CN106574451A - 海上单柱平台、系统及部署该海上单柱平台的方法 - Google Patents

Abstract

一具有运送状态和部署状态的海上平台，所述海上平台包括具有顶侧和底侧的至少一个基本水平平坦的甲板箱。甲板箱包括在其平坦表面的顶侧上的模块化接口，所述模块化接口适于能够安装和移除用于海上活动的设备。甲板箱还包括从甲板箱的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔。海上平台还包括具有顶侧和底侧的至少一个基本水平平坦的沉垫，其中所述基本平坦的沉垫包括从沉垫的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔；以及至少一个压载舱。沉垫的顶侧面对并至少基本平行于甲板箱的底侧。海上平台还包括具有第一端和第二端的至少一个细长的桁架柱，其中细长的桁架柱通过甲板箱的至少一个通孔能移动地接合甲板箱，并且桁架柱的第二端在沉垫的至少一个通孔处被刚性地固定到沉垫，使得细长的桁架柱至少基本垂直于平坦的甲板箱和沉垫，并且在所述运送状态期间甲板箱能够沿着桁架柱移动到邻近沉垫和桁架柱的第二端的位置。当沉垫的至少一个压载舱被填充时，细长的桁架柱经由甲板箱的通孔移动，由此还使平坦的沉垫竖直地移位。

Description

海上单柱平台、系统及部署该海上单柱平台的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年2月19日递交的新加坡专利申请10201400119U的优先权，其公开内容全部通过引用整个合并于此。

技术领域

本发明涉及海上钻井装置领域。具体而言，其涉及自升式海上钻井装置，并涉及在油气工业中采用该自升式海上钻井装置来执行包括但不限于钻井、生产、储存、处理、现场支持、油井/平台维护、建造过程和/或在已开发的油田(brown field)、边际油田和/或待开发油田(green field)中进行的任何其它海上相关工程/活动。

背景技术

典型的自升式海上平台通常由平台结构(典型地称为甲板箱或甲板)和支撑腿构成，例如，使用诸如齿轮组的控制系统使腿部移动通过齿轮的齿，支撑腿能够沿竖直方向移动。当处于运送模式并且钻井装置被干/湿拖曳时，支撑腿一直被升起。在到达特定位置时，腿被降低，直到腿到达海床为止。将腿降低的过程典型地称为“用千斤顶降下”。每个腿的底部通常被配备有“靴状”结构，其典型地称为“桩脚靴”。

桩脚靴典型地被设计为使得支撑腿能够平滑地刺入或缓慢进入海床中。为了确保自升式海上平台牢固就位，钻井装置经历称为“预装载”的过程，由此自升式海上平台通过向其船体内添加压舱水而受到额外的负载。预装载的目的是在支撑腿上增加和引导竖直向下的力从而确保支撑腿刺入到海床中。当支撑腿与海床牢固地接合从而确保自升式海上平台稳定和牢固时，刺入过程结束。之后，平台被升高或提升至海平面以上的指定高度，使得任何前述的过程均可被执行。应该注意，此后使用的术语“自升式单元”是指上述的自升式海上平台。

自升式单元的设计传统上是单目标的，其与附属设备和系统集成在一起从而形成复杂的系统。当现有的工程进入尾声并且所述自升式单元需要用在其他地点时，这种单目标建造的自升式单元在任何油田中均将被重新部署。尽管如此，自升式单元及其附属系统甚至可在现有的工程结束之前重新部署。这可在以下情况下发生：与在新油田处开展操作相比，对油田的剩余储量的开采在经济上不可行，其中新油田的潜在产量超过在早期油田处的剩余储量中进行连续开采的成本。由此产生两个重要的暗示。

首先，这通常导致对于自升式钻井装置单元的全球性的高需求，并且通常与在每个油田之外部署/重新部署(调用)自升式单元的需求相关的是高成本。其次，工程可能需要几个自升式单元，每个自升式单元具有特定系统以便执行特定的任务，并且彼此协同工作，以便从油田开采原油。由于目前所使用的技术和应用，从执行油田勘探的时间到生产单元被部署用于第一次石油(碳氢化合物)开采的时间，经常存在与进度延迟和缺少适当装备的自升式单元相关的潜在的经济损失。

