專利名稱：一種冰區(qū)海域作業(yè)的浮式平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種冰區(qū)海域作業(yè)的浮式平臺，特別涉及一種對海冰具有抵抗 作用的冰區(qū)海域作業(yè)的浮式平臺。
技術(shù)背景目前，我國的淺水海上油氣開發(fā)主要集中在渤海。渤海地區(qū)由于所處緯度較高， 在冬季常常伴有海冰的出現(xiàn)，尤其在嚴(yán)寒的年份，結(jié)冰面積可達(dá)到渤?？偯娣e的80%。導(dǎo)管架等固定式平臺在渤海的油氣開采中起著重要的作用，然而由于其不可 移動性以及不具備儲油能力的特點(diǎn)，限制了它的適用性。尤其對于一些作業(yè)水深相 對較深的邊際油田，導(dǎo)管架平臺的應(yīng)用將使整個項目的經(jīng)濟(jì)性大大降低。為此，采用浮式平臺進(jìn)行油田的開采和作業(yè)，將大大降低海上油田開發(fā)成本。 而目前國際市場上浮式鉆井船短缺，并且租金昂貴。對于邊際油田，從經(jīng)濟(jì)角度而 言，鉆井設(shè)備的租賃將占用油田開發(fā)較大的費(fèi)用。若在浮式平臺上配置小型鉆井設(shè) 備，實現(xiàn)其鉆井、采油一體化，可以解決鉆井船(設(shè)備)短缺的問題，提高油田開 采的速度和經(jīng)濟(jì)性。對于冰區(qū)海域的海洋結(jié)構(gòu)，海冰對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有較大影響。它對海洋結(jié)構(gòu)的作用 力與海冰自身的特性、海洋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。其中，海洋結(jié)構(gòu)的外形是個重要 影響因素。尤其對于浮式平臺，需要設(shè)計適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)外形，使其受到的海冰作用力 較小，從而保證它的結(jié)構(gòu)安全性。浮式結(jié)構(gòu)依靠系泊系統(tǒng)進(jìn)行定位。浮式結(jié)構(gòu)的系泊形式分為多點(diǎn)系泊與單點(diǎn)系 泊。單點(diǎn)系泊由于其優(yōu)良的風(fēng)標(biāo)效應(yīng)廣泛應(yīng)用于FPSO等浮式結(jié)構(gòu)中，但是單點(diǎn)系 泊重要機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)由國際上少數(shù)幾個廠商壟斷，價格上千萬美元，十分昂貴。而多 點(diǎn)系泊雖然造價較低，但是其不具備風(fēng)標(biāo)效應(yīng)的特性。在海冰等環(huán)境中，系泊結(jié)構(gòu) 有可能承受較大外力，從而對多點(diǎn)系泊系統(tǒng)系纜的破斷張力和強(qiáng)度提出較高要求。 對于渤海等具備冰情的海域，多點(diǎn)系泊方式的問題還在于若系泊纜在系泊結(jié)構(gòu)上 的系泊點(diǎn)位于水面之上，當(dāng)系泊結(jié)構(gòu)在環(huán)境力等外力作用下運(yùn)動時，隨著系泊結(jié)構(gòu) 的移動，系泊纜將與海冰反復(fù)撞擊和摩蝕，從而加速系纜的損耗。為此，需要設(shè)計一種適合冰區(qū)海洋浮式平臺的系泊系統(tǒng)，綜合單點(diǎn)系泊方式和 多點(diǎn)系泊方式的優(yōu)點(diǎn)，使其能滿足一定強(qiáng)度要求又具有良好經(jīng)濟(jì)性能
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種適于冰區(qū)海域油氣開發(fā)，對冰具有抵御作用的浮 式平臺。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取技術(shù)方案 一種冰區(qū)海域作業(yè)的浮式平臺， 包括上層甲板l，平臺本體2和上部設(shè)施6，其特征在于所述平臺本體2包括軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3，使所述平臺本體2與水的接觸的水線面面積小于所述平臺本體 2上表面面積。上述冰區(qū)海域使用的浮式平臺中，所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3為倒正圓臺形 結(jié)構(gòu)船體、倒正橢圓臺形結(jié)構(gòu)船體或軸對稱倒棱臺形結(jié)構(gòu)船體；所述軸對稱倒臺形 結(jié)構(gòu)船體(3)的底面的互相垂直的對稱軸的長度比為1: 1-1.2;所述軸對稱倒臺形 結(jié)構(gòu)船體(3)的底面的形狀為四個邊以上的多邊形。所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3 優(yōu)選為倒正圓臺形結(jié)構(gòu)或軸對稱倒正棱臺形結(jié)構(gòu)。