專利名稱：一種ddms深吃水立柱平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于海洋工程及船舶工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種DDMS (De印Draft Multi-Spars)深吃水立柱平臺(tái)，適用于深海海域的油氣鉆探與生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
目前，世界上的深水平臺(tái)的主要類型有半潛式SEMI、張力腿TLP和Spar。 半潛式平臺(tái)經(jīng)過幾十年的發(fā)展在設(shè)計(jì)與建造技術(shù)上己經(jīng)比較成熟，目前己有超 過90座平臺(tái)用于深水鉆井。但半潛式平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能不及張力腿與Spar平臺(tái)， 不支持干式采油樹系統(tǒng)。半潛式平臺(tái)吃水較淺，重心在浮心之上，極端海況下 的穩(wěn)定性問題不能忽略。
張力腿平臺(tái)借助張力鍵與海底基礎(chǔ)相連，垂蕩響應(yīng)極小，但平臺(tái)造價(jià)對(duì)設(shè) 計(jì)水深敏感，目前張力腿平臺(tái)水深記錄為1425m。此外垂向高頻的振蕩對(duì)張力鍵 產(chǎn)生的疲勞問題比較突出。
Spar平臺(tái)近年來在墨西哥灣依靠其良好的運(yùn)動(dòng)性能，得到了眾多石油公司 和海洋工程技術(shù)公司的青睞。1997年第一座Spar平臺(tái)N印tune下水，作為第一 代Spar平臺(tái)，僅建造了 3座就被第二代Truss Spar取代。Truss Spar用空間 桁架結(jié)構(gòu)代替了 Classic Spar的剛制外殼作為主體中段并使用垂蕩板增加附加 水質(zhì)量并提供粘滯阻尼，改良了平臺(tái)水動(dòng)力特性，雖然吃水相對(duì)較淺，但同樣 具有良好的運(yùn)動(dòng)性能。相比第一代Classic Spar， Truss Spar雖然喪失了儲(chǔ)油 功能，但降低了鋼材用量，因而降低了建造費(fèi)用。2004年第三代多柱式平臺(tái)Cell Spar誕生，較低的建造難度和造價(jià)是其最大的優(yōu)點(diǎn)，但有效荷載受到限制。雖 然Spar平臺(tái)具有良好的穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)性能等優(yōu)點(diǎn)，但建造難度較大，平臺(tái)上體空間狹窄，有效使用面積較小，主體渦激振動(dòng)明顯等方面的不足也引起了人們
的重視。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的深吃水立柱平臺(tái)，該平臺(tái) 能夠顯著降低平臺(tái)的建造成本和建造難度，其水動(dòng)力性能得到了提高且具有良 好的運(yùn)動(dòng)性能。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下
DDMS型深吃水立柱平臺(tái)由4個(gè)深吃水的立柱spars (硬艙)、 一個(gè)中央井立
柱spar、垂蕩板、橫向浮橋、軟艙、系泊系統(tǒng)、立管系統(tǒng)(軟艙)以及平臺(tái)上
體等主要部分構(gòu)成。
4個(gè)深吃水的立柱布置在平臺(tái)橫截面的4個(gè)角點(diǎn)上，主要為平臺(tái)提供浮力。 中央井立柱位于橫截面中心，直徑比4個(gè)深吃水的立柱稍大，作為中央井
并在底部向海水開放，使立管從中穿過，有效地保護(hù)立管，減小波浪與海流對(duì)
立管沖擊。
DDMS平臺(tái)采用頂部張緊式立管系統(tǒng)，并利用連接在立管頂部的浮桶提供所 需的張力。
DDMS軟艙位于硬艙立柱的底部與硬艙相隔一定距離，其中充滿高密度液體 或金屬，使平臺(tái)重心位置(CG)位于浮心位置(CB)之下；在極端環(huán)境下，平 臺(tái)也因此具有良好的穩(wěn)定性。
硬艙與軟艙通過4根小直徑的立柱連接。在硬艙吃水部位配置三塊水平垂 蕩板，連接4個(gè)深吃水的立柱和一個(gè)中央井，向平臺(tái)提供總體側(cè)向剛度，并有 效改良平臺(tái)的水動(dòng)力性能。每一層垂蕩板由4塊三角形子板組成，由四根水平 45度安置的橫撐隔開，橫撐連接角點(diǎn)和中央井立柱。在硬艙的底部安裝水平浮橋， 一方面連接平臺(tái)4個(gè)深吃水的立柱，還可以作為可變壓載艙用以調(diào)整平臺(tái) 的重心位置，避免偏心。在硬艙頂部設(shè)置了 K型梁連接各個(gè)立柱，進(jìn)一步增加 平臺(tái)主體的整體側(cè)向剛度。
