一种自升式水下浮体张力腿平台及其建造方法技术

本发明专利技术公开了一种自升式水下浮体张力腿平台及其建造方法，平台包括上船体(4)和下船体(6)，所述上船体(4)通过自升式桩腿(5)连接所述下船体(6)；所述下船体(6)为水下浮体，通过底部边缘间隔布置的筋腱(9)连接固定于海床的张力腿(3)。所述下船体(6)设置有储油空间。本发明专利技术避免了现有TLP需要各种海工支持船的组合工作与交叉作业，减少海上施工量及安装风险，极大降低高昂的海上安装费用，降低投资成本。生产工况下，本发明专利技术平台水线面附近具有极小的排水体积和湿表面，且下船体避开了水线面附近海流流速较快区域，从而显著降低了整体波流载荷，使新型TLP同时具有更好的水平面内和水平面外运动性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种海洋工程装备的开发应用技术，更具体地说是一种具有海洋油气开采、生产、存储以及钻/完/修井功能的新型张力腿平台。
技术介绍
张力腿(简称:TLP)平台工作原理:张力腿平台是一种新兴的并拥有优良的工作记录的海洋油气开发工程设施，虽然结构形式及应用方式各不相同，但其基本工作原理一致。现有技术的平台主要结构形式如图1所示，它通过自身的船体结构2 (水面浮体)，产生远大于平台整体自重的浮力，浮力除了抵消自重之外，剩余部分就称为剩余浮力，这部分剩余浮力与时刻处于受张拉绷紧状态的张力腿3产生的预张力平衡。较大的张力腿预张力使平台平面外的运动(横摇、纵摇和垂荡)较小，近似于刚性，张力腿将平台和海底固接在一起，为生产提供一个相对平稳安全的工作环境。图2中示出了船体结构2 (水面浮体)的结构。其中中部位置为浮体，三个阴影部分为实体钢结构，用于张力腿3的固定。船体结构2直接连接了上部模块I。上部模块I的功能包括井口控制、钻采、原油处理以及生活设施。现有技术张力腿平台的建造安装情况:首先，上部模块1、船体结构2在船厂分别独立建造。其次，上部模块1、船体结构2在海上需要使用运输船分别独立运输。最后，如图3所示，在作业海域主要安装过程:先定位安装船体结构2，连接先前完工锚固的张力腿3，然后吊装上部模块I。如图3所示。该过程需要使用驳船、辅助支持船、重吊船等组合工作，交叉作业，海上施工量非常大，安装风险高，费用高昂。图中，标号A为海平面；标号B为海床，标号81为吊绳，标号82为大型起重工程船。除了上述建造过程的问题，在运动性能方面，现有技术的平台还存在如下问题:1.张力腿平台特有的平面外运动刚性良好(横摇、纵摇和垂荡较小)，但其较大水面浮体的特性，决定其仍然不可避免的遭受波浪流载荷，从而产生不可忽视的纵荡、横荡和艏摇运动，即平台平面内运动性能一般。2.其水面浮体的特性也限制了其主尺度，从而没有或难以具有较大储油能力。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于海上油气资源的开采、生产，可兼容钻/修井作业的TLP平台，可以整体建造，整体拖航。在预定海域安装过程中，可以完成上船体(载有上部模块)自安装，避免了现有TLP需要各种海工支持船的组合工作与交叉作业，减少海上施工量及安装风险，极大降低高昂的海上安装费用，降低投资成本。生产工况下，上船体通过粧腿结构支撑位于水面上，与水面保持一定气隙，下船体位于水面下一定深度。这种形式带来的好处是位于水线面附近的粧腿结构与传统TLP水面大型浮体相比，具有极小的排水体积和湿表面，且下船体避开了水线面附近海流流速较快区域，从而显著降低了整体波流载荷，使新型TLP具有更好的水平面内运动性能(纵荡、横荡和艏摇较小)。由此，在继承了传统TLP优良的水平面外运动性能(横摇、纵摇和垂荡较小)的同时，本专利技术TLP能够同时获得优良的水平面内和水平面外运动性能，得到了更为优良的定位性能，为整个平台装备生产提供一个平稳安全的工作环境。为了达到上述目的，本专利技术提供一种自升式水下浮体张力腿平台，包括上船体和下船体，所述上船体通过自升式粧腿连接所述下船体；所述下船体为水下浮体，通过底部边缘间隔布置的筋腱连接固定于海床的张力腿。其中，所述上船体为水密箱型结构，作为控制、生活及功能模块载体。优选方式下，所述下船体设置有储油空间。所述自升式粧腿为三个。本专利技术还提供了自升式水下浮体张力腿平台的建造方法，包括如下步骤:S1、坞内整体建造平台，包括上船体和下船体，上船体通过贯穿自升式粧腿连接下船体；下船体为水下浮体结构；此外，在作业水域锚固张力腿；S2、将整体建造的平台拖移至作业水域，其中，湿拖方式时，吃水线在下船体上；S3、通过压载，吃水线转移到上船体，借助为粧腿配置的升降及锁紧系统，下放下船体到水下设计深度；S4、通过工程船辅助，下船体连接张力腿；下船体排载后，张力腿张紧。工作状态下，所述上船体通过粧腿升至海平面以上。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势:一、建造安装方面:1.本专利技术新型TLP可以在船厂整体建造；2.海上整体拖航运输，减少运输船使用；3.在预定作业海域主要安装过程中，除了张力腿安装中需要使用工程船辅助支持夕卜，上船体(包括上部功能模块)能够实现自安装，最大程度减少驳船、辅助支持船、重吊船等的组合工作，大大减少交叉作业、海上施工量及安装风险，将极大改善海洋工程项目中费用高昂的海上安装，降低投资成本。二、运动性能方面:除了继承现有TLP平台特有的良好水平面外运动刚性(横摇、纵摇和垂荡较小)，专利技术新型TLP形式带来的好处是位于水线面附近的粧腿结构与现有TLP水面大型浮体相比，具有极小的排水体积和湿表面，且位于水面下一定深度、为整个装置提供浮力的下船体，与现有TLP水线面浮体相比，成功避开了水线面附近的波浪及海流流速度较快区域，从而显著降低了整体波流载荷，从而使新型TLP具有更好的水平面内运动性能(纵荡、横荡和艏摇较小)。由此，在继承了传统TLP优良的水平面外运动性能的同时，专利技术新型TLP能够同时获得优良的水平面内和水平面外运动性能，即具有更为优良的定位性能。三、可扩展方面:位于水下的下船体浮箱，在摆脱了波浪载荷的限制后，可依据波流载荷优化整体外形，其形状和尺寸都具有更大的设计调整空间，可扩大舱容，可扩展其具有储油功能。【附图说明】图1是现有技术张力腿平台(TLP)海上工作中的立面示意图；图2是图1中D-D向投影图。图3是现有技术TLP上部模块海上安装示意图；图4是本专利技术新型TLP海上工作中的立面示意图；图5是本专利技术新型TLP整体拖航示意图；图6是本专利技术新型TLP海上安装过程中下放下船体示意图；图7是本发当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自升式水下浮体张力腿平台，其特征在于，包括上船体(4)和下船体(6)，所述上船体(4)通过自升式桩腿(5)连接所述下船体(6)；所述下船体(6)为水下浮体，通过底部边缘间隔布置的筋腱(9)连接固定于海床的张力腿(3)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董庆辉，马延德，赵杰，彭贵胜，刘洪峰，王飞，梅荣兵，于世旭，孙强，姜福洪，姚云熙，石强，王欣，孙瑞雪，
申请(专利权)人：大连船舶重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21