边际油田是这样一种油田：该油田的储量可能不够高而不能为油田拥有者提供足够的产量，以使其有理由部署自升式单元，因为这在成本或时间消耗上将是许多倍的。替代地，油田拥有者通常更喜欢得到与天然储存容量相比经济有效的方案。然而，结果是，在边际油田中经常不执行开发和生产活动，并且尽管地震勘测显示了这些油田中的天然储量的总体潜力，但这些油田仍然未被利用。这些边际油田经常被忽视，由于它们的油田拥有者等待更有效的方案以便商业性地开发所述边际油田。边际油田(包括具有巨大探明储量的油田)的拥有者面对的问题进一步在下面详细地阐述。

a、勘探-生产之间的时间间隔

在典型的勘探-生产周期中，从勘探到生产的持续时间通常为2-5年，这依赖于合适平台的前端工程设计(FEED)、基础设计和详细设计的复杂性以及工程相对于可用资源的量的成本效率。下面的图表1例示了在依赖于传统固定平台时在油田处开始生产之前所花费的平均时间。

b、边际油田

在边际油田中，所发现的现象经常显示储量没有足够的产量来证明开发、建造和部署自升式单元的经济成本是合理的。这是因为在所开采的储量不足以覆盖投资成本的风险下采购复杂平台的高成本。这样，边际油田经常被忽略。

c.配置及重新构造

在当前的石油和天然气局势下，任何天然储量的发现逻辑上将会导致两种结果：

(i)由于(a)中提到时间间隔的因素而导致在长的时间间隔之后才继续进行生产，或者

(ii)放弃油田，因为进入生产的成本在大多数情况下过高。

对于第一种结果，包括超前端工程设计(pre-FEED)、前端工程设计(FEED)以及用于在发现的井上进行生产的合适的导管架的设计和制造的过程可能持续至少3年。这可能涉及到调用现有的自升式单元用于重新装配。重新装配涉及移除和安装相关设备或系统，以便能够使自升式单元根据工程阶段而在指定环境下操作。

可替代地，可以安排新的自升式单元，这大约花费额外的2年时间用于运送。在上面的情景下，投入大量的成本和时间来调用自升式单元或者构造自升式单元来执行生产。在自升式单元被调用用于改装的场合，这还导致租用时间的损失，而租用时间应该更好地花费在开采和生产石油中，因此这导致有价值的潜在的产量损失。

目前有三种已知的方法用于解决石油和天然气工业面对的问题:

1、按照采购工程方案的传统方法，并且使用任何可用的自升式单元用于改装(重新配置和构造)；

2、以过高的日常速率部署非常贵且不适合的自升式单元或者半潜式平台从而执行活动；或者

3、在边际油田的情况下，不接触该边际油田，直到能利用有成本效益的方案为止。

当前在石油和天然气工业中采用的方案的首要问题在于地震研究、勘探和油田的用于生产目的“解决方案”(可由石油公司执行)是分开的，并且区别于为了执行生产而准备必要的资源的过程，准备必要的资源的过程只有当勘探阶段确认在边际油田中进行生产过程和操作有商业价值时才进行。因此，勘探和生产的顺序方法缺少全盘策略。这特别适用于受到长的投产准备周期和高成本阻碍的大型油田。

对于第二种方法，欧洲专利EP0035023B1公开一种这样的海上平台。该海上平台具有甲板、重力基座和将甲板连接到重力基座的框架。重力基座被设计为使得其刺入海床以便将海上平台固定就位，从而执行操作。该欧洲专利还公开海上平台被拖曳到一油田，其将被部署在该油田以进行正常的海上钻井和/或生产。然而，欧洲专利EP0035023B1的设计具有以下缺点：

a、海上平台要求其重力基座刺入海床，这意味着海上平台仅能够在密实土壤和岩石的高承载海床环境下操作；

b、海上平台被设计为用作排成独立的海上平台，从而限制任何扩大规模的操作；和

c、海上平台使用液压机构来提升甲板，这限制了海上平台的承载能力，并且液压机构由于其具有复杂的管道要求而不能容易地从一个海上平台转移到另一个海上平台来使用。

这样，尽管现有技术公开了上面提到的尝试，但仍然需要一种海上单柱平台、系统和它们的方法，以便执行油田(包括边际油田)的勘探和生产，其能够以及时和经济有效的方式执行油田的勘探和生产。在此方面，如下所述且由所附权利要求书限定的本发明克服了这些困难，并且不具有现有技术的那些相同的缺点，同时还提供前述益处。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种海上平台，其具有运送状态和部署状态。该海上平台包括具有顶侧和底侧的至少一个基本水平平坦的甲板箱。甲板箱包括在其平坦表面的顶侧上的模块化接口。甲板箱的模块化接口适于实现石油钻井、石油生产、海上居住设备和/或用于海上活动的任何其它系统或设备的安装和移除，特别地适于实现适合于海上操作和工程要求的这种设备的安装和移除。

在一个实施例中，甲板箱的模块化接口可包括其特定部分，该特定部分被指定为与钻井设备联接。钻井设备可具有1000至3000马力的能力。这种钻井设备可通过接口联接到甲板箱并且能够钻至少一口井到至多二十口井或更多。甲板箱还可与生产单元联接。所需的生产单元的数量典型地由油田的生产能力确定。这样，当需要时，可添加额外的模块化生产单元以增加生产水平。除了钻井和生产设备，甲板箱还可与能够支持海上操作和任何工程的起重吊车阵列和居住模块联接。

