一种具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台制造技术

本发明专利技术涉及一种用于海洋油气开采的张力腿平台，其特征在于张力腿平台的立柱是一种具有桁架结构的桁架立柱（2）；桁架立柱（2）的顶部固定连接平台上体（3），桁架立柱（2）的底部固定连接平台下体（1）；平台上体（3）包括用于搭载钻井、采油设备的平台甲板（301）；平台下体（1）包括用于完全潜浮于水面以下的浮箱（101）；平台下体（1）的跨度不小于平台上体（3）的长度。在一些实施例中，平台下体（1）还包括用于连接浮箱（101）的桁架梁（102）。本发明专利技术的海洋平台具备制造难度低、抗环境载荷性能高，抗倾覆能力强的技术效果。技术效果。技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台


[0001]本专利技术涉及一种张力腿平台，特别是涉及一种具有桁架结构的张力腿平台。

技术介绍

[0002]海洋平台为海油人的工作和居住提供稳定的物质基础，甚至能够在极端风浪环境下也能避免发生倾覆。2022年3月，高度达到302m的亚洲最大导管架平台“海基一号”制造完成，标志我国在大尺度、高强度桁架结构的制造技术上达到世界领先水平。然而，当水深超过300m时，导管架平台的建造需要使用大量钢材，成本高，质量要求高（参考发表在期刊《中国海上油气》的300米级深水导管架在深海陆坡区应用的挑战与关键技术研究）。为了能够降低导管架的钢材用量，最直接有效的方式是使其以半潜浮的形式位于海水中，并保持足够的稳定。为此可以借鉴张力腿平台中的张力腿系泊系统。张力腿系泊系统包括浮力装置，张力腿筋腱以及锚固基础，张力腿筋腱的底端连接位于海底的锚固基础，张力腿筋腱的顶端连接浮力装置，通过张力腿的预张力来使浮体具有纵向刚性。我国海域超过300m水深的海底含有丰富的未固结的碎屑沉积物，这些沉积物可以为张力腿系泊系统的锚固基础提供稳定保障。在大庆油田的英明领导和组织下，我国科技人员把握仅需宝贵机会，发扬“something new, something different”精神，争取为我国勘探学家所感兴趣的新能源领域的可燃冰，以及珠江口盆地古近系地层中的浅水三角洲和滩坝等沉积相或沉积亚相控制的岩性油气藏贡献更好的开采条件。
[0003]目前用于海洋油气开采的张力腿平台的中国专利技术专利获得授权的共有六项，它们分别是专利申请号为00811897.3的张力腿平台和扩大基础的张力腿平台的基座、专利申请号为200910028371.X的张力腿钻井平台、专利申请号为201080060765.4的通过延伸浮筒增加在张力腿上的漂浮性和稳定性的系统、专利申请号为201280042746.8的具有外置柱的离岸平台、专利申请号为201410102446.5的一种张力腿平台以及专利申请号为201610839750.7的一种可设置宽浮箱的张力腿平台。
[0004]参考图1，现有技术中的张力腿平台主要采用了浮筒式立柱，然而这种张力腿平台存在以下不足：1. 受波浪载荷的影响大。浮筒立柱在波浪活动活跃的水线面附近具有很大的排水体积，从而使其受到很大的波浪载荷。因此很难在我国海洋的极端海况环境下，保证张力腿平台的安全性。国外制造的数十个张力腿平台中有两个因风暴活动而发生了损坏；2. 橫摇、纵摇运动明显。浮筒立柱的设计目的是能使张力腿平台具有稳心，能够通过复原力矩的原理避免张力腿平台发生倾覆。船舶倾斜角度越大，复原力矩就越大。由于船舶存在惯性，复原力矩在使船舶摆正姿态后，船舶会向相反的一侧倾斜，从而使船舶产生了类似阻尼运动的橫摇和纵摇现象。然而，张力腿平台并不是一种船舶类浮体，其浮筒式立柱的技术方案是非必要的。这是由于张力腿平台并不是必须通过船舶稳性的技术方案来保持其结构稳定，通过考虑抗倾覆力矩的力臂以及重力二阶效应来优化张力腿平台的各个部件的相对尺寸大小，也能够产生使张力腿平台保持结构稳性的技术方案。通过增大平台下体的跨度可以增加张力腿平台的抗倾覆力臂（参考专利申请号为00811897.3的张力腿平台和扩大基
础的张力腿平台的基座、专利申请号为201420140833.3的延伸式张力腿平台以及专利申请号201810987389.1的一种抗倾覆自升式平台）。通过限制立柱的高度可以减轻张力腿平台的重力二阶效应（参考发表在期刊《产业与科技论坛》的高层建筑的重力二阶效应的主要影响因素）；3. 制造难度高。由于现有技术的张力腿平台受波浪载荷影响大而且具有明显的橫摇、纵摇现象。为了提高其稳定性，需要使张力腿筋腱产生很大的预张力，这对张力腿筋腱的材料要求是非常高的。目前张力腿筋腱的制造技术主要掌握在国外石油公司的手中，我国尚未掌握相关的技术工艺。如何能够绕开国外所擅长的高强度张力腿筋腱的核心制造技术，实现国产张力腿平台的制造是具有现实意义的。
[0005]前人还设计了使用自升式立柱的张力腿平台（参考专利申请号为201620900186.0的一种船体可自升式张力腿平台以及专利申请号为201520269171.4的一种自升式水下浮体张力腿平台）。这种技术方案是将自升式钻井平台与张力腿系泊系统结合在一起。然而这种技术方案存在一些有待改进之处：1. 结构特征上存在功能重复。自升式钻井平台的自升式立柱的设计目的是为了使钻井平台能够在完成作业后移动位置。而安装有张力腿的海洋平台本身就具有可移动功能，并不必需自升式立柱。因此，安装有自升式立柱的张力腿平台在使海洋平台能够自由移动的技术目标上发生了功能重复。2.成本高。这种安装有自升式立柱的张力腿平台的每根自升式立柱需要能够举升上千吨的重量。因此安装有自升式立柱的海洋平台还隐含有其它必要结构特征，例如驱动自升式立柱进行升降运动的齿条、以及对应所述的齿条的齿轮、具有所述的齿轮的升降系统和锁紧系统。这些装备都是近几年我国才实现国产的。因此，海洋平台的自升式立柱可以称得上是大国重器，涉及很高的制造成本，甚至国有企业未必能够负担这方面的开支。3. 倾覆隐患较大。现有技术中的自升式立柱的张力腿平台没有通过结构特征或技术方案来说明如何具有抗倾覆能力。现有技术的具有自升式立柱的张力腿平台的浮体位于水面以下，因此不具有船舶稳性能力。在不具有稳心的情况下，当张力腿平台的重心高于浮心时，张力腿平台具有发生倾覆的可能。
[0006]综上所述，有必要开发一种海洋平台，使其能够在一定程度上克服现有技术的张力腿平台的不足之处，并适应我国海洋极端海况。

