CN107972828A - 一种海上平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上平台，属于平台技术领域，为解决现有结构适用性差等问题而设计。本发明海上平台包括上部模块、浮箱、桁架组件、吸力锚组件和升降系统；上部模块设置于浮箱上方和/或设置在浮箱内；浮箱和吸力锚组件分别与桁架组件相连；浮箱能够通过升降系统沿桁架组件上下移动。本发明的海上平台，整体结构紧固，可抗百年风浪；对上部模块的规模限制小；且平台可搬移、可重复利用，可在较深水海域内作业；另外，本发明实现了平台海上自安装，不需要大型施工船舶配合，降低了安装成本。

Description

一种海上平台

技术领域

本发明涉及平台技术领域，尤其涉及一种适用于边际油田的可抗百年风浪、可搬移、可重复利用的海上平台。

背景技术

目前，适用于边际油田的平台类型主要包括：简易平台、三一模式(一个简易平台+一根海管+一根电缆)、小蜜蜂模式(一个简易平台+一艘穿梭油轮)、Mini WHP(MiniWellhead Platform，简易井口平台)+MOPU(Mobile Offshore Production Unit，海上移动生产平台)模式、WHP+FPSO(Floating Production Storage and Offloading，海上浮式生产储油船)模式、水下采油树+FPSO模式等。

上述平台类型存在以下问题：

(1)简易平台构造非常简单，只配备井口树，严重依托周边其他平台设施，包括电、油气处理、外输等。适应水深在20m-30m之间，不可在较深海域作业。

(2)三一模式要求严格控制上部模块(上部模块是指用于完成海上作业的设备)规模在200-300吨以下，需依托周边其他平台设施，包括电、油气处理、外输等。适应水深在20-40m之间，不可在较深海域作业。

(3)小蜜蜂模式不可抗百年风浪，外输依赖穿梭油轮，且由于储油与生产连接在一起，对生产安全性要求高。

(4)Mini WHP+MOPU模式，对安装精度要求很高，WHP安装之后需第一时间与MOPU相连，单独的WHP不可抗百年风浪。适应水深严重依赖由钻井船改造的MOPU本身的规格。受WHP整体尺寸限制，井口数量不可超过6个。

(5)WHP+FPSO模式，单独的WHP投资规模大，且不可移动，不能适应多种水深范围。FPSO不可抗百年风浪，对平台连续生产影响较大。

(6)水下采油树+FPSO模式，水下采油树成本高，FPSO不可抗百年风浪，对平台连续生产影响较大。

可见，上述各个平台要么存在适应作业水深范围小的问题、要么存在强度问题、要么存在上部模块规模受限等问题、要么存在成本高的问题，且上述所有平台均不可搬移，不可重复利用。上述现有平台的适用性差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种结构更坚固、适用性更好的海上平台。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种海上平台，包括上部模块、浮箱、桁架组件、吸力锚组件和升降系统；所述上部模块设置于所述浮箱上方和/或设置在所述浮箱内；所述浮箱和所述吸力锚组件分别与所述桁架组件相连；所述浮箱能够通过所述升降系统相对于所述桁架组件上下移动。

进一步地，所述上部模块包括修井机、井槽、采油树、生活楼、吊机、电机、电气间、泵房和油气处理装置中的至少一个。

进一步地，所述上部模块包括修井机时，所述浮箱上设置有供所述修井机滑动的滑轨；所述修井机能够沿所述滑轨移动，以调整所述海上平台的重心。

进一步地，所述浮箱设置于所述桁架组件的桁架的外周；所述浮箱包括浮力舱、设备舱和充水舱；所述设备舱用于容纳至少部分上部模块；所述浮力舱用于产生浮力；所述充水舱内可以充入水或排出水。

进一步地，所述桁架组件包括桁架、防腐用阳极、立管、电缆护管、压溃环、节点加强环；所述立管用于输送油气；所述电缆护管用于包覆于电缆外以保护电缆；所述防腐用阳极设置于所述桁架的管体的外部；所述压溃环和所述节点加强环设置于所述桁架的管体的内部。

进一步地，所述升降系统包括齿轮齿条结构；所述浮箱通过所述齿轮齿条结构与所述桁架组件的桁架连接。

进一步地，所述吸力锚组件为下部开口的方形箱型结构。

进一步地，所述吸力锚组件包括吸力舱和充水放空系统，所述充水放空系统用于以充水或放空的方式调节所述吸力舱与海底面之间的压力。

进一步地，所述吸力舱设置于所述桁架组件的桁架的外周。

进一步地，所述的充水放空系统包括泵、管线、阀门和控制器；所述管线的一端用于连通所述吸力舱和海底面之间的空腔、另一端用于伸出于海面；所述阀门设置于所述管线上；所述泵用于通过所述管线向所述吸力舱和海底面之间的空腔内充入或抽出流体；所述控制器用于控制所述泵和所述阀门的工作