甲板箱的模块化接口设计允许海上平台的甲板箱具有能够在完成钻孔之后很短的的时间段内模块化地安装和配置生产系统，以便进行生产。一旦被部署用于生产，自升式单元如同其被用作永久性导管架那样操作。作为例示性示例，在勘探完成之后，海上平台可现场进行即时的重新配置或者附加设备/设施。由于海上平台的甲板箱的模块化接口而能够进行这种重新配置。总之，海上单柱平台是一种二合一系统(包括导管架和自升式钻塔)，其执行勘探钻井、生产和开采的角色。另外，“模块化接口”设计意味着海上平台能够：

a、在非常短的时间内且以非常有成本效益的方式被构造；

b、以正确的配置和/或“成套设备”部署在特定油田/位置处；

c、以类似于“乐高(LEGO^TM)”积木的模块化原则用设备/系统/设施进行改装，使得船上的设备能够优化地使用甲板空间。这意味着不需要改变海上平台的完整性或基础框架或基础结构来适应必要的可变的甲板负载。

海上平台及其巨大的甲板空间能够使一个或一个阵列的模块化设备放置于其上。具体的放置和连接性依赖于设备的目的和甲板空间的优化方法以便满足工程的要求。如所提到的那样，这类似于“乐高”原理，从而甲板箱上的设备的总体布局能够按照需要建立或重新配置。这缓解了对于作为海上自升式单元的整体单元的工程重新设计和重新认证的需要。根据工程跨度的操作需求，可以包括额外的设备作为甲板箱上的“附件”，或者可以“重新配置”甲板箱上的设备的总体布置。

甲板箱还包括至少一个基本竖直的通孔。竖直通孔的设计进一步使得将该潜在空间用于其它活动，例如钻井、在孔内放置隔水管用于生产以及任何其它与海床相关的操作，并且不限于顶侧活动。这还潜在地保护从甲板向下伸到海床的线缆和管道。

海上平台还包括至少一个基本水平平坦的沉垫。该基本水平平坦的沉垫具有顶侧和底侧。该基本平坦的沉垫还包括至少一个基本竖直的通孔。沉垫上的基本竖直的通孔和甲板箱上的基本竖直的通孔至少基本同心或连续(contiguous)。沉垫包括至少一个压载舱。沉垫相对于甲板箱被定位为使得沉垫的顶侧面对且平行于甲板箱的底侧，并且甲板箱和沉垫的各自的通孔重叠并且可至少基本同心或连续。这可导致甲板箱的至少一个通孔与沉垫的至少一个通孔之间至少基本上重叠。

在一个实施例中，从甲板箱的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔以及从沉垫的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔可完全重叠、同心或连续，从而通孔的尺寸相同和匹配。在另一实施例中，沉垫的顶侧与甲板箱的底侧的表面积相同，也就是说，甲板箱和沉垫具有相同的尺寸。在另一实施例中，沉垫的顶侧的表面积可以与甲板箱的底侧的表面积具有不同的尺寸。甲板箱和沉垫的尺寸典型地基于工程的操作要求进行选择。在另一实施例中，甲板箱和沉垫的形状可从由圆形、正方形、矩形、四边形、三角形或椭圆形组成的组中选择，或者为可应用的任何形状。沉垫同样如此。同时，甲板箱与沉垫一起应该具有足够的浮力来支撑海上平台，以便海上平台经由湿拖曳或干拖曳被运输到期望的部署地点。

海上平台进一步包括至少一个细长的桁架柱，其具有第一端和第二端或远端。细长的桁架柱的一端能移动地接合甲板箱。与甲板箱的接合通过使得一个或多个细长的桁架柱穿过甲板箱的一个或多个对应的通孔来进行。细长的桁架柱的第二端或远端在沉垫的至少一个通孔处或接近沉垫的至少一个通孔处被刚性地固定到沉垫。

在本发明一个示例性实施例中，细长的桁架柱包括四个弦杆桁架腿，该四个弦杆桁架腿被刚性地固定到沉垫的至少基本竖直的通孔的周界处。四个弦杆桁架腿确保压力等同地或均匀地施加和传递到位于海床上的沉垫上。在实现负载从弦杆腿传递到沉垫以确保沉垫在操作过程期间保持其位置恒定性中，四个弦杆桁架腿是常见的。在三条腿的自升式钻塔中，需要在甲板箱沿每个腿移动期间在总体水平上相对于腿之间的差别来协调每条腿中的弦杆。这极大地增加了操作风险。然而，虽然如此，可以使细长的桁架柱具有至少三条弦杆桁架腿或更多，只要弦杆桁架腿处于多边形布置就可以。