上述冰區(qū)海域使用的浮式平臺中，所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3的側(cè)面與其底 面的夾角為20°~ 50°。上述冰區(qū)海域使用的浮式平臺中，所述平臺本體2還包括與所述軸對稱倒臺形 結(jié)構(gòu)船體3具有共同對稱軸的中心對稱柱形體結(jié)構(gòu)船體4，所述中心對稱柱形體結(jié)構(gòu) 船體4的一個底面與所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3的底部接合，使所述軸對稱倒臺倒臺形結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為中心對稱柱形體結(jié)構(gòu)的船體。上述冰區(qū)海域使用的浮式平臺中，所述柱形體結(jié)構(gòu)船體4的底面為圓形、橢圓 形或中心對稱的棱形。上述冰區(qū)海域使用的浮式平臺中，所述平臺本體2優(yōu)選為上部結(jié)構(gòu)為倒臺圓結(jié) 構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為圓柱體結(jié)構(gòu)的船體。所述平臺本體2的軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3與 中心對稱柱形體結(jié)構(gòu)船體4的高度比為1: 0.6—0.8，具體綜合平臺載重量要求及所 處海域海洋環(huán)境而定。上述冰區(qū)海域使用的浮式平臺中，所述浮式平臺還設(shè)有系泊系統(tǒng)，所述系泊系 統(tǒng)包括錨機(jī)8、導(dǎo)纜器5和系纜7，所述導(dǎo)纜器5設(shè)在所述平臺本體底部，使所述系 纜7沿著所述浮式平臺內(nèi)部經(jīng)導(dǎo)纜器5由所述平臺本體2的底部伸出；所述浮式平 臺設(shè)有位于所述平臺本體2的不同位置的三組以上所述系泊系統(tǒng)，每組所述系泊系 統(tǒng)包括2根以上系纜7。所述系纜7為錨鏈、纖維纜或鋼纜或它們的任意組合。上述冰區(qū)海域使用的浮式平臺中，所述平臺本體2內(nèi)部設(shè)有儲油艙9、月池ll
和壓載艙10;所述月池11設(shè)于所述平臺本體2軸心，所述儲油艙9設(shè)于平臺本體2 底部，環(huán)繞于所述月池ll的外圍，所述壓載艙10環(huán)繞于所述儲油艙9的外圍。所述平臺本體2底部設(shè)雙層底。本實用新型由于采取以上設(shè)計，其具有以下優(yōu)點(diǎn)-1) 具有了更加優(yōu)良的浮體抗冰性能，它利用了冰彎曲強(qiáng)度大大低于擠壓強(qiáng)度的 特性，設(shè)計了易于將海冰破碎的浮體外形，尤其在嚴(yán)重海冰條件下，該形式浮體平 臺具有更加安全可靠的特點(diǎn)，解決長期以來浮體不能在嚴(yán)重海冰地區(qū)作業(yè)的技術(shù)難 題；2) 由于不同于為抗冰而使用大量鋼材加強(qiáng)的傳統(tǒng)方法，因此本方法可使浮體建 造成本大為下降，有效地提高了海上油氣勘探與開采的經(jīng)濟(jì)效益；3) 使用了將錨鏈從船底伸出的獨(dú)特多點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計方法，避免了海冰對錨鏈 的磨蝕，提高了系泊系統(tǒng)的可靠性與安全性；4) 該浮體具備安裝不同使用功能的設(shè)備，以達(dá)到海洋石油勘探開發(fā)過程中鉆井、 采油、儲油等不同需求的目的，它既適合常規(guī)海上油田開發(fā)，也適用于邊際油田的 開發(fā)。


圖1為本實用新型的平臺側(cè)視圖(主視圖)。圖2為本實用新型的平臺甲板示意圖(俯視圖，圖1中A-A剖視圖)。 圖3為本實用新型的平臺艙室布置示意圖(圖1中B-B剖視圖)。
具體實施方式
如圖1 圖3所示，為本實用新型所提供的冰區(qū)海域使用的浮式平臺，它包括有上層甲板l，平臺本體2，系泊系統(tǒng)，上部設(shè)施6;其中，上層甲板l，位于平臺本體2上，提供平臺生產(chǎn)作業(yè)所需的甲板空間。 平臺本體2的上部為軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3，承接上層甲板l向下延伸，軸 對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3可以是倒圓臺形結(jié)構(gòu)、倒棱臺結(jié)構(gòu)、或者底面為橢圓形的倒 橢圓臺結(jié)構(gòu)，如圖1所示。這樣的倒臺形結(jié)構(gòu)， 一方面可使平臺本體2與水的接觸 的水線面面積小于所述平臺本體2上表面面積(甲板面積)，有利于平臺上甲板使 用面積的增大，也可以降低平臺所遭受的冰載荷的大小；另一方面，海冰作用在直 立樁柱結(jié)構(gòu)上時產(chǎn)生較大的水平擠壓力。海冰作用在具有傾斜面的結(jié)構(gòu)物上時，海