DDMS平臺(tái)使用系泊系統(tǒng)約束水平方向位移，系泊索一端安裝在平臺(tái)甲板上 另一端在海底固定。平臺(tái)上體采用雙層的桁架結(jié)構(gòu)，由鉆井塔及設(shè)備、人員宿 舍、直升機(jī)平臺(tái)、生產(chǎn)車間和動(dòng)力車間等部分組成。
DDMS深吃水立柱平臺(tái)的設(shè)計(jì)是一個(gè)交互式的過程，包括平臺(tái)功能與設(shè)計(jì)要 求、主體尺寸估計(jì)、平臺(tái)重量與甲板布置、平臺(tái)壓載艙和硬艙設(shè)計(jì)、空艙排水 量、錨泊系統(tǒng)、立管設(shè)計(jì)、荷載施加、設(shè)計(jì)計(jì)算、平臺(tái)穩(wěn)定性驗(yàn)算和平臺(tái)響應(yīng) 驗(yàn)算等方面。
本實(shí)用新型深吃水立柱平臺(tái)DDMS具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 硬艙由直徑相對(duì)較小的立柱組成，平臺(tái)的建造難度與成本較低；平臺(tái)硬 艙各部分可在就近船塢生產(chǎn)并安裝，節(jié)省了一定的平臺(tái)運(yùn)輸費(fèi)用。
2、 封閉的中央井結(jié)構(gòu)使穿過其中的立管得到保護(hù)，免受波浪或海流的沖擊;
3、 多柱的硬艙配置方案使DDMS平臺(tái)具有更大的上體使用空間，獲得了更 大的整體設(shè)計(jì)彈性；
4、 垂蕩板結(jié)構(gòu)提供了大量的附加水質(zhì)量，并能夠激起一定的粘滯阻尼，水 動(dòng)力性能得到提高，具有良好的運(yùn)動(dòng)性能特別是垂蕩響應(yīng)。
5、 支持干式采油樹的使用，進(jìn)一步降低油氣開采成本；
6、 適用于多種不同的海域及海況條件。
7、 多柱式的硬艙配置方案能夠通過擾亂漩渦的脫落降低渦激振動(dòng)VIV效應(yīng)。

圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的平臺(tái)上體布置示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖1_1剖面圖。
圖4為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖2 — 2剖面圖。 圖5為本實(shí)用新型的系泊系統(tǒng)示意圖。 圖6為本實(shí)用新型的立管系統(tǒng)示意圖。
圖中l(wèi)平臺(tái)上體；2K型梁；3深吃水立柱；4中央井立柱；5垂蕩板； 6橫向浮橋；7軟艙；8系泊系統(tǒng)；9立管系統(tǒng)。 101直升機(jī)平臺(tái)；102人員膳宿；103控制車間；105鉆井塔；
104鉆井模塊106動(dòng)力供應(yīng)模塊；107平臺(tái)生產(chǎn)車間；108起重機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。
本實(shí)用新型深吃水立柱式平臺(tái)由平臺(tái)上體1、 K型梁2、深吃水立柱spars3、 中央井spar4、垂蕩板5、橫向浮橋6、軟艙7、系泊系統(tǒng)8、立管系統(tǒng)9組成。
所述的平臺(tái)上體1采用雙層桁架結(jié)構(gòu)，利于通風(fēng)，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行有利。 直升機(jī)平臺(tái)IOI、人員膳宿102、控制車間103位于平臺(tái)前端。鉆井塔105在甲 板中心，中央井之上。鉆井模塊104位于甲板左舷僅靠鉆井塔，平臺(tái)動(dòng)力供應(yīng) 模塊106例如渦輪發(fā)電機(jī)，位于甲板右舷。平臺(tái)生產(chǎn)車間107位于甲板尾部。 兩座起重機(jī)108分別位于甲板的左舷和右舷。
所述的K型梁2的水平橫梁連接深吃水的立柱(3)和中央井立柱(4)， 45 度斜梁一端與深吃水的立柱或中央井，另一端與水平橫梁連接。
所述的深吃水立柱布置在平臺(tái)主體的4個(gè)角點(diǎn)，每一個(gè)立柱由若干小艙室 構(gòu)成，其中充滿空氣，主要功能是為平臺(tái)提供浮力。
所述的中央井立柱4長度與硬艙相同，直徑更大。中央井為中空結(jié)構(gòu)，底部向海水幵放，立管從中穿過直到海底井口。 D匿S平臺(tái)也支持液壓式立管的使 用，平臺(tái)業(yè)主可根據(jù)實(shí)際情況決定是否安裝封閉的中央井。
所述的垂蕩板5由三角型子板502與水平45度橫撐501組成。橫撐501用 于連接深吃水立柱3和中央井立柱4，增大整體結(jié)構(gòu)剛度。垂蕩板為水平面積很 大的薄板，平臺(tái)豎向運(yùn)動(dòng)時(shí)，法向方向能夠激起較大附加水質(zhì)量，同時(shí)尖銳的 平板邊界提供了一定的粘滯阻尼，調(diào)整DDMS平臺(tái)的垂蕩自然周期調(diào)整到特征波 浪周期之上，避免共振產(chǎn)生較大的響應(yīng)。