细长的桁架柱可具有任意长度。典型地，长度由预期的操作深度和海上平台的环境确定。在示例性实施例中，细长的桁架柱可具有足够的长度来满足高达500英尺的水深和相关的波浪效应(即空气间隙)。腿的长度可根据工程而变化，从而满足油田的操作环境。

在一个示例性实施例中，细长的桁架柱包括倒K形桁架构件。在可替代实施例中，细长桁架构件可从由K形桁架构件、X形桁架构件以及现存或预想到的任何其它设计、或者跨越通孔内的相同或不同水平平坦区段的支撑件的任何其它配置构成的组中选择。

通过如上所述的那样定位甲板箱和沉垫，细长的桁架柱与平坦的甲板箱和沉垫成垂直定向。因此，甲板箱能够沿桁架柱的细长轴线在运送位置与部署位置之间移动。

在运送位置，甲板箱竖直地接近或邻近且正好在细长的桁架柱的第二端或远端和沉垫的上方。在该位置，细长的桁架柱的大部分位于甲板箱的顶侧上方。在部署位置，细长的桁架柱在由重力作用促使下由提升系统施加的力的作用下经由甲板箱的通孔向下移动。由于细长的桁架柱被刚性地固定到沉垫，因此沉垫也相应地移位。在部署位置，沉垫仍然被固定到细长的桁架柱的第二端或远端，并且牢固地搁在海床上。然而，由于柱相对于甲板箱的移动，甲板箱现在接近第一端，其中第一端仍然在甲板箱的顶侧上方。

在作用在沉垫的重力以及作用在细长的桁架腿上的提升机构的作用下，发生沉垫的移动。在一个示例性实施例中，为了帮助沉垫进行移动，可改变沉垫的重量。在该实施例中，当沉垫包括可填充流体的至少一个压载舱时，实现沉垫的重量的改变。典型地，当部署海上平台时，这种压载舱可被填充海水。

在本发明的另一实施例中，沉垫的底侧适于向下推入且安放在海床上，从而牢固地支撑海上平台并将该海上平台保持就位。这受到经由细长的桁架柱至沉垫的负载传递的帮助。搁在海床上的沉垫作为海床的组成部分。当负载力被施加到海上平台时，该负载力被传递到沉垫，从而作用在沉垫上，正如其将作用在海床上一样。这减少了在海床的特定点上过载的风险。借助沉垫中适当的压载水平，沉垫被牢固地向下推到海床上，从而进一步将其“抓握部”粘合到海床上，导致海上结构的稳定。沿沉垫的周界且接近海床的裙板帮助将沉垫紧固到海床，并且可包括位于沉垫下侧的波纹状表面或任何其它的现有或预想设计，以帮助增加沉垫的底表面与海床之间的摩擦力。

在又一实施例中，甲板箱进一步包括从顶侧延伸到底侧的切口部。切口可被定位为沿着甲板箱的周界或者为甲板箱上的另一通孔。在该实施例中，沉垫还包括沿着其周界从顶侧延伸到底侧的切口部。在该实施例中，甲板箱的切口或通孔的定位与沉垫的切口或通孔的定位基本同轴。同轴的甲板箱的切口或通孔部与沉垫的切口或通孔适于使得钻井操作可在切口部处执行，并且可经由从甲板箱的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔以及从沉垫的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔来同时执行石油生产操作。切口或通孔还可被设计为或用于工程所要求的任何其它海上活动，例如钻井或生产。在另一实施例中，切口或通孔可偏离中心并且位于甲板箱和沉垫的一个部分处。

在本发明实施例中，在沉垫包括至少一个压载舱的场合，在沉垫的底侧安置在海床中并且开始生产之后，至少一个压载舱的内容物可被释放或者迁移，并且所述至少一个压载舱被用于储存石油。

在另一实施例中，沉垫的底侧可进一步包括喷射系统或吸入系统或二者，这两个系统适于在沉垫下方泵送水以便将沉垫从海床移去或者如果需要的话通过吸入将沉垫保持在海床上。当海上平台在特定部署地点已经被部署一段延长的时间段并且颗粒物随着时间而已经集聚时，可能必须使用喷射系统。喷射将用于移去颗粒物，从而使得沉垫易于与海床分离。当作为过程的一部分或作为额外的措施，需要额外的力将沉垫保持在海床上时，吸入系统的使用可能是必须的。

在又一实施例中，细长的桁架柱经由齿条齿轮机构、液压提升机构、滑轮机构或任何其它合适的提升机构而与甲板箱能移动地接合。在本发明的使用齿条齿轮机构的实施例中，齿条齿轮机构为便携式和能扩展的。由此，这意味着齿条齿轮机构能够从其当前所在的海上平台移除并能转移到本发明的另一这种海上平台。该具有可转移的齿条齿轮机构的特征允许与本发明的其它海上平台相互操作，改进了根据本发明的海上平台的可靠性和冗余性。可替代地，通过将提升齿轮(jacking gear)的数量更改为适合于工程，可改变海上自升式单元的总体可变的甲板负载能力。

