專利名稱：一種多立柱桁架式平臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種海洋工程技術領域的多立柱桁架式采油平臺，特別是關于一種適用于深海及超深海的油氣開采和生產的多立柱桁架式平臺。
背景技術：
隨著能源問題的日益突出和工程技術的不斷進步，石油開采領域由陸地走向淺海，并進一步走向深海及超深海。自升式平臺、半潛式平臺、張力腿平臺，Spar平臺、是目前常用的海洋采油設備。自升式平臺樁腿可升降，方便移位，但隨著水深增加，樁腿造價迅速增加，不適于深海采油。半潛式平臺甲板面積大，裝載量大，抗風能力強，建造難度低，再次移動就位性能好，但由于其吃水較淺，在惡劣海況下垂蕩運動過大，無法采用干樹采油，因此多用于深海油氣鉆探，無法用于油氣生產。張力腿平臺采用張力腿系統將平臺與海底基礎固接在一起，使平臺運動很小，近似于剛性。但是隨著水深增加，平臺成本迅速增加，并且可能出現張力腿系統自重過大和基礎的設計安裝難度增大等問題，不適用于深海油氣開采和生產。Spar平臺重心在浮心之下，運動性能良好，可以使用剛性立管和干樹采油，降低生產成本。現有的Spar平臺主要有三種結構形式第一代傳統Spar平臺、第二代桁架式Spar 平臺和第三代多柱式Spar平臺，其中，傳統式和桁架式主體硬艙部分為大直徑深吃水圓柱體，建造難度和成本都很高，多柱式spar采用若干小型圓柱體捆綁在一起代替之前的大直徑圓柱，降低了建造難度，但是有效載荷受到限制。總體上說，Spar平臺存在建造難度較大，移動性差，海上吊裝平臺上體造價高昂，甲板面積較小等缺點。并且經研究發現，現有的 Spar平臺型式由于其運動固有周期和外形影響，當遭遇長周期的涌浪時，存在發生非線性耦合不穩定運動的可能性。
發明內容
本發明針對以上問題的提出，而研制一種多立柱桁架式平臺。本發明采用的技術手段如下一種多立柱桁架式平臺，包括平臺上體、硬艙、分段式中央井立柱、桁架式中段、垂蕩板、軟艙、系泊系統和立管系統，其特征在于所述硬艙由四根圓柱組成，所述硬艙上端與所述平臺上體固定相連，所述硬艙下端設有導纜器；所述硬艙下端同與之對應的所述桁架式中段上端固定連接，所述桁架式中段下端與所述軟艙固定連接；所述分段式中央井立柱置于由所述硬艙的中心處，所述分段式中央井立柱為兩段封閉式中央井立柱，所述分段式中央井立柱的上段直徑小于所述分段式中央井立柱的下段，所述分段式中央井立柱的上段立柱長度與所述硬艙的長度相等，所述分段式中央井立柱的下段長度等于所述桁架式中段的長度和所述軟艙的高度之和；所述系泊系統與所述硬艙下端的導纜器固定連接。
作為優選，在平臺遷航時，所述硬艙的四根圓柱能夠由升降機構提升至所述平臺上體的甲板之上，所述分段式中央井立柱的下段中央井立柱可套升至上段位置。作為優選，所述垂蕩板為四塊，形狀為方形，邊長與所述硬艙的四根圓柱所圍成的四邊形邊長相等；所述垂蕩板在垂直方向將所述桁架式中段平均分為四個部分；所述垂蕩板中部設有可使所述分段式中央井立柱穿過的通孔。作為優選，所述軟艙呈環狀正方體結構并設有固定壓載艙和壓載水艙。作為優選，所述系泊系統分為四組，每組由三根系泊索組成，采用半張緊的懸鏈線式系泊，即每根系泊索都呈錨鏈-鋼纜-錨鏈形式；相鄰兩組系泊索間的角度為90°，同一組中相鄰兩根系泊索間的角度為5°。作為優選，所述立管系統采用頂張緊式立管，每個立管的頂部張力由自帶的浮力罐提供。本發明的有益效果是1、壓載主要由平臺底部軟艙提供，保證重心在浮心之下。