一种浮力塔平台制造技术

本发明专利技术属于海洋平台工程领域，具体涉及一种浮力塔平台，其包括由下至上依次固定连接的吸力桩、固定压载舱、可调浮力舱、固定浮力舱和上部模块，吸力桩为上端封闭、下端敞口的筒状结构；可调浮力舱和固定浮力舱均为环形舱室且同心设置，可调浮力舱和固定浮力舱围成的内部空间设置成储油舱。本发明专利技术的有益效果是：可调浮力舱和固定浮力舱围成的内部空间设置成储油舱，充分利用塔体内部空间进行储油，可以省去储油轮或输油管线的建造成本，安装方便，结构简单；采用油水分舱的方式进行干式储油，可调浮力舱排出的海水中不会混入石油颗粒，环保经济意义重大。

A buoyancy tower platform

The invention belongs to the field of offshore engineering, in particular to a buoyant tower platform, which followed by the bottom fixedly connected with the suction pile, fixed ballast, adjustable buoyancy tank, fixed buoyancy chamber and the upper module, a cylindrical structure for the upper and lower ends of the suction pile closed open; adjustable buoyancy tank and fixed buoyancy tanks are arranged in concentric annular cabins and adjustable buoyancy tank, and a fixed buoyancy chamber surrounded by internal space set into storage tanks. The invention has the advantages that the adjustable buoyancy tank and a fixed buoyancy chamber surrounded by internal space set into storage tanks, make full use of the interior space of the tower body storage, can save storage tanker or oil pipeline construction costs, convenient installation, simple structure; the oil-water subdivision way of dry storage, not oil particles with adjustable buoyancy tank discharge water, environmental protection and economic significance.