冰將以較弱的受彎方式發(fā)生破壞。倒臺型結(jié)構(gòu)使舷側(cè)具有傾斜面，因此，使冰在與 平臺的作用過程中產(chǎn)生彎曲破壞，相比較于冰與直立船體所產(chǎn)生的擠壓破壞，冰達(dá) 到彎曲破壞所需的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于擠壓破壞所需的力，也就是說當(dāng)冰產(chǎn)生彎曲破壞時對船體的作用力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于冰壓縮破壞時對船體的作用力。軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3 的側(cè)面與其底面的夾角為20。 50°，可根據(jù)平臺尺度要求在此范圍內(nèi)進(jìn)行取值，以 便同時滿足海冰作用力最小化和油氣開發(fā)、開采等作業(yè)的要求。上述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3的底面的互相垂直的對稱軸的長度比可設(shè)計為1: 1-1.2，使其本實施例的浮式平臺的船長與船寬接近；軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3的底 面可為四個邊以上的幾何多邊形或圓形或橢圓形，以保證其在不同方向的海洋環(huán)境 載荷都有著較好的適應(yīng)性。本實施例中，如圖2所示，軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3為倒圓臺形結(jié)構(gòu)，由于風(fēng)、 浪、流以及海冰可能從任意方向襲來，故相比較于船型浮式平臺，圓形船體可以有 效的減小環(huán)境力對平臺的影響，從而降低系泊系統(tǒng)的張力，同時圓形水線面船體也 有利于抵抗任意方向襲來的冰載荷，充分發(fā)揮了圓形的水線面船體所具有的良好環(huán) 境適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)。平臺本體2的下部結(jié)構(gòu)由于對海冰作用力沒有影響，可以根據(jù)布置、建造需要 和結(jié)構(gòu)受力情況設(shè)計其尺度和形式，而非必須的傾斜舷側(cè)，本實用新型在軸對稱倒 臺形結(jié)構(gòu)船體3的底部還設(shè)有與所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3具有共同對稱軸的中 心對稱柱形體結(jié)構(gòu)船體4，這種結(jié)構(gòu)可使平臺各個方向受力均勻，具體可以將對稱 軸的中心對稱柱形體結(jié)構(gòu)船體4設(shè)計成圓柱形。為了保證海面海冰與平臺本體2上部結(jié)構(gòu)的接觸面為傾斜面，本實用新型在使 用時可調(diào)節(jié)壓載使其軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3的底部至平臺水線面應(yīng)有1~2米的距 離(具體視海域冰情(冰的厚度)而定)，本實施例中，根據(jù)目前綜合平臺載重量 要求及所處海域海洋環(huán)境，設(shè)計上述平臺本體2的軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體3與中心 對稱柱形體結(jié)構(gòu)船體4的高度比為1: 0.6—0.8，以方便調(diào)節(jié)壓載，控制平臺水線面 位置。上述平臺本體2的材質(zhì)為鋼材。上述浮式平臺的系泊系統(tǒng)，包括錨機(jī)8、導(dǎo)纜器5、系纜7;所述錨機(jī)8設(shè)于甲 板上。所述導(dǎo)纜器5設(shè)在上述平臺本體2底部內(nèi)側(cè)，使所述系纜7可沿著所述浮式 平臺內(nèi)部，經(jīng)導(dǎo)纜器5由所述平臺本體2的底部伸出。本實施例中，系泊系統(tǒng)還包 括一個錨鏈艙12，設(shè)于錨機(jī)8附近的平臺本體2上部，使上述平臺作業(yè)時，盡量位 于水線面以上； 一供系纜7通向?qū)Ю|器5的浮式平臺內(nèi)部系纜通道13，設(shè)于錨鏈艙12附近，并與其空間可以相通，使系纜7可以沿著浮式平臺內(nèi)部系纜通道13到達(dá)導(dǎo) 纜器5，經(jīng)導(dǎo)纜器5的導(dǎo)纜孔由平臺本體2的底部伸出。上述結(jié)構(gòu)使導(dǎo)纜孔設(shè)在了水 面以下大于2m距離的位置(該位置基本沒有海冰)，系纜7由導(dǎo)纜孔向海底延伸， 與海底的錨連接；導(dǎo)纜孔以上系纜部分也得到船體外板的保護(hù)，這種結(jié)構(gòu)避免了系 纜與海冰的直接接觸，保證系纜7不受海面浮冰的影響，達(dá)到保護(hù)系纜的目的。