[發明專利]一種用于超深水浮式結構物的混合式系泊系統及系泊方法

有效

• 申請號: 201310430867.6
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103482026A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 朱建;竇培林;陳剛;袁洪濤;施興華;孔令海
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63B21/50
• 分類號: B63B21/50;B63B21/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種系泊系統，尤其涉及一種用于超深水浮式結構物的系泊系統，屬于海洋工程油氣開發領域。

背景技術

世界海洋石油儲量80%以上都集中在水深500m之內，然而海洋面積的70%以上都在3000m～6000m之間，大量的海域面積還有待探明。目前除少數海域，大部分地區的近海油氣資源已經日漸枯竭，向深海發展已經成為必然趨勢。在深海的油氣資源開發中遇到的主要問題是：深海的海洋環境更惡劣，環境載荷更大，無論是對于鉆井平臺還是生產平臺來說，在深海環境中，系泊系統是保證海洋平臺在海上進行正常的生產作業的重要設備。海洋平臺常采用的系泊系統有：動力系泊定位系統（DPS）和錨泊系泊系統，其中錨泊系泊系統又分為懸鏈線式和張緊式。隨著向更深海域油氣資源開采步伐的邁進，現有的系泊系統遇到如下瓶頸：

1、懸鏈線式系泊系統由“鋼鏈-鋼纜-鋼鏈”組成，依靠自重為浮體提供恢復力，應用廣泛、技術成熟，但當水深到達1000m以上時，系統重量過大、成本劇增，系泊效率降低。

2、張緊式系泊系統由“鋼鏈-聚合材料-鋼鏈”組成，利用系纜軸向張力提供恢復力，而系纜主要由聚合材料構成，由于其材料和力學性能非常復雜，從而導致在動張力和疲勞分析時，不得不采用較大的安全系數。

3、動力系泊定位系統，通過各個方向多個推力器將平臺控制在目標區域，能在任何水深下工作，定位方便快捷；但是建造成本較高，因系統包括控制系統、推力器、傳感器設備等；風險較高，因當設備故障時可能喪失系泊定位能力，使用成本較高，因燃料消耗及需要專門人員操作和維護設備。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術中存在的重量大、成本高、技術復雜等缺點，提出一種系統重量輕、技術簡單、成本較低的超深水（3000m深水以下）浮式結構物的混合式系泊系統及其系泊方法。

為實現上述目的，本發明所述混合式系泊系統采用如下技術方案：海洋平臺上設有控制模塊、GPS、支座和絞車，張緊式系纜一端通過第一海底錨固定于海底，另一端連接絞車，張緊式系纜上設有第一拉力傳感器，懸鏈線式系纜一端通過第二海底錨固定在海底，另一端連接支座，在懸鏈線式系纜上設有第二拉力傳感器，GPS測定海洋平臺的實時運動響應值，控制模塊分別連接GPS、第一、第二拉力傳感器并控制絞車動作。

本發明所述混合式系泊系統的系泊方法采用的技術方案是具有如下步驟：

A、GPS實時記錄海洋平臺的運動響應值，與預設合理響應值比較，當海洋平臺的運動響應值小于預設合理響應值時，判斷當前的海況是普通海況，反之，判斷當前的海況是極限海況。

B、極限海況時，控制模塊控制絞車拉緊張緊式系纜，第二拉力傳感器將懸鏈線式系纜上的張力A、第一拉力傳感器將張緊式系纜上的張力B均傳到控制模塊中，控制模塊通過公式???????????????????????????????????????????????計算出C值，將C值與預設合理差值對比，若C值小于預設合理差值，則保持張緊式系纜的長度不變，若C值大于預設合理差值，則比較張力A和B，如果A<B,控制模塊控制絞車放松張緊式系纜的長度，如果A>B,控制模塊控制絞車收縮張緊式系纜的長度。

?C、普通海況時，控制模塊控制絞車放松張緊式系纜的長度，使張緊式系纜沒有張力，不為海洋平臺提供恢復力，懸鏈線系纜給海洋平臺提供恢復力。

??本發明采用上述技術方案后，與現有技術相比具有如下優點：

?1、減少了懸鏈式系纜的根數，所以減輕了重量、增加了平臺的可變載荷、提高了系泊系統經濟性。

2、在極限海況時，啟動張緊式系泊纜，與常規懸鏈線式系纜同時存在，張緊式系纜由聚合材料組成，重量輕、經濟性好。并且張緊式系泊系統只是在極限海況時才啟用，大大減少了疲勞情況的發生，也最大可能的降低了材料復雜的力學性能所帶來的不利影響。

3、混合系統中的懸鏈線式系泊系統，是常規的技術非常成熟的一種方式，而采用的張緊式系泊系統由于只是少數極限海況啟用，最大程度上降低了其不利因素所帶來的影響，所以相比于動力系泊定位系統，本發明技術簡單、成熟。

?4、在極限海況時，由單套的懸鏈線式系泊系統變成雙套的混合式系泊系統，不僅有利于對平臺運動響應及系纜動力響應的控制，也減輕了與懸鏈線式系泊系統相連的絞車的負荷。