技术实现思路

[0007]请求保护的专利技术要解决和改进的部分：本专利技术的目的在于创造一种具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台。通过整合导管架平台和张力腿平台的结构特征与技术优点，使本专利技术的海洋平台具备制造难度低、抗环境载荷性能高，抗倾覆能力强的技术效果。
[0008]为了实现上述目的，在本专利技术一些实施例中，提供如下技术方案：本专利技术提供一种具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台，包括平台下体、立柱、平台上体、张力腿筋腱以及锚固基础；张力腿筋腱的顶部连接平台下体，张力腿筋腱的底部连接锚固基础，其特征在于，所述的立柱是一种具有桁架结构的桁架立柱；桁架立柱的顶部固定连接平台上体，桁架立柱的底部固定连接平台下体；平台下体包括不少于一个用于完全潜浮于水面以下的浮箱；平台下体的跨度不小于平台上体的长度。
[0009]在一些实施例中，平台下体的跨度不小于桁架立柱的高度。
[0010]在一些实施例中，平台下体还包括桁架梁，所述的桁架梁用于将处于平台下体不
同位置的浮箱连接起来。
[0011]在一些实施例中，浮箱位于平台下体的边缘，桁架梁位于平台下体的中部。
[0012]在一些实施例中，平台下体包括中心浮箱和边缘浮箱；中心浮箱位于平台下体的中部区域，边缘浮箱位于平台下体的边缘区域。
[0013]在一些实施例中，桁架梁与浮箱的连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台，包括平台下体（1）、立柱、平台上体（3）、张力腿筋腱（4）以及锚固基础；张力腿筋腱（4）的顶部连接平台下体（1），张力腿筋腱（4）的底部连接锚固基础，其特征在于，所述的立柱是一种具有桁架结构的桁架立柱（2）；桁架立柱（2）的顶部固定连接平台上体（3），桁架立柱（2）的底部固定连接平台下体（1）；平台下体（1）包括不少于一个用于完全潜浮于水面以下的浮箱（101）；平台下体（1）的跨度不小于平台上体（3）的长度。2.根据权利要求1所述的具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台，其中，平台下体（1）的跨度不小于桁架立柱（2）的高度。3.根据权利要求1所述的具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台，其中，平台下体（1）还包括桁架梁（102），所述的桁架梁（102）用于将处于平台下体（1）不同位置的浮箱（101）连接起来。4.根据权利要求3所述的具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台，其中，浮箱（101）位于平台下体（1）的边缘，桁架梁（102）位于平台下体（1）的中部。5.根据权利要求3所述的具有大跨度平台下体的张力腿式桁架立柱的海洋平台，其中，平台下体（1）包括中心浮箱（1018）和边缘浮箱（1019）；中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷振东，
申请(专利权)人：雷振东，
类型：发明
国别省市：