【技术实现步骤摘要】
一种浮力塔平台
本专利技术属于海洋平台工程领域，具体涉及一种浮力塔平台。
技术介绍
人类在开发近海油气资源的过程中，开发出了导管架式平台、重力式平台、坐底式平台以及自升式平台等不同平台类型。导管架式平台主要由上部结构、导管架和桩组成。上部结构由承受作业或者其它载荷的各层甲板组成。导管架是将若干直立或者具有一定斜度的导管用横向、斜向连杆连成一体形成的框架结构，作为打桩定位和导向的工具。桩主要用于承受平台的重量以及水平环境推力，并通过桩周摩擦力和桩尖端承力传递给地基。导管架式的优点在于其刚度高，固有周期小于海洋中波浪周期范围，从而规避共振的发生。其主要缺点在于安装周期长、适用水深浅，其造价成本随着水深加大而显著增加，且不可重复利用，平台退役成本较高。重力式平台完全依靠自身重量坐底在海床上。由巨量混凝土浇筑形成的沉箱基础不仅可以支持上部结构，还可以形成可观的储油空间，并且具有防腐耐用的优点。但是巨大的重量不仅给拖航安装带来了严重挑战，也大大限制了可以选用的地基范围。坐底式平台通常由三部分组成：上体、支柱和下体。上体为作业所需要的平台甲板，下体又称沉垫，提供移动时所需要的浮力，在上体与下体之间则用若干支柱加以连接。通过往沉垫里打入和排出压载水可以实现平台下沉就位和上浮移位。坐底式平台适用于浅海区。立柱不能调节严重影响了平台拖航时的安全性以及对不同水深的适用性。自升式平台由一个平台主体和若干桩腿组成。通过升降装置，平台主体或者桩腿可以垂直升降实现相对运动。自升式平台的优点主要是所需钢材少，在各种设计海况下都能平稳作业，并可重复利用。其缺点是工作水深受桩腿限制，最大的工作水深在120m左右。超过此水深，桩腿重量增加很快，同时拖航时桩腿升得很高，对平台稳性和桩腿强度都不利。针对上述现有平台类型缺点，人们试图对上述技术方案进行改进或提出新的平台技术方案。中国专利文献CN201310473769.0提供了一种浮力塔式海洋平台，包括上部模块、浮力塔和吸力筒。上部模块通过连接支持腿和浮力塔上部连接，吸力筒设置在浮力塔下端面，为上口封闭、下口敞开结构。整个平台采用吸力筒的固定方式，工作时，利用浮力塔自身的重量将吸力筒下口插入海床将整个平台固定。当平台需要移位时，将吸力筒从海床内拔出，使用拖船将平台移至目标场地后再将吸力筒重新插入海床就位。由此实现平台造价低廉，可重复利用，安装过程对海工支持船依赖程度低费用少的特点。此外，中国专利文献CN201180061200.2公开了一种用于钻探和/或开采的海上塔，包括壳体，连接在壳体下端的锚，所述壳体包括从上至下依次固定有密封的浮力舱、可变压载舱和固定压载舱。但是，这些技术方案仍然存在不足：1)现有的平台方案均需要另建储油装置或外输油管，成本较高；现存浮力塔技术方案不具备储油功能或者仅具备湿式储油功能。当可变压载舱兼用于湿式储油时，油层浮于水层上方；其在储、卸油过程中，舱内储油量的增加，在排出压载水时，虽然油水分界面始终高于通海口，但是在波浪等环境作用的扰动下，排出的海水中还是会混入石油颗粒。因此，当海水排出时，会将这些混杂的石油颗粒一同排出，导致环境污染。2)对水深较深的小型平台，即上部平台模块功能简单重量轻(如无人值守的井口平台)，平台所处位置水深较深的情况下，部分筒体的浮力空置，较为浪费材料。3)一般认为，浮力塔平台适应具有温和环境条件的海域，而不适应风浪流等环境条件恶劣的海域。其原因是浮力塔平台靠吸力筒插入海床固定并非完全静止不动，平台在波浪力、流力、风力联合作用下仍会前后左右摇摆，即发生横摇和纵摇运动。吸力筒在浮力塔运动带动和土壤约束双重作用下产生变形，在和浮力塔相接处及和土壤相邻处产生交变应力。从波浪理论可知，波浪是由水表面空气压力的变化引起的。波浪的作用力随水深按指数规律迅速衰减。水面以下20米处，由波浪引起的水体运动已经变得非常温和。另外，一个波浪周期内平台的重量可以认为是不变的，但当水面上的波浪穿过平台，平台位于波峰波谷等不同位置处的吃水并不相同，导致浮力发生变化。吸力筒受浮力塔运动带动和土壤约束双重作用下产生变形，在和浮力塔相接处及和土壤相邻处产生交变应力。此外，净重力的变化也会使吸力筒在和浮力塔相接处及和土壤相邻处产生交变应力。并且，环境条件越恶劣，这种应力变化范围就越大，时间越长，交变应力产生的结果就越显著，轻则土壤松动，吸力筒丧失部分功能，重则结构或者土壤破坏，整个平台丧失约束，随波逐流。所以，对于环境恶劣的海域，现存浮力塔技术方案适用性较差。4)如果浮力塔平台在上部模块中搭载钻机模块，钻机旋转时的反作用扭矩会使平台产生转动的趋势。当吸力筒侧壁与土壤之间的摩擦力不足以抵消反作用扭矩时，平台就会产生转动。另外，由于环境载荷的不对性，也可能会使平台发生转动。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在现存浮力塔技术方案不具备储油功能，需另建储油装置或输油管道，成本高昂；可变压载舱虽可兼用于湿式储油，但排出海水时，会将混杂的石油颗粒一同排出，导致环境污染的缺陷，提供一种可调浮力舱和固定浮力舱围成的内部空间设置成储油舱，可充分利用塔体内部空间进行储油，可以省去储油轮或输油管线的建造成本；采用油水分舱的方式进行干式储油，可调浮力舱排出的海水中不会混入石油颗粒，环保经济意义重大的浮力塔平台。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种浮力塔平台，其包括由下至上依次固定连接的吸力桩、固定压载舱、可调浮力舱、固定浮力舱和上部模块，吸力桩为上端封闭、下端敞口的筒状结构；可调浮力舱和固定浮力舱均为环形舱室且同心设置，可调浮力舱和固定浮力舱围成的内部空间设置成储油舱。本专利技术的上部模块包括若干层甲板，平台作业载荷沿“板-筋-梁-柱”结构形成的传力路径，最终传递至上部模块的立柱结构上。本专利技术的固定浮力舱外部全封闭，内部空心，承受海水压力，提供平台预定的浮力。在本专利技术的浮力塔平台安装时，上部模块并未安装好，将固定压载舱和可调浮力舱中灌满水，实现下段塔体自行竖起扶正。接着，固定压载舱打压固定压载，将塔体整体重心调整至浮心以下，使塔体呈稳定平衡状态。接着，降低可调浮力舱中的液面高度，实现安装过程中对上部模块的上举，使上部模块和塔体合成一体。接着，当浮力塔平台移至作业场地时，升高可调浮力舱中的液面高度，使浮力塔平台整体下沉，使吸力桩依靠自身重力插入海床，插入过程中泥土进入桩内自然挤出其中的水，最终浮力塔平台安装成型，安装方便。本专利技术的可调浮力舱和固定浮力舱围成的内部空间设置成储油舱，充分利用塔体内部空间进行储油，可以省去储油轮或输油管线的建造成本。此外，本专利技术采用油水分舱的方式进行干式储油，可调浮力舱排出的海水中不会混入石油颗粒，环保经济意义重大。具体地，可调浮力舱通过第一桁架固定安装于固定压载舱上。第一桁架由钢质圆管组成，其竖向主腿构件上、下端分别穿过可调浮力舱底板、固定压载舱顶甲板，插入侧壁板一段距离并在末端削斜，将可调浮力舱和固定压载舱连接成一整体。本专利技术通过第一桁架代替部分筒体结构，减轻了结构重量，避免浮力空置，节省了材料，降低了平台重量对水深的敏感性；并且桁架结构简单，节省材料，因此便于增加塔体高度。此外，第一桁架也可以部分降低海流的拖曳力，扩大了浮力塔平台对环境条件的适用范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮力塔平台，其特征在于：包括由下至上依次固定连接的吸力桩(1)、固定压载舱(2)、可调浮力舱(3)、固定浮力舱(4)和上部模块(5)，所述吸力桩(1)为上端封闭、下端敞口的筒状结构；所述可调浮力舱(3)和固定浮力舱(4)均为环形舱室且同心设置，所述可调浮力舱(3)和固定浮力舱(4)围成的内部空间设置成储油舱(6)。

