傳統(tǒng)懸臂梁方式伸出主甲板外，危及平臺(tái)穩(wěn)定性。直升機(jī)甲板3位于主甲板I的船尾上方。推進(jìn)器4位于主甲板I的船尾外側(cè)，用以使平臺(tái)短距離移動(dòng)，調(diào)節(jié)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方向，從而提高平臺(tái)小范圍內(nèi)移動(dòng)的靈活性，減少了拖航難度，設(shè)了推進(jìn)器4后，平臺(tái)鉆多口井時(shí)只需收起錨鏈10，通過(guò)推進(jìn)器4自航或拖航移動(dòng)到新的井位上方即可。
[0035]粧腿6共有三條，其主體結(jié)構(gòu)均為三角形空間桁架結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置在主甲板的三個(gè)角，其布置呈三角型且左右舷對(duì)稱，粧腿6不僅支撐著主甲板I及其上部結(jié)構(gòu)中各模塊的總重，還提供平臺(tái)的部分浮力。每條粧腿6的底部與浮墊7剛性固定連接，由于粧腿總長(zhǎng)度足夠大，使得平臺(tái)吃水深，浮墊7所受的橫向波浪力得以顯著減小。通過(guò)升降機(jī)構(gòu)5，主甲板I可以沿粧腿6的高度方向作上下垂直升降運(yùn)動(dòng)，并固定在粧腿6的預(yù)定高度處，這樣，當(dāng)平臺(tái)在作業(yè)過(guò)程中遭遇風(fēng)暴時(shí)，平臺(tái)可以保持原有的吃水深度，升降機(jī)構(gòu)5可以升起主甲板1，從而調(diào)節(jié)主甲板I和海面間的氣隙高度，而不必調(diào)節(jié)平臺(tái)的吃水深度。每條粧腿6沿高度方向包含上段中空密封體61、中段62和下段中空密封體63，中段62位于上段中空密封體61和下段中空密封體63之間，其依然為三角形空間桁架結(jié)構(gòu)，可被海水透過(guò)，在高度上靠近主甲板I的為上段中空密封體61，靠近浮墊7的為下段中空密封體63，上段中空密封體61和下段中空密封體63均為鋼板沿三角形空間桁架結(jié)構(gòu)焊接而成，可以提供浮力，平臺(tái)作業(yè)時(shí)水線位置始終位于上段中空密封體61的高度范圍內(nèi)。下段中空密封體63內(nèi)部設(shè)置為可以與浮墊7的內(nèi)部連通，這樣下段中空密封體63的內(nèi)部也可分隔為多個(gè)艙，可以包含壓載水艙或儲(chǔ)油艙，可進(jìn)一步降低平臺(tái)的重心，增加平臺(tái)作業(yè)時(shí)的穩(wěn)性。粧腿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度因上、下段中空密封體而得到提高，三條粧腿之間的距離大，使得平臺(tái)的回復(fù)力矩和穩(wěn)性增加，由于使用所述三條三角形的粧腿，不會(huì)產(chǎn)生渦擊運(yùn)動(dòng)。
[0036]浮墊7位于主甲板I的下方，浮墊7的左舷與主甲板I的左舷平行，浮墊7的右舷與主甲板I的右舷平行，浮墊7的船尾與主甲板I的船尾平行，也即浮墊7與主甲板I的形狀相仿但浮墊的前端71是自浮墊的頂面向浮墊的底面向內(nèi)傾斜的斜面，浮墊7的面積和厚度均大于主甲板1，浮墊7提供平臺(tái)在水中濕式拖航和正常作業(yè)時(shí)的主要浮力，因此，平臺(tái)作業(yè)時(shí)的浮力是由浮墊、上段中空密封體和下段中空密封體共同提供。浮墊7的前端71是自浮墊的頂面向浮墊的底面向內(nèi)傾斜的斜面，斜面的傾斜角在30-60°內(nèi)為宜，以降低平臺(tái)在自航或拖航時(shí)的水中阻力。在浮墊7的中央設(shè)有月池9，可通過(guò)鉆井與生產(chǎn)設(shè)備8，使得傳統(tǒng)的自升式鉆井平臺(tái)上的干采油樹(shù)系統(tǒng)得以繼續(xù)有效使用；浮墊7的體積巨大，其內(nèi)部分隔為多個(gè)艙，包括儲(chǔ)油艙、壓載水艙、泵艙和密封艙等，其中密封艙內(nèi)填充有實(shí)心大密度金屬，使得整個(gè)平臺(tái)的重心下降到浮心之下，加強(qiáng)平臺(tái)的穩(wěn)定性，大密度金屬是指密度大于8g/cm3的金屬，例如鉛。同時(shí)，由于浮墊7具有巨大的面積，浮墊成為一個(gè)垂蕩板，垂蕩阻尼也因之而增大，使得平臺(tái)的豎向垂蕩運(yùn)動(dòng)大幅度減小，更有利于使用干采油樹(shù)系統(tǒng)在海上作業(yè)，更進(jìn)一步地，在拖航時(shí)，主甲板I降下，與浮墊7的上方重合，和傳統(tǒng)自升式鉆井平臺(tái)相比，平臺(tái)的重心更低，拖航穩(wěn)性更佳。