系 泊系統(tǒng)可設(shè)為多點(diǎn)系泊系統(tǒng)，系纜的布置形式和數(shù)目根據(jù)環(huán)境力和平臺定位需要確 定，具體可設(shè)三組以上上述系泊系統(tǒng)，每組設(shè)置2根以上系纜7。系纜的材料可以是 錨鏈、纖維纜或鋼纜或者它們的任意形式組合，以滿足受力要求和使用要求為準(zhǔn)。 上述系泊系統(tǒng)提供了一種適合冰區(qū)海域使用的、經(jīng)濟(jì)性好的系泊方式。上部設(shè)施6包括生活樓、井架等，上部設(shè)施6和內(nèi)部艙室安裝有鉆井設(shè)備、采 油設(shè)備、油氣處理設(shè)備等，使本實施例的浮式平臺具有集鉆井、采油、儲油、輸油 與生活功能于一體的功能，它既適用常規(guī)油田開發(fā)，也適用于邊際油田的開發(fā)。在 當(dāng)前鉆井船緊缺的情況下，油田可以使用這種平臺進(jìn)行鉆井作業(yè)。在鉆井完畢后， 可直接進(jìn)行采油生產(chǎn)。這種作業(yè)方式將加快油田開發(fā)的速度，減少油田開發(fā)的成本。在艙室布置方面，如圖3所示，平臺本體2內(nèi)部設(shè)有儲油艙9、月池ll和壓載 艙10等；月池ll (用于海底鉆井開發(fā)的通道)設(shè)于平臺本體2軸心，儲油艙9設(shè)于 平臺本體2的下部結(jié)構(gòu)(中心對稱柱形體結(jié)構(gòu)船體4)底部內(nèi)側(cè)，環(huán)繞于所述月池 ll的外圍，壓載艙IO (壓載和調(diào)載艙)環(huán)繞于所述儲油艙9的外圍，與平臺本體2 的底部設(shè)有雙層底，這樣的艙室布置提高了平臺儲油艙的安全性，可有效的防止由 于碰撞產(chǎn)生船體破損，從而可能出現(xiàn)的溢油事故，滿足了環(huán)境保護(hù)的要求。同時， 壓載艙布置于外圍，更有利于平臺的調(diào)壓載。平臺上部結(jié)構(gòu)(軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船 體3)和上部艙室主要放置用于鉆井、采油設(shè)備、公共設(shè)備、鉆井材料等物資。綜上所述，本實用新型與己有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1) 利用了冰彎曲強(qiáng)度大大低于擠壓強(qiáng)度的特性，設(shè)計了本實用新型易于將海冰 破碎的浮體外形倒臺形機(jī)構(gòu)，使本實用新型具有了更加優(yōu)良的浮體抗冰性能，尤其 在嚴(yán)重海冰條件下，該形式浮式平臺具有更加安全可靠的特點(diǎn)，解決長期以來浮體 不能在嚴(yán)重海冰地區(qū)作業(yè)的技術(shù)難題；2) 由于不同于為抗冰而使用大量鋼材加強(qiáng)的傳統(tǒng)方法，因此本方法可使浮體建 造成本大為下降，有效地提高了海上油氣勘探與開采的經(jīng)濟(jì)效益；3) 使用了將錨鏈從船底伸出的獨(dú)特多點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計方法，避免了海冰對錨鏈 的磨蝕，提高了系泊系統(tǒng)的可靠性與安全性；4) 該浮體具備安裝不同使用功能的設(shè)備，以達(dá)到海洋石油勘探開發(fā)過程中鉆井、
采油、儲油等不同需求的目的，它既適合常規(guī)海上油田開發(fā)，也適用于邊際油田的 開發(fā)。
權(quán)利要求1、一種冰區(qū)海域作業(yè)的浮式平臺，包括上層甲板(1)，平臺本體(2)和上部設(shè)施(6)，其特征在于所述平臺本體(2)包括軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體(3)，使所述平臺本體(2)與水的接觸的水線面面積小于所述平臺本體(2)上表面面積。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的浮式平臺，其特征在于所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體 (3)為倒正圓臺形結(jié)構(gòu)船體、倒正橢圓臺形結(jié)構(gòu)船體或軸對稱倒棱臺形結(jié)構(gòu)船體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮式平臺，其特征在于所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體 (3)的底面的互相垂直的對稱軸的長度比為h 1-1.2，所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體 (3)的底面的形狀為四個邊以上的多邊形；所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體(3)優(yōu)選為倒正圓臺形結(jié)構(gòu)或軸對稱倒正棱臺形結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的浮式平臺，其特征在于所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體 (3)的側(cè)面與其底面的夾角為20° 50°。