè)計;裙邊支護(hù)式固定壓載艙可以與平臺柱體底部的固定壓載水艙分離并通過調(diào)節(jié)上部各艙的壓載使平臺脫離海底。
【附圖說明】
[0015]圖1為使用裙邊支護(hù)式基礎(chǔ)的沉底式單柱平臺正視圖。
[0016]圖2為使用吸力式基礎(chǔ)的沉底式單柱平臺正視圖。
[0017]圖中標(biāo)號說明:
[0018]1.上層結(jié)構(gòu);2.可調(diào)節(jié)壓載艙;3.空艙;4.儲油艙;5.固定壓載艙;6.裙邊式固定壓載艙;7.輸油立管;8.上端帶翻板的吸力式基礎(chǔ)。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020]本發(fā)明提供了一種適用于淺水且具備儲藏能力的沉底式單柱型生產(chǎn)平臺。下面結(jié)合【附圖說明】該減振裝置的實施過程:
[0021](I)該平臺各部件均滿足標(biāo)準(zhǔn)化制造要求。主艙室中空艙3和儲油艙4的各分艙均為水密艙;可調(diào)節(jié)壓載艙I和固定壓載艙5為非水密艙;裙邊支護(hù)6為四邊形截面柱狀沉箱；可變壓載艙I中的壓載量變化可利用壓力栗實現(xiàn)。柱體橫截面形狀可根據(jù)使用海區(qū)不同使用各種截面形式。
[0022](2)實施例1為使用裙邊支護(hù)式基礎(chǔ)的沉底式單柱平臺，參見圖1。上層建筑模塊I通過支撐腿與可變壓載艙2相連接。各艙室由多個分艙室拼裝焊接而成，可調(diào)節(jié)壓載艙2，空艙3，儲油艙4與固定壓載艙5之間均使用焊接的方式連接。裙邊式支護(hù)6緊貼柱體外圍，輸油立管7利用外部約束沿平臺柱體外側(cè)布置。該平臺安裝流程如下:將足夠數(shù)量的裙邊式支護(hù)6沉入海底指定位置;淺水中可以直接垂直狀態(tài)拖航至指定位置，深水中將其水平狀態(tài)拖到指定位置后讓其自扶正。隨后，解除其約束后對固定壓載5艙進(jìn)行加載，平臺會在水中逐漸下沉并接近海底，完成固定壓載艙5的加載后，對可調(diào)節(jié)壓載艙2進(jìn)行加載，平臺底部將接觸海底并逐漸壓入海底土層，當(dāng)平臺下沉量達(dá)到預(yù)先要求后停止加載。該平臺從海底解除流程為將可調(diào)節(jié)壓載艙2以及固定壓載艙5中的水排凈讓其提供大量的浮力，同時將裙邊支護(hù)式固定壓載艙6與柱體底部的固定壓載艙5分離，平臺將在浮力的作用下直接脫離海底。
[0023](3)實施例2為使用吸力式基礎(chǔ)的沉底式單柱平臺，參見圖2。上層建筑模塊I通過支撐腿與可變壓載艙2相連接。各艙室由多個分艙室拼裝焊接而成，可調(diào)節(jié)壓載艙2，空艙3，儲油艙4與固定壓載艙5之間均使用焊接的方式連接。吸力式基礎(chǔ)8采用上部結(jié)構(gòu)帶有翻蓋門的設(shè)計，以便平臺移動。該平臺安裝流程如下:淺水中可以直接垂直狀態(tài)拖航至指定位置，深水中將其水平狀態(tài)拖到指定位置后讓其自扶正。隨后，解除其約束后對固定壓載5艙進(jìn)行加載，平臺會在水中逐漸下沉并接近海底，完成固定壓載艙5的加載后，對可調(diào)節(jié)壓載艙2進(jìn)行加載，平臺底部吸力基礎(chǔ)8將在自重作用下壓力沉貫進(jìn)入土體，當(dāng)吸力基礎(chǔ)8在土體中下沉量一定使其內(nèi)外形成壓力差后后停止加載。該平臺從海底解除流程為將吸力式基礎(chǔ)8中翻蓋門打開，海水流入吸力基礎(chǔ)8頂端后，吸力基礎(chǔ)8內(nèi)外壓差消失，并排出可調(diào)節(jié)壓載艙2與固定壓載艙5中的水，平臺將在浮力的作用下直接脫離海底。
【主權(quán)項】
1.一種淺水沉底式單柱型平臺，包括上層建筑(I)、主體柱型結(jié)構(gòu)及底部基礎(chǔ)，其特征在于，主體柱狀結(jié)構(gòu)自上至下共分為四個主艙室，包括:可調(diào)節(jié)壓載艙(2)、空艙(3)、儲油艙(4)與固定壓載水艙(5)，每個主艙室可依橫截面劃分多個分艙;輸油立管(7)沿主體柱體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部布置;利用空艙(3)的浮力來獲得較大的上部承載能力?？烧{(diào)節(jié)壓載艙(2)的作用為:在該平臺安裝的時候，儲油艙(4)為空艙狀態(tài)；當(dāng)平臺開始生產(chǎn)后原油不斷流入儲油艙，與此同時隨時通過對可變壓載艙(2)抽水來保證平臺主體的重力與浮力相平衡，使地基的承載力保持穩(wěn)定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單柱型平臺，其特征在于，底部基礎(chǔ)為吸力式基礎(chǔ)，采用頂端封閉下端開口的單桶或多桶式結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單柱型平臺，其特征在于，底部基礎(chǔ)為裙邊支護(hù)式基礎(chǔ)，在最下方的固定壓載水艙(5)的外圍安裝一圈可分離的重力式裙邊支護(hù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種淺水沉底式單柱型平臺,包括上層建筑(1)、主體柱型結(jié)構(gòu)及底部基礎(chǔ)，其特征在于，主體柱狀結(jié)構(gòu)自上至下共分為四個主艙室，包括：可調(diào)節(jié)壓載艙(2)、空艙(3)、儲油艙(4)與固定壓載水艙(5)，每個主艙室可依橫截面劃分多個分艙；輸油立管(7)沿主體柱體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部布置；利用空艙(3)的浮力來獲得較大的上部承載能力。本發(fā)明可提高試驗落物高度、角度和初始速度的準(zhǔn)確性。本發(fā)明具有較強(qiáng)儲藏能力，造價低廉且工期短，操作便捷并可重復(fù)使用的優(yōu)點。
【IPC分類】B63B35/44
【公開號】CN105460175
【申請?zhí)枴緾N201510789995
【發(fā)明人】余楊, 徐立新, 余建星
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月17日