[發明專利]一種多柱體集成型單柱式平臺

在審

• 申請號: 201710038256.5
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106741699A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 余楊;徐立新;余建星
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63B35/44
• 分類號: B63B35/44
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明涉及一種適用于深海油氣開發并采用集成型多柱體設計的單柱式平臺。

背景技術：

深海自然環境十分復雜，油氣勘探開發的技術難度大，施工難度高，維護費時費力、風險高。與固定平臺相比，浮式平臺能夠更好地解決技術性和經濟性之間的矛盾，總體性能也相對較優異，是深海水域的理想作業平臺。

目前,世界范圍內所采用的浮式平臺形式共分為四類：張力腿平臺、半潛式平臺、單柱式平臺以及浮式生產儲油系統。其中張力腿平臺在水深超過一千米后，建造成本大幅上升，經濟性較差，而半潛式平臺與浮式生產儲油系統大多又只能適用濕式采油樹，維護成本過高，利潤較低。綜合比較，總體性能優越，維護成本較低的單柱式平臺是深海油氣開發中的廣泛使用和重點研究的平臺結構形式。

第一代傳統單柱式平臺(Classic Spar)主體是一個直徑很大、吃水較大的具有結構外形規則的浮式圓柱結構，具備一定的儲油能力。雖然運動性能良好，但是主體結構龐大，建造難度較大，有效載荷相對較小，且成本很高。

桁架式單柱平臺(Truss Spar)是從第一代單柱式平臺演化而來，其主要特點是中段為桁架結構。桁架是一個X型支柱的空間梁結構，在結構上與傳統導管架相似。這種設計可以顯著降低平臺結構的用鋼量，提高經濟性，降低平臺側向的波浪荷載作用與系泊張力。此外，桁架結構中間往往會設置多個垂蕩板，進一步改善平臺的垂蕩運動性能。然而，中間桁架結構的設計也使得改平臺形式喪失了儲油能力，且水下的桁架結構維修難度較大。

由于傳統單柱式平臺和桁架式單柱平臺的主體部分都包含大直徑的圓柱體，對建造工藝的要求很高。因此，近年來又提出了多柱體單柱式平臺(Cell Spar)。同現有的單柱式平臺相比，其最大優點在于降低了建造難度，經濟性較好。這種新型單柱式平臺的殼體由一束多根直徑較小的圓柱體組成，稱為Cell，并利用很多間隙處的水平和垂直結構單元連接起來。平臺下部將外圓柱中的三個延伸到底部構成圓柱腿。壓載艙包含在這些圓柱腿的底部，從而確保平臺具有足夠的穩性。

發明內容：

本發明的目的是提供一種造價小易于施工的適用于深海油氣開發的多柱體單柱式平臺。技術方案如下：

一種多柱體集成型單柱式平臺，通過支撐結構與上部結構1相連，包括中心主體立柱2與排布在其外側的多根外圍小尺寸立柱3，中心主體立柱2自上而下設置有多個艙室，外圍小尺寸立柱3內也設置有多個艙室，在中心主體立柱2內設置有多根與上部結構1相連的頂張緊式立管4。

優選地，在多根外圍小尺寸立柱3的周邊設置有環形支護結構7，在環形支護結構7外沿垂直方向螺旋式固定有流激振抑制裝置5。每相距一段間隔在中心主體立柱2柱體龍骨處固定有垂蕩板6。平臺中心主體立柱的位于上部的艙室為平臺提供主要浮力，位于中部的艙室承載可調節壓載水，位于下部的艙室用于固定壓載和原油儲藏和其他生產作業功能。

本發明的有益效果如下：

(1)本發明提出的深水平臺形式不僅適用于中國南海深水油氣田的開發，而且該平臺可實現包括鉆井、完井、生產(干濕井)、井口服務等功能。該平臺還同時具有原油直接外輸能力與儲油能力，靈活多功能。

(2)在相同載重吃水的情況下下，多柱體集成型單柱式平臺的尺寸更小、重量更輕，在中心主體立柱內設置的頂張緊式立管和垂蕩板可使其避免遭遇海洋波浪流載荷沖擊。

(3)在相同海況下，該平臺與傳統單柱式平臺相比總體性能也更為出色，平臺各自由度的整體運動幅度都更小，安裝立管的升沉幅值更小，系泊載荷更小，平臺運動性能更為出色。同時平臺垂向運動的幅度足夠小，可以適用頂張緊式立管(TTR)與鋼懸鏈式立管(SCR)。

(4)該平臺所組成的8根小尺寸立柱比傳統單柱式平臺的主體立柱要更易于生產。每根立柱都可以通過軋制圓筒的拼接即可完成其備制。制造過程簡單，設備要求常規(圈板和焊接)，可標準化生產。同時采用流水線舾裝，高效省時，大大減少油氣田開發前期耗時。

(5)該平臺主要組成結構，小尺寸圓柱制造過程中圓筒的軋制與焊接工藝與導管架平臺相類似，建造場地選取靈活，可在平地或船塢內生產，便于選址就近設立建造基地，大幅降低運輸風險與建造總花費。

(6)平臺上部結構可用經濟省時，技術成熟的浮托法進行安裝。與傳統單柱式平臺相比該平臺設計中避免采用大尺寸圓柱體，制造成本更低；每根小尺寸立柱又可以同時進行軋制與焊接，建造周期更短。因此該平臺屬于低投入，低風險的平臺類型，經濟回報更高，適用的油田范圍更加廣泛。