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-4中任意一項所述的浮式平臺，其特征在于所述平臺本體 (2)還包括設(shè)有于所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體(3)的底部并與所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體(3)具有共同對稱軸的中心對稱柱形體結(jié)構(gòu)船體(4)，所述中心對稱柱 形體結(jié)構(gòu)船體(4)的一個底面與所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體(3)的底部接合，使 所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體(3)的底部與所述中心對稱柱形體結(jié)構(gòu)船體(4)組成 一個上部結(jié)構(gòu)為軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為中心對稱柱形體結(jié)構(gòu)的船體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮式平臺，其特征在于所述柱形體結(jié)構(gòu)船體(4) 的底面為圓形、橢圓形或中心對稱的棱形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的浮式平臺，其特征在于所述平臺本體(2)為上部 結(jié)構(gòu)為倒臺圓結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為圓柱體結(jié)構(gòu)的船體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的浮式平臺，其特征在于所述浮式平臺還設(shè)有系泊系 統(tǒng)，所述系泊系統(tǒng)包括錨機(jī)(8)、導(dǎo)纜器(5)、和系纜(7)，所述導(dǎo)纜器(5) 設(shè)在所述平臺本體(2)底部，使所述系纜(7)沿著船體內(nèi)部經(jīng)導(dǎo)纜器(5)由所述 平臺本體(2)的底部伸出。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的浮式平臺，其特征在于所述浮式平臺設(shè)有位于所述 平臺本體(2)的不同位置的三組以上所述系泊系統(tǒng)，每組所述系泊系統(tǒng)包括2根以 上系纜(7)，所述系纜(7)為錨鏈、纖維纜或鋼纜。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l-9中任意一項所述的浮式平臺，其特征在于所述平臺本 體(2)內(nèi)部設(shè)有儲油艙(9)、月池(11)和壓載艙(10);所述月池(11)設(shè)于所述平臺本體(2)軸心，所述儲油艙(9)設(shè)于平臺本體(2)底部，環(huán)繞于所述月池(11)的外圍，所述壓載艙(10)環(huán)繞于所述儲油艙(9)的外圍。
專利摘要本實用新型公開了一種冰區(qū)海域作業(yè)的浮式平臺。該浮式平臺，包括上層甲板，平臺本體和上部設(shè)施，所述平臺本體包括軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體，使所述平臺本體與水的接觸的水線面面積小于所述平臺本體上表面面積。所述軸對稱倒臺形結(jié)構(gòu)船體為倒正圓臺形結(jié)構(gòu)船體、倒正橢圓臺形結(jié)構(gòu)船體或軸對稱倒棱臺形結(jié)構(gòu)船體。該浮式平臺具有易于將海冰破碎的外形，使其具有更加優(yōu)良的浮體抗冰性能。平臺的系泊系統(tǒng)被設(shè)計為系纜從船體底部向海底延伸，受到船體保護(hù)，不直接遭遇海冰作用，有效地提高了系泊錨鏈的使用可靠性與安全性。在嚴(yán)重海冰條件下，該形式浮體平臺具有更加安全可靠的特點(diǎn)，解決長期以來浮體不能在嚴(yán)重海冰地區(qū)作業(yè)的技術(shù)難題。
文檔編號B63B35/44GK201214482SQ200820080018
公開日2009年4月1日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者威 張, 叢 易, 模 范, 彬 謝 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油研究中心