使平臺具有足夠的穩定性和良好的運動性能，可以支持干樹采油，造價降低。2、分布式柱體結構，保證足夠大的甲板面積，從而擁有較大裝載能力。3、硬艙柱體可升降，可隨水深和海況調節平臺吃水，同時，可進行短距離自航，也無須海上直立過程及海上吊裝上層建筑，降低了運輸及安裝成本。4、四個硬艙柱體尺寸相對較小，降低了建造難度，可以分地同時建造，縮短了建造時間。5、采用大面積整體垂蕩板，增加了平臺附加質量和阻尼，使垂蕩性能進一步提升。6、中央井柱體可以保護立管免受海流波浪以至內波的影響。7、適用海域廣泛，除深海作業外，也可用于淺海或邊際油田的開發。
圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明結構示意圖的1-1剖面圖。圖3為本發明結構示意圖的2-2剖面圖。圖4為本發明的軟艙示意圖。圖5為本發明的自航或拖航示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行詳細的描述。如圖1所示，一種多立柱桁架式平臺，包括平臺上體1、硬艙2、分段式中央井立柱 3、桁架式中段4、垂蕩板5、軟艙6、系泊系統7和立管系統8。所述的平臺上體1是由水密艙壁圍成的長方形箱體，保證在拖航時平臺上體能提供浮力；共設有三層甲板，最上層甲板上布置有鉆井設備、船員生活區域、直升機平臺等。所述硬艙2由四根小直徑圓柱組成，呈四邊形分布，圓柱位于四邊形的角點處；所述硬艙2內部采用防水板分隔成多個小艙室，充滿空氣，主要用以提供平臺作業時的浮力。所述硬艙2上端與所述平臺上體1固定相連，所述硬艙2下端設有導纜器；所述硬艙2下端同與之對應的所述桁架式中段4上端固定連接。所述分段式中央井立柱3置于由所述硬艙2的中心處(如圖2所示)，使立管系統8從分段式中央井立柱中穿過，有效保護立管系統8不受波浪流的影響，中央井立柱3的直徑可以根據所容納立管數目和布置形式的需要確定；所述分段式中央井立柱3為兩段封閉式中央井立柱，所述分段式中央井立柱3的上段直徑小于所述分段式中央井立柱3的下段，所述分段式中央井立柱3的上段立柱長度與所述硬艙2的長度相等，所述分段式中央井立柱3的下段長度等于所述桁架式中段4的長度和所述軟艙6的高度之和；在平臺遷航時，所述硬艙 2的四根圓柱能夠由升降機構提升至所述平臺上體1的甲板之上，所述分段式中央井立柱3 的下段中央井立柱可套升至上段位置(如圖5所示)。在淺水時，中央井可去掉，整個平臺作為自升式平臺使用。所述桁架式中段4由無內傾立腿、水平撐桿、斜桿組成；所述垂蕩板 5為四塊，在垂向方向將桁架式中段4平均分為四個部分，垂蕩板5為方形，邊長與所述硬艙 2的四根圓柱所圍成的四邊形邊長相等，垂蕩板5中部設有可使所述分段式中央井立柱3穿過的通孔(如圖3所示)。垂蕩板對中央井立柱起到加固作用，在平臺發生垂蕩運動時可以提供較大的附加質量和阻尼，顯著改善垂蕩運動性能，便于鉆井、干樹采油的進行。所述桁架式中段4下端與所述軟艙6固定連接，所述軟艙6 (如圖4所示)位于平臺的最下位置處，呈中空正方體結構，在中空的四個角點分別有撐桿與中央井底部相連，起到對中央井的加固作用；軟艙內部設有固定壓載艙和壓載水艙，這樣能夠使重心下降到浮心之下，提高平臺穩性。所述系泊系統7分為四組，每組由三根系泊索組成，采用半張緊的懸鏈線式系泊， 即每根系泊索都呈錨鏈-鋼纜-錨鏈形式；相鄰兩組系泊索間的角度為90°，同一組中相鄰兩根系泊索間的角度為5°，且導纜器高度與平臺重心一致。系泊索可以限制平臺在水平面內的運動，采用的連纜連結構降低制造成本。