【技术特征摘要】
1.一种浮力塔平台，其特征在于：包括由下至上依次固定连接的吸力桩(1)、固定压载舱(2)、可调浮力舱(3)、固定浮力舱(4)和上部模块(5)，所述吸力桩(1)为上端封闭、下端敞口的筒状结构；所述可调浮力舱(3)和固定浮力舱(4)均为环形舱室且同心设置，所述可调浮力舱(3)和固定浮力舱(4)围成的内部空间设置成储油舱(6)。2.根据权利要求1所述的一种浮力塔平台，其特征在于：所述可调浮力舱(3)通过第一桁架(7)固定安装于固定压载舱(2)上。3.根据权利要求1或2所述的一种浮力塔平台，其特征在于：所述上部模块(5)通过第二桁架(8)固定安装于固定浮力舱(4)上。4.根据权利要求1或2所述的一种浮力塔平台，其特征在于：所述吸力桩(1)的外周面上环向均布有多个翅板(9)。5.根据权利要求4所述的一种浮力塔平台，其特征在于：所述翅板(9)呈角钢状，所述翅板(9)的长度方向和吸力桩(1)的中心轴线平行设置。6.根据权利要求4所述的一种浮力塔平台，其特征在于：所述吸力桩(1)的上端连通有抽空/排水管(10)。7.根据权利要求1所述的一种浮力塔平台，其特征在于：所述固定压载舱(2)的上端设有第一通海口(11)，所述固定压载舱(2)连通有砂浆泵入管(12)；所述可调浮力舱(3)的下端设有第二通海口(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈巍旻，李学华，满堂泉，王彤，唐丰，白俊磊，朱琴，刘洋，
申请(专利权)人：惠生南通重工有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32