在本发明进一步的实施例中，海上平台的各实施例如这里描述的那样还包括直升机停机坪，该直升机停机坪被附接到甲板箱或者作为居住设施或任何其它设施的一部分。直升机停机坪有利于将人员、设备和供应品运输到处于部署期间的海上平台。

在本发明进一步的实施例中，甲板箱可包括至少一个锁定机构，其接近甲板箱周界。锁定机构适于将自升式单元放置就位，如永久性导管架那样。

本发明的第二方面涉及线性地增加平台数量，因此以指数方式扩展聚合的平台的功能。海上平台的系统可具有至少两个如上所述的海上平台。这两个海上平台可经由甲板箱、沉垫或二者的桥接或通过它们的直接并排连接而彼此连接。至少两个海上平台中的每个均可涉及到执行从由钻井、生产、居住、发电和生产支持构成的组中选择的过程中的任一个或多个。

本发明的第三方面涉及一种部署上述的海上平台的各实施例的方法。该方法包括：

a.将海上平台在其运送状态下拖曳到部署位置，藉此使甲板箱邻近沉垫；

b.将海上平台定位在预期部署地点上方；

c.降低基本水平平坦的沉垫，直到所述沉垫接触到预期部署地点的海床为止；以及

d.沿细长的桁架柱竖直向上提升基本水平平坦的甲板箱。

当没有进一步的提升操作并且甲板箱静止同时甲板箱与水之间具有预期的空气间隙时，到达部署状态。

在本发明的第三方面的一个实施例中，通过改变沉垫的重量，可执行降低基本水平平坦的沉垫。例如，如果沉垫的重量增加，沉垫在重力与提升系统施加的力的联合作用下被降低。在第三方面的进一步的实施例中，当沉垫被降低到海床时，可进行对海上平台的位置的调节，使得海上平台的位置保持在预期的部署地点上方。实质上，本发明的海上平台是多用途的。为了勘探，在部署到地点时，海上平台执行钻井。在勘探确认之后，其执行导管架的角色，在导管架上，生产单元可放置在甲板上以执行生产操作，同时继续钻井操作。

尽管上面已经描述了本发明的各方面和实施例，下面的示例性实施例和所附说明的例示用于进一步帮助理解和澄清本发明的各种实施例。然而，应该注意，本发明的范围决不被限制到下面描述和例示的示例性实施例，而是如所附权利要求书中陈述的那样。

附图说明

图1为本发明的海上平台的例示性实施例；

图2为图1的实施例的侧视图；

图3为本发明的甲板箱的例示性实施例的俯视图；

图4为本发明的甲板箱的例示性实施例的俯视图，其带有舱布置；

图5为本发明的沉垫的例示性实施例的俯视图；

图6为本发明的沉垫的例示性实施例的俯视图，其带有舱布置；

图7为本发明的示例性实施例的部署顺序的图示；

图8为本发明的示例性实施例的正等轴测图；和

图9为本发明的一方面的实施例的图示，其中两个海上单柱平台彼此连接；

图10为本发明的另一实施例的图示，其中两个海上单柱平台彼此连接；和

图11为本发明的另一实施例的图示，其中平台被装配有钻井设施、居住设施和直升机甲板。

具体实施方式

图1为本发明的处于部署状态的海上平台10的例示性实施例。海上平台10具有尺寸大体上相等或可能不同的甲板箱12和沉垫16。甲板箱12经由桁架柱14连接到沉垫16。甲板箱12具有大体上位于在其中心的通孔(未示出)。沉垫16也具有大体上位于其中心的通孔(未示出)。甲板箱12和沉垫16被布置为使得它们彼此重叠。更重要地，甲板箱12相对于沉垫16的对准使得它们各自的通孔也对准。这允许桁架柱14如下面描述那样与甲板箱12和沉垫16接合。

桁架柱14的一端经由甲板箱12的通孔与甲板箱12能移动地接合。桁架柱14的另一端在沉垫的通孔处被刚性地固定到沉垫16。当被接合时，桁架柱14垂直于平坦的甲板箱12和沉垫16二者。甲板箱10能够沿着桁架柱14大体上从其一端移动到邻近沉垫16的位置，使得甲板箱12随后接近桁架柱14的第二端。

图2为图1的实施例的侧视图。图2示出处于部署状态的海上平台20，其搁在海洋21B中的海床21A上。海上平台20具有甲板箱22和沉垫26。甲板箱22和沉垫26经由桁架柱24彼此连接。桁架柱24的一端经由甲板箱22中的至少一个通孔(未示出)被连接到甲板箱22。桁架柱24与甲板箱22能移动地接合，使得甲板箱22能够沿着桁架柱24竖直移动。