所述的橫向浮橋6在底部連接深吃水立柱3，同時(shí)設(shè)置了水平45度橫撐601 。 橫向浮橋同時(shí)也作為可變壓載艙以調(diào)整平臺(tái)的重心位置，避免偏心。
所述的軟艙7位于平臺(tái)最底部，通過小直徑圓柱與平臺(tái)深吃水立柱3連接。 軟艙提供大量壓載，其中充滿了高密度液體或金屬。
所述的系泊系統(tǒng)8用于約束平臺(tái)水平位移。系泊索由鏈一纜一鏈結(jié)構(gòu)組成， 一端安裝在平臺(tái)甲板上另一端在海底固定，導(dǎo)纜器的位置與平臺(tái)重心的豎向位 置一致，可避免錨纜在平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生不良附加彎矩。DDMS平臺(tái)采用12根系泊 索，編號(hào)為801 812，分成4組，對(duì)稱布置硬艙上。每組系泊索之間呈90度， 每一組中的3根系泊索分別呈5度的方向角。DDMS平臺(tái)為浮體順應(yīng)式結(jié)構(gòu)，因 此系泊系統(tǒng)提供的縱蕩回復(fù)力較小，其自然周期通常在150 350s之間。
所述的立管系統(tǒng)9由1根鉆井立管901和8根生產(chǎn)立管902組成。立管的 數(shù)量直接決定中央井立柱4的尺寸。所有立管均為頂部張緊式，由浮力桶提供 張力。
權(quán)利要求1、一種DDMS深吃水立柱平臺(tái)，包括4個(gè)深吃水立柱(3)、一個(gè)中央井立柱(4)、垂蕩板(5)、橫向浮橋(6)、軟艙(7)、系泊系統(tǒng)(8)、立管系統(tǒng)(9)以及平臺(tái)上體(1)，其特征在于4個(gè)深吃水立柱(3)位于平臺(tái)橫截面的4個(gè)角點(diǎn)，中央井立柱(4)位于橫截面中心，K型梁(2)位于深吃水立柱(3)頂部連接深吃水立柱(3)和中央井立柱(4)，垂蕩板(5)與深吃水立柱(3)直接集成，水平安裝在深吃水立柱(3)上，橫向浮橋(6)在深吃水立柱(3)底部連接深吃水立柱(3)，平臺(tái)底部配置大體積的軟艙(7)并充滿壓載物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DDMS深吃水立柱平臺(tái)，其特征還在于中央 井立柱(4)位于橫截面中心，其底部向海水開放，立管從中穿過。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DDMS深吃水立柱平臺(tái)，其特征還在于K型 梁(2)的水平橫梁連接深吃水立柱(3)和中央井立柱(4)， 45度斜梁一端與 深吃水立柱(3)或中央井立柱(4)，另一端與K型梁(2)的水平橫梁連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DDMS深吃水立柱平臺(tái)，其特征還在于每一 層垂蕩板(5)由三角型子板(502)與水平45度橫撐(501)組成；垂蕩板(5) 直接集成在深吃水立柱(3)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DDMS深吃水立柱平臺(tái)，其特征還在于軟艙 (7)位于平臺(tái)最底部，與深吃水立柱(3)底部有距離，通過直徑小于深吃水立柱(3)的立柱并與深吃水的立柱(3)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種DDMS深吃水立柱平臺(tái)，屬于海洋工程及船舶工程技術(shù)領(lǐng)域，適用于深海海域的油氣鉆探與生產(chǎn)。其特征是平臺(tái)由4個(gè)深吃水的立柱、一個(gè)中央井立柱、垂蕩板、橫向浮橋、軟艙、系泊系統(tǒng)、立管系統(tǒng)以及平臺(tái)上體組成，4個(gè)深吃水的立柱位于平臺(tái)橫截面的4個(gè)角點(diǎn)，中央井立柱位于橫截面中心，K型梁位于硬艙頂部連接立柱和中央井，垂蕩板與平臺(tái)硬艙直接集成，水平安裝在立柱上，橫向浮橋在硬艙底部連接各立柱，平臺(tái)底部配置大體積的軟艙并充滿壓載物。本實(shí)用新型的有益效果是平臺(tái)的建造難度與成本較低；中央井結(jié)構(gòu)使立管得到保護(hù)；更大的整體設(shè)計(jì)彈性及平臺(tái)上體使用空間；水動(dòng)力性能得到提高，具有良好的運(yùn)動(dòng)性能；支持干式采油樹的使用；適用于多種不同的海域及海況條件。
文檔編號(hào)B63B35/44GK201347192SQ20092001037
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者李彬彬, 歐進(jìn)萍 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)