本发明的有益效果如下：

本发明的海上平台，首先，整体结构紧固，抗风浪能力更强，可抗百年风浪。其次，采用浮箱结构，可以增加上部模块的设置区域，因而，对上部模块的规模限制小，规模少于5000吨均可适用。再者，由于设置有升降系统，平台可搬移、可重复利用，可在较深水海域内作业；最后，本发明实现了平台海上自安装，不需要大型施工船舶配合，降低了安装成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的海上平台的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的桁架的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的浮箱的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的齿条与管体的组装结构示意图之一；

图5是本发明实施例提供的齿条与管体的组装结构示意图之二；

图6是本发明实施例提供的齿条的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的吸力锚组件的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的海上平台在拖航状态时的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的海上平台的安装流程图。

图中：

1、浮箱；2、桁架组件；3、吸力锚组件；

11、设备舱、12、浮力舱；13、充水舱；

21、管体；

41、齿条。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例：

本实施例提供了一种海上平台，为解决现有海上平台适用性等问题而设计，其可用作采油、采气或其他海上作业。

如图1所示，本实施例提供的海上平台包括上部模块(图中未示)、浮箱1、桁架组件2、吸力锚组件3和升降系统(图中未示)；上部模块设置于浮箱1上，浮箱1和吸力锚组件3分别与桁架组件2相连，浮箱1通过升降系统与桁架组件2连接，浮箱1能够通过升降系统相对于桁架组件2上下移动。

桁架组件2用作海上平台的支撑结构。如图2所示，桁架组件2包括桁架。桁架外轮廓的横截面优选但不局限为呈矩形。即，桁架包括沿竖直方向和水平方向设置的管体21，可理解地，为了提高桁架的强度，桁架也可以包括倾斜设置的管体21。另外，本实施例中的桁架组件2还包括图中未出的防腐用阳极、立管、电缆护管、压溃环和节点加强环。其中，立管和电缆护管优选为设置于桁架的内侧。立管用于输送油气，电缆护管用于包覆于电缆外以保护电缆。防腐用阳极设置于桁架的管体21的外部，压溃环和节点加强环设置于桁架的管体21的内部。防腐用阳极、压溃环和节点加强环可以起到保护桁架的作用。

浮箱1用于为整个海上平台提供浮力并支撑上部模块。浮箱1设置于桁架的外周。具体地，如图3所示，浮箱1包括浮力舱12、设备舱11和充水舱13；设备舱11用于容纳至少部分上部模块；浮力舱12用于产生浮力；充水舱13内可以充入水或向外排出水。可理解地，浮力舱12、设备舱11和充水舱13的数量和具体分布形式可根据具体需要进行设置；浮力舱12内部为空舱，充水舱13内充入适量的水以与浮力舱12配合产生所需浮力。

升降系统的结构不限，能够使得浮箱1相对于桁架组件2上下运动即可。作为一种具体的实施方式，升降系统包括齿轮齿条结构；浮箱1通过齿轮齿条结构与桁架连接。更具体地，浮箱1的内侧连接有齿轮，桁架上沿其高度方向设置有与齿轮配合的齿条41。为了便于加工，且为了提高整体结构的强度，如图4至图6所示，可以采用如下方式将齿条41固定于桁架的管体21上：管体21分为两个半圆状管体21，齿条41夹设并固定于(例如通过焊接固定)两个半圆形管体21之间，齿条41的两侧沿管体21的径向伸出于管体21，齿条41伸出于管体21的部分的外壁上设置有齿。

上部模块是指用于完成海上作业的设备，其可根据具体需要进行的作业进行设置。例如，当进行海上采油作业时，上部模块包括修井机、井槽、采油树、生活楼、吊机、电机、电气间、泵房和油气处理装置。上部模块中的各个结构可以全部设置于浮箱1上方(设置于浮箱1上方是指直接放置在浮箱的表面上)、或全部设置于浮箱1内、或者部分设置于浮箱1上方的同时部分设置于浮箱1内。具体地，上部模块中的各个模块设置于上述设备舱11中。

为了便于对海上平台进行调整，在上述结构的基础上，浮箱1上设置有供修井机滑动的滑轨；修井机能够沿滑轨移动，以调整海上平台的重心。滑轨的方向可根据具体需要进行设置，例如沿水平方向或竖直方向。当然，可理解地，可以将上部模块中的任一可活动的模块设置为能够沿滑轨运动，以实现重心的调整。

在上述结构的基础上，吸力锚组件3为下部开口的方形箱型结构。具体地，吸力锚组件3包括吸力舱和充水放空系统；可理解地，吸力舱应当具有一定的重量，以能够实现能够实现沉入海底进行固定的作用。充水放空系统用于以充水或放空的方式调节吸力舱与海底面之间的压力。其中，如图7所述，吸力舱包括多个吸力舱单元(本实施例中为12个，但可理解地，吸力舱的数量并不局限于12个，可以根据具体需要进行设置)，多个吸力舱单元围设于桁架组件2的桁架的外周。