在该示例性实施例中，用于使甲板箱22沿着桁架柱24移动的机构为齿条齿轮系统28。齿条齿轮机构28被定位在甲板箱22上。在另一示例性实施例中，齿条齿轮机构能够从海上平台移除，并且能够转移到另一海上平台以便执行相同的功能。这是使用齿条齿轮机构的附加优点，因为其确保了本发明的各个海上平台之间的相互操作性。进一步，在存在多个这种平台一起操作的场合，每个海上平台的齿条齿轮机构均可用作另一海上平台的齿条齿轮机构的备用品，从而确保系统冗余。

在该示例性实施例中，桁架柱24在其另一端被连接到沉垫26的中心区域，或者在其它实施例中被连接到沉垫26的其它区域。桁架柱24被刚性地连接到沉垫26，使得当桁架柱24从甲板箱22竖直向下滑动时，沉垫26也竖直向下移位和被平移。沉垫26被竖直移位向下直到其到达海床21A为止，在接触海床21A后，沉垫26将牢固地压下以便安放在海床21A上，从而将海上平台20锚定就位以便进行操作。当沉垫26被牢固地压在靠海床21A上时，齿条齿轮机构28继续运行。结果，甲板箱22随后被竖直地向上推并且从海洋21B的表面升起，直到甲板箱22到达接近桁架柱24的从海洋21B伸出的端部为止。

图3为本发明的甲板箱32的例示性实施例30的俯视图。从俯视图看出，本示例性实施例的甲板箱32是正方形的。甲板箱具有通孔36，桁架柱34经由该通孔36而使用齿条齿轮机构38与甲板箱32能移动地接合。桁架柱34可包括不同构造的支撑件33，其跨越或横穿相同或不同水平平坦的区段。甲板箱32的通孔36与沉垫(未示出)的通孔(未示出)对准，使得桁架柱34将与甲板箱32和沉垫的相应的通孔均竖直地对准。

图4为本发明的甲板箱42的例示性实施例40以及舱43和桁架柱44的可能的布置的俯视图，桁架柱44具有横跨相同或不同的水平区段的可能的支撑件。舱43能够填充流体，从而在海上平台运送和部署阶段期间用作压载物。舱43被布置在甲板箱42内部，并且舱的尺寸能够进行不同的变化或者舱的数量变化。在部署时，舱43可被排空用作压载物的任何流体，从而在操作进行时以及在将诸如从油田抽取的燃料或原油之类的操作材料转移到合适的容器之前储存这些操作材料。

图5为本发明的沉垫54的例示性实施例50的俯视图。在该实施例中，沉垫54是正方形的，或者具有与指定的不同的形状和尺寸。沉垫54包括定位在沉垫54的中心区域中的通孔52，使得通孔52与沉垫54同心。如关于图3的实施例30提到的那样，沉垫54的通孔52使得桁架柱(未示出)将与甲板箱32和沉垫54的相应的通孔均竖直对准。

图6为本发明的沉垫62的例示性实施例60的俯视图，其中舱63布置在通孔66周围。在该实施例中，沉垫62具有分布在沉垫62内的舱63。如关于图4的实施例40描述的舱43那样，舱63也能够被填充流体，从而在海上平台的运送和部署阶段期间用作压载物。当海上平台正被部署时，舱63可典型地用海水或任何流体填充，例如以便增加沉垫62的重量，使得重力足以克服关于图3描述的齿条齿轮机构内的摩擦力，从而导致沉垫62向下移动。部署之后和在操作期间，舱63可排空用作压载物的任何流体，从而在操作进行时以及在将诸如从油田抽取的燃料或原油之类的操作材料转移到合适的容器之前储存这些操作材料。

当海上平台在操作以后进行回收时，舱中的流体可被排放，并且被填充空气，从而帮助沉垫62从海床升起。在该方面，在沉垫62的该示例性实施例60中，沉垫62包括吸入点65和喷射出口64。

吸入点65被用于提供额外的力以便将沉垫62保持在海床上。当海上平台被部署时，可能需要辅助力将沉垫62保持就位。辅助力的提供将来自吸入点65，吸入点65可施加将把沉垫62保持就位的吸力。另一方面，喷射出口64被用于使沉垫62从海床脱离。这是因为如果海上平台已经部署了延长的时间段，则颗粒物可能会聚集在沉垫62上，并且可能阻碍回收过程。喷射出口64射出水流，这施加了帮助将这些积累的颗粒移开的力。

图7为本发明的图1的实施例的部署顺序的各阶段70A至70D的图示。在70A中，海上平台被认为处于其运送阶段。在该阶段，海上平台可被运输到计划部署海上平台的位置。甲板箱72和沉垫74在桁架柱76的一端彼此接近。甲板箱72和/或沉垫74的各压载舱可被填充有合适的流体，从而帮助控制和运输未部署的海上平台。运送能够通过干拖曳或者湿拖曳进行。