[0037]系泊系統(tǒng)用于平臺(tái)作業(yè)時(shí)使平臺(tái)定位，包括錨、錨鏈、導(dǎo)鏈輪與錨機(jī)等設(shè)備，作業(yè)時(shí)可以采用多錨鏈分布式系泊系統(tǒng)，錨鏈10的具體數(shù)量由實(shí)際情況確定，較適宜的是，在每條粧腿的上段中空密封體61上均連接至少二條錨鏈，在浮墊上至少連接六條錨鏈，錨鏈10的下端延伸至海底通過(guò)錨而固定。
[0038]如圖5、6所示，平臺(tái)可通過(guò)濕式拖航或干式拖航兩種方式前往預(yù)定海域。拖航前，調(diào)節(jié)主甲板1、下段中空密封體63及浮墊7內(nèi)的壓載水，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)5將主甲板I下降到浮墊7的上方重疊。抵達(dá)預(yù)定海域后，排空主甲板I內(nèi)的壓載水，繼續(xù)調(diào)節(jié)下段中空密封體63及浮墊7內(nèi)的壓載水，同時(shí)通過(guò)升降機(jī)構(gòu)5將粧腿6漸漸下降到合適高度，使水線位于上段中空密封體61的高度范圍內(nèi)。接著，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)5調(diào)節(jié)主甲板I和海面間的氣隙高度，拋錨下錨鏈10定位，錨鏈10的下端延伸至海底通過(guò)錨而固定，平臺(tái)在海上定位完畢后便可開(kāi)始準(zhǔn)備作業(yè)。
[0039]本發(fā)明的平臺(tái)移動(dòng)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高，目前自升式鉆井平臺(tái)的數(shù)量甚多，但這些在役的平臺(tái)中有相當(dāng)一部分由于粧腿與粧靴的壽命問(wèn)題而不能繼續(xù)服役，在未來(lái)十年內(nèi)有大量的自升式鉆井平臺(tái)將退役，而新建一艘平臺(tái)造價(jià)高昂，但可以采用本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的自升式平臺(tái)的下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改裝，去掉粧靴，加裝額外的浮墊并改造粧腿，同時(shí)僅小部分改造主甲板，將會(huì)大幅節(jié)省制造成本，達(dá)到延長(zhǎng)平臺(tái)服役期和油氣公司減小成本的效果，更重要的是，平臺(tái)改裝后，成為一種浮式裝備，其工作海域的深度和廣度得以大大增加，突破了平臺(tái)改裝前在大陸架淺水區(qū)作業(yè)水深不超過(guò)150米所受的限制，可以擴(kuò)大到500米水深以內(nèi)的海域使用，當(dāng)然，本發(fā)明也適用于新建的海洋鉆井平臺(tái)，本發(fā)明的整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)作業(yè)時(shí)重心低于浮心，穩(wěn)性好，且由于浮墊的存在，有效減輕了垂蕩，運(yùn)動(dòng)性能好，浮墊同時(shí)具有很大的儲(chǔ)油能力。
[0040]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:包括主甲板及其上部結(jié)構(gòu)、浮墊、粧腿、系泊系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)，所述上部結(jié)構(gòu)包括鉆井模塊和/或生產(chǎn)模塊； 所述浮墊位于所述主甲板下方，所述浮墊的面積和厚度均大于所述主甲板，所述浮墊的中央設(shè)有月池，能供所述鉆井模塊中的鉆具和/或所述生產(chǎn)模塊中的生產(chǎn)設(shè)備通過(guò)，所述浮墊的內(nèi)部分隔為多個(gè)艙；所述鉆井模塊位于或靠近所述主甲板的幾何中心上方，作業(yè)時(shí)從所述主甲板中部上方的鉆井塔架起下所述鉆具和/或所述生產(chǎn)設(shè)備； 所述粧腿共有三條，每條所述粧腿的主體結(jié)構(gòu)均為三角形桁架結(jié)構(gòu)，每條所述粧腿的底部與所述浮墊剛性固定連接，所述主甲板通過(guò)所述升降機(jī)構(gòu)沿所述粧腿垂直升降并固定在預(yù)定高度處，每條所述粧腿均含有上段中空密封體、下段中空密封體和中段，所述上段中空密封體和下段中空密封體均為鋼板沿所述三角形桁架結(jié)構(gòu)焊接而成，所述中段位于所述上段中空密封體和下段中空密封體之間，所述中段依然為三角形桁架結(jié)構(gòu)，能被水透過(guò)； 作業(yè)時(shí)，所述浮式自升式鉆井平臺(tái)的重心低于浮心，水線位于所述上段中空密封體的高度范圍內(nèi)，通過(guò)所述系泊系統(tǒng)定位。
