本發(fā)明屬于海洋石油工程領(lǐng)域，涉及用于油氣生產(chǎn)和鉆井的浮式平臺(tái)，尤其涉及一種用于干式采油樹(shù)系統(tǒng)的導(dǎo)管架半潛浮式采油平臺(tái)。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有的可用于干式采油樹(shù)系統(tǒng)的浮式平臺(tái)主要包括張力腿平臺(tái)(TensionLegPlatform，TLP)和單立柱平臺(tái)(SPAR)。這兩種平臺(tái)擁有良好的運(yùn)動(dòng)特性和充足的穩(wěn)性，不僅適用于干樹(shù)系統(tǒng)而且也適合濕樹(shù)系統(tǒng)。但是上述兩類(lèi)浮式平臺(tái)都有其自身的限制。由于張力腿的豎向約束，TLP平臺(tái)有非常好的運(yùn)動(dòng)性能，但同時(shí)張力腿系統(tǒng)也降低了TLP平臺(tái)在深水應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性。SPAR平臺(tái)是一種深吃水浮式平臺(tái)，但由于深吃水的限制使得其很難在碼頭配裝。與TLP平臺(tái)和SPAR平臺(tái)相比，半潛式平臺(tái)具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，比如能夠適應(yīng)更深的水深，可以在碼頭或者淺水區(qū)域安裝，并且有相對(duì)寬松的施工時(shí)間等。盡管具有以上優(yōu)點(diǎn)，半潛式平臺(tái)也同樣存在一些不足。如平臺(tái)重心相對(duì)較高，為了提供平臺(tái)穩(wěn)性需要大的水線面面積或者柱形水線跨距，以提供平臺(tái)穩(wěn)性所需的靜水復(fù)原力。然而水線面面積增大將使平臺(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)周期降低，如果該周期落在波浪周期附近，對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的垂蕩運(yùn)動(dòng)是非常不利的。由于平臺(tái)上部甲板直接與立柱連接，柱形水下跨距增加不可避免的將導(dǎo)致甲板設(shè)計(jì)難度增加，尤其是由于立柱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的甲板擠壓彎曲問(wèn)題。另外通過(guò)增大平臺(tái)主題尺寸以達(dá)到提高穩(wěn)性的目的，必然會(huì)增加甲板和立柱重量以及平臺(tái)建造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有半潛平臺(tái)缺點(diǎn)，提供了一種適合干式采油樹(shù)系統(tǒng)的導(dǎo)管架半潛浮式采油平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)充分利用立柱水線面面積保證平臺(tái)具有良好的穩(wěn)性和優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)特性，從而滿(mǎn)足干樹(shù)采油的要求；導(dǎo)管架的設(shè)計(jì)使得上部組塊尺寸不受立柱間距影響，并且降低了組塊在平臺(tái)運(yùn)動(dòng)中所受到的荷載影響；導(dǎo)管架的設(shè)計(jì)為立管提供良好的保護(hù)措施，并提供立管導(dǎo)向架，同時(shí)立管和系泊纜的張力和疲勞壽命也都在允許的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種導(dǎo)管架半潛浮式采油平臺(tái)，包括可進(jìn)一步安裝上部設(shè)施的甲板，一個(gè)連接甲板底部起支撐作用的導(dǎo)管架，一個(gè)與導(dǎo)管架連接在一起用以提供浮力和穩(wěn)性的船體，以及一個(gè)與船體連接在一起用以保持平臺(tái)位置的系泊系統(tǒng)；其特征在于：所述平臺(tái)甲板由導(dǎo)管架支撐，甲板尺寸不受船體立柱間距影響，設(shè)計(jì)者可根據(jù)甲板空間需求自主定義甲板尺寸。