当海上平台到达期望的部署地点71时，70B处所示的顺序示出了沉垫74正在被降下。为了完成此，沉垫62(在此标记为74)的舱63被填充有流体，典型地为海水，并且通过沉垫74与填充后的舱63的组合重量，沉垫74在重力与提升机构施加的力的联合作用下被降低。连接到沉垫74的桁架柱76竖直向下移动，导致沉垫74下降。桁架柱76通过齿条齿轮机构78向下滑动，桁架柱76经由该齿条齿轮机构78与甲板箱72接合。

在70C处，沉垫74已经到达海床71并且大部分地由于沉垫与总体结构74的重量而被推入海床71中。在部署阶段的末尾，大部分桁架柱76位于海平面以下，并且不能再移位。一旦发现沉垫74已被稳定在海床71上，则部署移到最终阶段。在70D处，甲板箱72通过齿条齿轮机构78沿着桁架柱76被提升至合适的高度，该高度接近桁架柱76位于海平面以上的那个端部。海上平台现在被部署，并且准备进行操作，包括但不限于在原位(在部署模式)安装、移除、放置设备、系统或设施。

图8为本发明的示例性实施例的正等轴测图。在该示例性实施例80中，甲板箱82具有切口83。甲板箱82经由细长的桁架柱84被连接到沉垫86。沉垫86也具有切口85。在该示例性实施例80中，切口83和切口85为不同的尺寸。在其它实施例中，切口83和85可为相似的尺寸。切口83和85为同轴的，但在其它实施例中，切口83和85可能未必同轴。

图9为本发明的实施例90的图示，其中两个海上单柱平台彼此连接成紧邻的或一个单个的海上平台。可以彼此连接的海上平台不仅限于类似或相同的海上平台单元，而是还可包括具有与本发明的设计原理相同的不类似的海上平台。两个海上单柱平台之间的连接在甲板箱92和沉垫96处进行。然而，如果甲板箱92和沉垫96为不同的尺寸，则连接可在甲板箱92或沉垫96处进行。每个海上平台均具有将甲板箱92连接到沉垫96的至少一个单个桁架柱94。每个海上平台还具有机构98以便升高或降低桁架柱94以及与其连接的沉垫96。实施例90的俯视图91示出甲板箱92的总面积由于两个海上单柱平台的连接而加倍。甲板箱92的总面积可以根据连接在一起的海上单柱平台的数量而进一步成倍增加。甲板箱92增加的表面积将使与海上活动相关的附加功能成为可能。

图10为本发明的另一实施例100的图示，其中两个海上单柱平台彼此连接。该两个海上单柱平台之间的连接在甲板箱102和沉垫106处进行。然而，如果甲板箱102和沉垫106为不同的尺寸，则连接可在甲板箱102或沉垫106处进行。两个海上平台均具有将甲板箱102连接到沉垫106的单个桁架柱104。两个海上平台均具有机构108以便升高或降低桁架柱104以及与其连接到的沉垫106。

实施例100的俯视图101示出甲板箱102的总面积由于两个海上单柱平台的连接而加倍。甲板箱102增加的表面积允许将处理模块109以及直升机停机坪107包括为海上平台的一部分。

图11为本发明的另一实施例110的图示，其中该平台配备有钻井设施119、居住设施113和直升机甲板117。在该实施例110中，甲板箱112经由细长的桁架柱114被连接到沉垫116。沉垫116具有沿其周界且在钻井设施119下方的切口115。细长的桁架柱114能够通过移动机构118相对于甲板箱112移动，移动机构118可为齿条齿轮机械系统或其它这种合适的系统。

如之前提到的，对本发明的示例性实施例的以上描述仅用于帮助理解本发明背后的隐含的原理。本发明不被解释为限制于例示的实施例，而是被限制于下列权利要求书所限定的范围。

Claims (26)

1.一种海上平台，具有运送状态和部署状态，所述海上平台包括：

具有顶侧和底侧的至少一个基本水平平坦的甲板箱，其中所述甲板箱包括：在所述甲板箱的平坦表面的顶侧上的模块化接口，该模块化接口适于实现用于海上活动的设备的安装和移除；从所述甲板箱的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔；和至少一个压载舱；

具有顶侧和底侧的至少一个基本水平平坦的沉垫，其中所述基本平坦的沉垫包括：从所述沉垫的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔；和至少一个压载舱；其中所述沉垫的顶侧面对并且至少基本平行于所述甲板箱的底侧；以及

具有第一端和第二端的至少一个细长的桁架柱，其中所述细长的桁架柱通过所述甲板箱的至少一个通孔能移动地接合所述甲板箱，并且所述桁架柱的第二端在所述沉垫的至少一个通孔处被刚性地固定到所述沉垫，使得所述细长的桁架柱至少基本垂直于所述平坦的甲板箱和所述沉垫，从而在所述运送状态期间所述甲板箱能够沿着所述桁架柱移动到邻近所述沉垫和所述桁架柱的第二端的位置；并且