2.如權(quán)利要求1所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:所述浮墊的左舷、右舷和船尾分別對(duì)應(yīng)的與所述主甲板的左舷、右舷和船尾平行；所述浮墊的前端是自所述浮墊的頂面向所述浮墊的底面向內(nèi)傾斜的斜面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:所述浮墊內(nèi)的艙包括儲(chǔ)油艙、壓載水艙、泵艙和密封艙，所述密封艙內(nèi)填充有實(shí)心大密度金屬。
4.如權(quán)利要求1或2所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:所述下段中空密封體與所述浮墊的內(nèi)部連通，所述下段中空密封體內(nèi)也分艙，所述下段中空密封體內(nèi)的艙包括壓載水艙或儲(chǔ)油艙。
5.如權(quán)利要求1或2所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:所述浮式自升式鉆井平臺(tái)還包括推進(jìn)器，所述推進(jìn)器設(shè)在所述主甲板的船尾外側(cè)。
6.如權(quán)利要求2所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:所述斜面的傾斜角為30-60。。
7.如權(quán)利要求1或2所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:所述系泊系統(tǒng)為多錨鏈分布式系泊系統(tǒng)，在每條所述粧腿的上段中空密封體上連接至少二條所述錨鏈，所述浮墊上連接至少六條所述錨鏈。
8.如權(quán)利要求1或2所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:所述粧腿的布置呈三角型且左右舷對(duì)稱。
9.如權(quán)利要求1或2所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:當(dāng)所述浮式自升式鉆井平臺(tái)包含所述生產(chǎn)模塊時(shí)，所述生產(chǎn)模塊包含干采油樹(shù)生產(chǎn)系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的浮式自升式鉆井平臺(tái)，其特征在于:當(dāng)所述浮式自升式鉆井平臺(tái)在作業(yè)過(guò)程中遭遇風(fēng)暴時(shí)，所述浮式自升式鉆井平臺(tái)保持吃水深度，所述升降機(jī)構(gòu)升起所述主甲板，調(diào)節(jié)所述主甲板和海面間的氣隙高度。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種浮式自升式鉆井平臺(tái)，具有：主甲板及其上部結(jié)構(gòu)、浮墊、樁腿、升降機(jī)構(gòu)和系泊系統(tǒng)。浮墊的面積和厚度大于主甲板，中央設(shè)有月池，內(nèi)部分隔為多個(gè)艙；鉆井模塊位于或靠近主甲板幾何中心的上方；樁腿有三條，均為桁架結(jié)構(gòu)，每條樁腿的底部與浮墊剛性連接，主甲板通過(guò)升降機(jī)構(gòu)沿樁腿垂直升降并固定在預(yù)定高度，每條樁腿含有上下兩段中空密封體，作業(yè)時(shí)水線位于上段的高度范圍內(nèi)，通過(guò)系泊系統(tǒng)定位。本發(fā)明和傳統(tǒng)自升式平臺(tái)不同，其作業(yè)時(shí)平臺(tái)與海床未接觸，浮心高于重心，運(yùn)動(dòng)性能良好，儲(chǔ)油能力大，可在500米水深以內(nèi)的海域進(jìn)行油氣鉆采，尤其適用于200-500米水深。
【IPC分類】B63B35-44
【公開(kāi)號(hào)】CN104627332
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510066944
【發(fā)明人】鄭向遠(yuǎn), 于含
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)深圳研究生院
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日