前述導(dǎo)管架半潛浮式采油平臺(tái)，其中所述平臺(tái)采用導(dǎo)管架來(lái)支撐上部模塊，導(dǎo)管架的尺寸和支點(diǎn)可以隨立柱實(shí)際布置而變化，也可以根據(jù)上部模塊浮托安裝的要求而改變。前述導(dǎo)管架半潛浮式采油平臺(tái)，其中所述平臺(tái)船體不直接與上部模塊相連接，可自主定義船體尺寸來(lái)保證良好的運(yùn)動(dòng)特性和穩(wěn)性；立柱的數(shù)量和尺寸是可變的，立柱的形狀也可以是任意集合形狀，包括但不限于正方形、矩形、階梯狀和混合型；浮箱的尺寸是可變的，其形狀也可以是任意集合形狀，包括但不限于正方形、矩形、階梯狀和混合型，其大小可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)性能來(lái)調(diào)整，包括使用小截面的結(jié)構(gòu)桿件。前述導(dǎo)管架半潛浮式采油平臺(tái)，其中所述底部浮箱圍攏了一個(gè)較大的開(kāi)敞空間，允許立管和其它管道系統(tǒng)從中穿越；立管在導(dǎo)管架覆蓋范圍內(nèi)受到良好保護(hù)。前述導(dǎo)管架半潛浮式采油平臺(tái)，其中所述導(dǎo)管架或船體上可以安裝一個(gè)或多個(gè)垂蕩板用以增加阻尼；在保證平臺(tái)浮力能夠支撐平臺(tái)總重的前提下，導(dǎo)管架可延伸到船體以下，使得垂蕩板可以和導(dǎo)管架直接相連接。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明平臺(tái)甲板由導(dǎo)管架直接支撐，在充分保留半潛平臺(tái)良好的穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)特性等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，克服了立柱尺寸對(duì)甲板設(shè)計(jì)的影響，降低了平臺(tái)甲板及上部組塊所受的荷載影響；導(dǎo)管架的設(shè)計(jì)為立管提供良好的保護(hù)措施，并提供立管導(dǎo)向架，同時(shí)立管和系泊纜的張力和疲勞壽命也都在允許的范圍之內(nèi)。附圖說(shuō)明：圖1A說(shuō)明一個(gè)普通半潛平臺(tái)的技術(shù)。圖1B說(shuō)明另一個(gè)普通半潛平臺(tái)的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明，圖2是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的4個(gè)立柱和一個(gè)浮箱結(jié)構(gòu)的視圖。根據(jù)本發(fā)明，圖3是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的4個(gè)立柱和一個(gè)浮箱結(jié)構(gòu)的視圖，且立柱間距進(jìn)一步的延伸。根據(jù)本發(fā)明，圖4是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的3個(gè)立柱和一個(gè)3邊導(dǎo)管架浮箱結(jié)構(gòu)的視圖。根據(jù)本發(fā)明，圖5是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的3個(gè)立柱和一個(gè)4邊導(dǎo)管架浮箱結(jié)構(gòu)的視圖。根據(jù)本發(fā)明，圖6是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的4個(gè)立柱和一個(gè)浮箱結(jié)構(gòu)和一個(gè)系泊系統(tǒng)的視圖。根據(jù)本發(fā)明，圖7是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的3個(gè)立柱和一個(gè)4邊導(dǎo)管架浮箱結(jié)構(gòu)和一個(gè)系泊系統(tǒng)的視圖。根據(jù)本發(fā)明，圖8是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的3個(gè)立柱和一個(gè)浮箱結(jié)構(gòu)和一個(gè)系泊系統(tǒng)的視圖，且立柱間距進(jìn)一步的延伸。