[發明專利]張力腿平臺附帶抗壓儲水艙的整體式基礎及其沉貫方法

無效

• 申請號: 200910068484.2
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN101538865A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 晉文超;余楊;吳海欣
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D23/00
• 分類號: E02D23/00;E02B17/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

技術領域

本發明屬于海洋工程領域海洋工程結構物基礎，涉及一種適用于張力腿平臺的基礎。

背景技術

我國目前油氣資源開發主要是在200米水深以下的海域，深海平臺技術的研究尚處于起步階段，在面臨世界各國對人類共同擁有的深海資源激烈競爭的形勢下，須高度重視對深海平臺技術的研究。張力腿平臺作為深海理想的平臺型式，得到了廣泛的重視和發展，已經成為深海開發的主力軍。

目前張力腿平臺的錨固基礎分為樁基礎和負壓桶形基礎兩種形式，通過對這兩種基礎形式進行對比研究可以看出：在深海環境中樁基礎比較耗材，施工周期長；而負壓基礎成本較低，施工周期短，特別適用于深海軟土地基，且由于深海中地質條件普遍較差，因此桶形基礎是一種更加適合張力腿平臺的基礎形式。

我國1994年在渤海CFD-6-1油田首次成功安裝了吸力錨作為延長測試油輪系泊的兩點系泊錨；1999年10月25日成功在勝利埕北海區CB20B井位，將國內第一座桶形基礎平臺安裝就位，這標志著我國的桶形基礎平臺進入實用階段。但到現在為止，國內桶基的使用水深不超過50m，且主要用于導管架平臺，從未應用于深水，也從未應用于張力腿平臺。世界范圍內，北海的Snorre油田在1991年6月應用大型混凝土負壓錨固定張力腿平臺，這是桶形基礎第一次應用于深水鉆采平臺基礎，但其面臨的一個重要問題就是工作水深不夠，迄今為止工作水深僅為330m～350m，尚未用于上千米水深。造成這一問題的原因與其依靠泵抽吸的負壓形成機制和單桶逐一沉貫的施工就位方式有很大關系。首先，依靠泵抽吸桶內海水時，在上千米的海底，泵體無法承受巨大的壓強，無法下沉到所需深度，不能實施抽吸，于是桶基內部無法產生負壓環境，導致桶基不能沉貫到海底。即使將泵體放入耐壓箱體中，但耐壓箱體發明、與泵體組裝以及內部管線布置十分麻煩，存在一定困難。其次，在上千米的海底，單桶沉貫很難保證沉貫位置的準確性，沉貫后桶基之間相對位置不能確定，從而難以保證錨索平行；并且桶基到達海底時的狀態難以控制，可能需要很長的海上施工時間。

如今，張力腿平臺的海底基礎絕大部分采用樁基礎，如Shell公司在墨西哥灣建造的Mars?TLP、Powell?TLP以及Brutus?TLP平臺均采用12根100多米的樁基礎系固。每根樁基礎打入海底大約需要2周時間，所有樁基礎打入海底需要很長的海上施工時間，

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述不足，提供一種適用于上千米水深的張力腿平臺海底基礎，本發明的桶形基礎可以在24小時內沉貫入海底，大大縮短了海上施工時間，并且易于控制。

本發明采用如下的技術方案：

一種張力腿平臺附帶抗壓儲水艙的整體式基礎，包括4個相同的抗壓儲水艙、4個相同的桶形基礎和桁架連接構件，所述的四個儲水艙成矩形布置，每個儲水艙的主體為柱狀，儲水艙之間通過排布在所述矩形邊長上的桁架連接構件相連接，每個抗壓儲水艙的下部固定有一個與相應儲水艙同軸心、并通過第一電子閥門相連通的桶形基礎，在桶形基礎的桶壁上端設置有單向通海閥門，所述抗壓儲水艙還設置有與排氣管道相接的第二電子閥門。

作為優選實施方式，本發明的整體式基礎，所述抗壓儲水艙從垂向、徑向、環向被分隔為多個艙室，每個艙室采用板梁組合結構，各艙壁的主梁和次梁又分別圍成了空心肋板；所述桶形基礎由桶壁和桶頂兩部分組成，桶壁分為上段、下段，內設多塊豎向加強筋板，桶頂下設多塊加強肋板；所述桁架連接構件采用“X”形桁架結構，各構件均為鋼管。

本發明同時提供一種上述整體式基礎的沉貫方法，包括下列步驟：

(1)使抗壓儲水艙與桶形基礎之間的電子閥門閉合，使設置在桶形基礎上的單向通海閥打開，在自重及壓載作用下使桶形基礎下緣嵌入土中，形成桶內水體的封閉狀態，實現最初貫入；

(2)關閉單向通海閥，打開抗壓儲水艙與桶形基礎之間的電子閥門，通過調整該閥門的開啟程度，使同一時間內流入抗壓儲水艙的水量超過自底部滲入的水量，形成負壓，使桶形基礎不斷被壓入土中；

(3)根據抗壓儲水艙內氣壓，開啟與排氣管道相接的第二電子閥門，使空氣排出，整個沉貫過程中都要隨時讀取艙內氣壓，再通過調整閥門1和閥門2的開閉程度，調整桶內負壓，實現桶形基礎的逐步貫入；

(4)在桶形基礎貫入預定深度以后，關閉兩個電子閥門。

本發明在對負壓桶形基礎進行深入研究的基礎上，提出一種新型的，適用于上千米水深的張力腿平臺附帶抗壓儲水艙的整體式基礎發明方案，并針對深海高壓特點，對基礎結構進行了詳細發明。本發明具有以下實質性的特點和技術效果：