其中当所述沉垫的至少一个压载舱被填充时，所述细长的桁架柱经由所述甲板箱的通孔移动，由此还使所述平坦的沉垫竖直地移位。

2.根据权利要求1所述的海上平台，其中所述沉垫的底侧适于向下推入并安置在海床上，由此锚定所述海上平台。

3.根据权利要求1或2所述的海上平台，其中从所述甲板箱的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔和从所述沉垫的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔至少基本同心。

4.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述甲板箱进一步包括从所述顶侧延伸到所述底侧的至少一个切口部。

5.根据权利要求4所述的海上平台，其中所述至少一个切口部沿着所述甲板箱的周界。

6.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述沉垫进一步包括从所述顶侧延伸到所述底侧的至少一个切口部。

7.根据权利要求6所述的海上平台，其中所述至少一个切口部沿着所述沉垫的周界。

8.根据权利要求6或7中任一项所述的海上平台，其中所述甲板箱的至少一个切口部和所述沉垫的至少一个切口部是这样的：所述甲板箱的切口部和所述沉垫的切口部至少基本同轴。

9.根据权利要求8所述的海上平台，其中所述甲板箱和所述沉垫的同轴的切口部适于使得在所述切口部处执行钻井操作或石油生产操作，并且同时经由从所述甲板箱的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔和从所述沉垫的顶侧延伸到底侧的至少一个基本竖直的通孔能互换地执行石油生产操作或钻井操作。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的海上平台，其中在所述沉垫的底侧安置在海床中之后，所述至少一个压载舱的内容物能被释放，并且所述至少一个压载舱被用于储存液体。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的海上平台，其中所述沉垫的底侧进一步包括至少一个吸入点和/或至少一个喷射出口。

12.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中至少一个细长的桁架柱通过所述甲板箱的至少一个通孔经由齿条齿轮机构、液压提升机构或滑轮系统能移动地接合所述甲板箱。

13.根据权利要求12所述的海上平台，其中所述齿条齿轮机构是便携式的，并且能够从所述海上平台移除以便转移到另一个这种海上平台。

14.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述细长的桁架柱包括成多边形布置的至少三个弦杆桁架腿，所述至少三个弦杆桁架腿被刚性地固定在所述沉垫的至少基本竖直的通孔的周界处。

15.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述细长的桁架柱的长度足够长以便适合于所述海上平台的任何预期操作环境的深度。

16.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述沉垫的顶侧与所述甲板箱的底侧至少基本具有相同的表面积。

17.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述细长的桁架柱包括从由K形桁架构件、倒K形桁架构件和X形桁架构件组成的组中选择的桁架构件。

18.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述甲板箱的形状从由圆形、正方形、矩形、四边形、三角形或椭圆形组成的组中选择。

19.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述沉垫的形状从由圆形、正方形、矩形、四边形、三角形或椭圆形组成的组中选择。

20.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述甲板箱的模块化接口包括其特定部分，该特定部分被指定为与从由钻井设备、石油生产设备、起重吊车和居住设施组成的组中选择的设备进行联接。

21.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，进一步包括附接到所述甲板箱的直升机停机坪。

22.根据前述权利要求中任一项所述的海上平台，其中所述甲板箱进一步包括至少一个锁定机构，所述至少一个锁定机构接近所述甲板箱的周界且适于接合另一海上平台的至少一个其它甲板箱的至少一个对应的锁定机构。

23.一种海上平台系统，包括：

如权利要求1至22中任一项所述的至少两个海上平台，所述两个海上平台彼此连接；并且

其中所述至少两个海上平台中的每个均涉及到执行从由钻井、生产、居住和海上操作必须的任何其它过程组成的组中选择的任一个或多个过程。

24.一种部署如前述权利要求中任一项所述的海上平台的方法，所述海上平台具有运送状态和部署状态，所述方法包括：

将所述海上平台在其运送状态下拖曳到部署位置，藉此使所述甲板箱邻近所述沉垫；

将所述海上平台定位在预期部署地点上方；

降低所述基本水平平坦的沉垫，直到所述沉垫接触到海床并且完全安置在所述预期部署地点上为止；以及

将所述基本水平平坦的甲板箱沿着所述细长的桁架柱竖直向上提升。

25.根据权利要求24所述的方法，其中降低所述基本水平平坦的沉垫包括改变所述沉垫的重量以使所述沉垫在重力的作用下被降低。

26.根据权利要求24或25所述的方法，进一步包括当所述沉垫被降低到海床时，调节所述海上平台的定位，以使所述海上平台的位置被保持在所述预期部署地点上方。