根據(jù)本發(fā)明，圖9是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的4個(gè)立柱和一個(gè)小尺寸浮箱結(jié)構(gòu)和一個(gè)系泊系統(tǒng)的視圖。根據(jù)本發(fā)明，圖10是說(shuō)明導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的4個(gè)立柱和一個(gè)系泊系統(tǒng)但沒(méi)有浮箱結(jié)構(gòu)的視圖。專(zhuān)利詳細(xì)說(shuō)明：圖表2是一個(gè)導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的視圖。導(dǎo)管架半潛平臺(tái)包含一個(gè)甲板104，一個(gè)導(dǎo)管架構(gòu)造106，和一個(gè)船體114。為了支撐甲板104，導(dǎo)管架構(gòu)造106可以安裝在甲板104的底端。船體114和導(dǎo)管架構(gòu)造可以聯(lián)合為平臺(tái)的穩(wěn)定提供浮力和回復(fù)力，但是沒(méi)有直接和甲板104組裝在一起，用來(lái)降低造成甲板104的擠壓負(fù)載。船體114可以包括立柱108和選擇浮箱110。當(dāng)立柱108沒(méi)有被牢牢地安裝于甲板104上，104甲板的結(jié)構(gòu)不會(huì)擠壓或扭曲，是因?yàn)榱⒅?08在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)。沒(méi)有如此的一個(gè)堅(jiān)硬的邊界框的結(jié)構(gòu)，如圖1A～1B所示的普通半潛平臺(tái)，立柱的距離會(huì)增大因?yàn)榧装?04避免了立柱108造成的擠壓負(fù)載。因此，如果立柱距離能被增大，立柱水線面面積將會(huì)被優(yōu)化到較小的數(shù)值范圍，也就是，立柱108高度減小?？傮w上，減少立柱108和甲板104的總重量，它們的建造成本，平臺(tái)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性會(huì)減小。此外，因?yàn)榧装?04和船體114沒(méi)有直接連接，設(shè)計(jì)師可根據(jù)甲板空間的需要來(lái)自主定義甲板尺寸，并且為了良好的運(yùn)動(dòng)特性和充足的穩(wěn)定性來(lái)自主定義船體尺寸。在一些體現(xiàn)上，導(dǎo)管架半潛平臺(tái)可以在甲板104頂部上安裝裝置102，也可以從一個(gè)地下石油井延伸出立管112(沒(méi)有在圖上展示)，經(jīng)由船體114和導(dǎo)管架106，到上部油氣生產(chǎn)設(shè)施102上。船體114或浮箱結(jié)構(gòu)110有中心結(jié)構(gòu)116來(lái)允許立管112或其他管道系統(tǒng)穿越。立管112，它可以是但不限于，頂端張力的立管，一個(gè)懸鏈線的立管，一個(gè)柔性的立管，或是一個(gè)堅(jiān)硬的立管，在船的影響上都可以很好的被導(dǎo)管架框架106保護(hù)。為了提高鉆井和立管操作的可靠性，通過(guò)本發(fā)明，導(dǎo)管架半潛平臺(tái)好的穩(wěn)定性可以使行程量(在船體114和立管112之間相對(duì)的運(yùn)動(dòng))和立管112的張力在可接受的公差范圍之內(nèi)。圖3至5是根據(jù)本發(fā)明的其他體現(xiàn)來(lái)說(shuō)明兒個(gè)導(dǎo)管架半潛平臺(tái)的視圖。如這些圖所示，立柱108的數(shù)量和尺寸是可變的。然而，立柱108的數(shù)量是3個(gè)或更多能達(dá)到更好的動(dòng)力穩(wěn)定性。立柱108的尺寸可以為了更好的運(yùn)動(dòng)性能來(lái)優(yōu)化，也就是減少立柱距離及縮減高度。立柱108的形狀也可以是任意幾何形狀，比如正方形，矩形，圓形，階梯狀和多層的。因此，數(shù)量，尺寸，和浮箱構(gòu)造110的形狀能夠被優(yōu)化與立柱108設(shè)計(jì)相適應(yīng)。