本發明占據龐大的水下空間，可根據實際情況在重心高度處的硬艙2上均布動力定位系統，用以輔助定位和方便移動。所述系泊系統7與所述硬艙2下端的導纜器固定連接。所述立管系統8采用頂張緊式，以便實現干樹采油。立管分布在中央井立柱3內，在立管頂部有浮力罐與之相連，保證立管的張力需求。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種多立柱桁架式平臺，包括平臺上體(1)、硬艙O)、分段式中央井立柱(3)、桁架式中段(4)、垂蕩板(5)、軟艙(6)、系泊系統(7)和立管系統(8)，其特征在于所述硬艙O) 由四根圓柱組成，所述硬艙( 上端與所述平臺上體(1)固定相連，所述硬艙( 下端設有導纜器；所述硬艙( 下端同與之對應的所述桁架式中段(4)上端固定連接，所述桁架式中段(4)下端與所述軟艙(6)固定連接；所述分段式中央井立柱C3)置于由所述硬艙O)的中心處，所述分段式中央井立柱C3)為兩段封閉式中央井立柱，所述分段式中央井立柱(3) 的上段直徑小于所述分段式中央井立柱(3)的下段，所述分段式中央井立柱(3)的上段立柱長度與所述硬艙O)的長度相等，所述分段式中央井立柱(3)的下段長度等于所述桁架式中段的長度和所述軟艙(6)的高度之和；所述系泊系統(7)與所述硬艙( 下端的導纜器固定連接。
2.根據權利要求1所述的一種多立柱桁架式平臺，其特征在于在平臺遷航時，所述硬艙O)的四根圓柱能夠由升降機構提升至所述平臺上體(1)的甲板之上，所述分段式中央井立柱(3)的下段中央井立柱可套升至上段位置。
3.根據權利要求1所述的一種多立柱桁架式平臺，其特征在于所述垂蕩板(5)為四塊，形狀為方形，邊長與所述硬艙O)的四根圓柱所圍成的四邊形邊長相等；所述垂蕩板 (5)在垂直方向將所述桁架式中段(4)平均分為四個部分；所述垂蕩板(5)中部設有可使所述分段式中央井立柱(3)穿過的通孔。
4.根據權利要求1所述的一種多立柱桁架式平臺，其特征在于所述軟艙(6)呈環狀正方體結構并設有固定壓載艙和壓載水艙。
5.根據權利要求1所述的一種多立柱桁架式平臺，其特征在于所述系泊系統(7)分為四組，每組由三根系泊索組成，采用半張緊的懸鏈線式系泊，即每根系泊索都呈錨鏈-鋼纜-錨鏈形式；相鄰兩組系泊索間的角度為90°，同一組中相鄰兩根系泊索間的角度為 5° 0
6.根據權利要求1所述的一種多立柱桁架式平臺，其特征在于所述立管系統(8)采用頂張緊式立管，每個立管的頂部張力由自帶的浮力罐提供。
全文摘要
本發明公開了一種多立柱桁架式平臺，包括平臺上體、硬艙、分段式中央井立柱、桁架式中段、垂蕩板、軟艙、系泊系統和立管系統，其特征在于所述硬艙由四根圓柱組成，所述硬艙上端與所述平臺上體固定相連，所述硬艙下端設有導纜器；所述硬艙下端同與之對應的所述桁架式中段上端固定連接，所述桁架式中段下端與所述軟艙固定連接；所述分段式中央井立柱置于由所述硬艙的中心處，所述分段式中央井立柱為兩段封閉式中央井立柱，所述系泊系統與所述硬艙下端的導纜器固定連接。本發明具有優良的穩定性和運動性能，整體結構強度好，建造容易，可進行短距離自航，運輸及安裝成本低，適用作業水域范圍廣，可用于深海、淺海或邊際油田的開發。
文檔編號B63B35/44GK102501949SQ20111044575
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者劉剛, 張崎, 李紅霞, 牟涵, 陳景杰, 黃一 申請人:大連理工大學