另外，如圖3至5所示，導(dǎo)管架支架106的尺寸和支點(diǎn)可以隨立柱i08的安排而變化。導(dǎo)管架支架106也可以為了甲板浮托法安裝而改變尺寸。另外，如圖3至5所示，當(dāng)小的甲板空間和大的立柱間距同時(shí)被需要用來(lái)滿(mǎn)足穩(wěn)性要求時(shí)，立柱的間距可以進(jìn)一步延伸。通過(guò)本發(fā)明一些體現(xiàn)，圖表6-8是導(dǎo)管架半潛式平臺(tái)進(jìn)一步擁有系泊系統(tǒng)604的視圖。系泊系統(tǒng)604用來(lái)保持平臺(tái)的位置，可以包括多個(gè)錨鏈602(與船體114和海底系泊錨相連接)。通過(guò)本發(fā)明，導(dǎo)管架半潛式平臺(tái)良好的運(yùn)動(dòng)特性可以減少系泊系統(tǒng)604的疲勞。在一些體現(xiàn)里，一個(gè)(或多個(gè))導(dǎo)向架600能夠與導(dǎo)管架106配合來(lái)導(dǎo)向立管112，用來(lái)減少提高立管時(shí)的有效載荷。在一些體現(xiàn)里，一個(gè)或多個(gè)垂蕩板(未顯示在圖表中)可以和導(dǎo)管架框架106或船體114配合用來(lái)增加阻尼，從而減少導(dǎo)管架半潛式平臺(tái)的垂蕩運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)管架框架106為連接垂蕩在更深的位置或(在平臺(tái)的浮力可以支承總重量的前提下)另外導(dǎo)向立管112，可以選擇地延伸在船體114下面。根據(jù)本發(fā)明的體現(xiàn)，圖表9是導(dǎo)管架半潛平臺(tái)擁有小尺寸的浮箱構(gòu)造110的視圖。根據(jù)本發(fā)明的其他體現(xiàn)，圖10是沒(méi)有浮箱結(jié)構(gòu)110的導(dǎo)管架半潛式平臺(tái)的視圖。導(dǎo)管架半潛式平臺(tái)能包括甲板104、導(dǎo)管架框架106、導(dǎo)向框架600和立柱108。為，導(dǎo)管架框架可以連接到甲板104的底部用來(lái)支撐該甲板。立柱108與導(dǎo)管架框架聯(lián)合為整個(gè)平臺(tái)的穩(wěn)定性提供浮力和恢復(fù)力，但沒(méi)有被直接組裝在甲板104上用來(lái)減少對(duì)甲板的擠壓載荷。一個(gè)(或多個(gè))導(dǎo)向架600能夠與導(dǎo)管架106配合來(lái)導(dǎo)向立管112，用來(lái)減少提高立管時(shí)的有效載荷。在操作中，導(dǎo)管架半潛式平臺(tái)可以通過(guò)本發(fā)明提供良好的穩(wěn)定性，并有助于減少平臺(tái)的垂蕩運(yùn)動(dòng)。此外，甲板104由被從船體114或立柱108出來(lái)的導(dǎo)管架框架106所支持，甲板104分離可以幫助減少添加到甲板104的擠壓負(fù)載。因此，立柱的水線面面積、甲板104和船體114的重量、提升立管112和錨鏈602的張力等都能被優(yōu)化到最佳。總體而言，可以減少平臺(tái)的總建筑成本和復(fù)雜性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1、平臺(tái)具有良好的穩(wěn)性和優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)特性。2、平臺(tái)充分利用立柱水線面面積保證其良好的運(yùn)動(dòng)性能，滿(mǎn)足干樹(shù)采油的要求。3、平臺(tái)需要立管和系泊纜的張力和疲勞壽命都在允許范圍之內(nèi)。4、導(dǎo)管架的設(shè)計(jì)使得上部組塊甲板尺寸不受立柱間距影響，并且使其在運(yùn)動(dòng)中所受擠壓載荷最小。5、導(dǎo)管架的設(shè)計(jì)為立管提供良好的保護(hù)措施，并提供立管導(dǎo)向架6、可優(yōu)化平臺(tái)用鋼量，降低總重量。7、經(jīng)過(guò)模型試驗(yàn)優(yōu)化后，可以設(shè)計(jì)成更高效和成本效益好的平臺(tái)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。