吸力舱设置于桁架组件的桁架的外周。充水放空系统包括泵、管线、阀门和控制器；管线的一端用于连通吸力舱和海底面之间的空腔、另一端用于伸出于海面；阀门设置于管线上；泵用于通过管线向吸力舱和海底面之间的空腔内充入或抽出流体，流体可以为液体和/或气体；控制器用于控制泵和阀门的工作，例如，控制泵的启闭、功率，控制阀门的启闭、开启的程度。具体地，在吸力锚组件3沉降作业时，压力调整系统抽出吸力舱与海底面之间的水，以降低吸力舱与海底面之间的压力，使吸力锚组件3沉降至设计深度；在吸力锚组件3拔出作业时，压力调整系统向吸力舱与海底面之间泵入水或气体，以增加吸力舱与海底面之间的压力，使吸力锚组件3拔出海底面。

以下结合图8和图9简要介绍本实施例提供的海上平台的组装方法和安装方法：

1、海上平台的组装方法：

平台建造时，首先吸力锚组件3置于最下方；其次，浮箱1放置于吸力锚组件3上；然后采用立式建造法建造桁架组件2，并通过升降系统将浮箱1与桁架组件2相连；最后，将上部模块安装在浮箱1上部及内部。

2、海上平台的安装方法：

海上平台下水时，采用拖拉下水的方式，下水后，由浮箱1为海上平台提供浮力漂浮于水面上。

海上平台拖航时，海上平台处于如图8所示的状态，由浮箱1提供海上平台整体所需要的浮力，通过拖轮拖至作业海域。

海上平台安装时，先由升降系统下放桁架组件2及吸力锚组件3至海底的泥面；其次，吸力锚组件3沉降与浮箱1上升同时进行；然后，吸力锚组件3沉降至预设深度，浮箱1脱离水面上升至预设高度；最后，钻井船靠泊进行钻井作业。

海上平台拆除时，先切除井口；其次将浮箱1下放至水面漂浮，然后，抬升桁架组件2及吸力锚组件3脱离海底的泥面并上升至浮箱1下部；最后，由拖轮将海上平台拖至下个作业海域。

本实施例提供的海上平台，首先由于采用了上部模块、浮箱1、桁架组件2、吸力锚组件3和升降系统这五部分，整体结构紧固，抗风浪能力更强，可抗百年风浪。其次，采用浮箱1结构，可以增加上部模块的设置区域，因而，对上部模块的规模限制小，规模少于5000吨均可适用。再者，由于设置有升降系统，桁架组件2固定时，浮箱1可沿桁架上下移动，浮箱1浮在水面上时，桁架和吸力锚组件3也可相对于浮箱1上下移动，这样就实现了平台的整体搬移，且不需要大型施工船舶配合，降低了海上施工成本。另外，由于桁架组件2适应水深范围较大，一种桁架组件2可适应较深水域的作业且可适应水深变化范围在30m内的作业，实现了平台的重复利用。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海上平台，其特征在于，

包括上部模块、浮箱、桁架组件、吸力锚组件和升降系统；

所述上部模块设置于所述浮箱上方和/或设置在所述浮箱内；

所述浮箱和所述吸力锚组件分别与所述桁架组件相连；

所述浮箱能够通过所述升降系统相对于所述桁架组件上下移动。

2.根据权利要求1所述的海上平台，其特征在于，

所述上部模块包括修井机、井槽、采油树、生活楼、吊机、电机、电气间、泵房和油气处理装置中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的海上平台，其特征在于，

所述上部模块包括修井机时，所述浮箱上设置有供所述修井机滑动的滑轨；

所述修井机能够沿所述滑轨移动，以调整所述海上平台的重心。

4.根据权利要求1所述的海上平台，其特征在于，

所述浮箱设置于所述桁架组件的桁架的外周；

所述浮箱包括浮力舱、设备舱和充水舱；

所述设备舱用于容纳至少部分上部模块；

所述浮力舱用于产生浮力；

所述充水舱内可以充入水或排出水。

5.根据权利要求1至4任一项所述的海上平台，其特征在于，

所述桁架组件包括桁架、防腐用阳极、立管、电缆护管、压溃环、节点加强环；

所述立管用于输送油气；

所述电缆护管用于包覆于电缆外以保护电缆；

所述防腐用阳极设置于所述桁架的管体的外部；

所述压溃环和所述节点加强环设置于所述桁架的管体的内部。

6.根据权利要求1至4任一项所述的海上平台，其特征在于，

所述升降系统包括齿轮齿条结构；

所述浮箱通过所述齿轮齿条结构与所述桁架组件的桁架连接。

7.根据权利要求1至4任一项所述的海上平台，其特征在于，

所述吸力锚组件为下部开口的方形箱型结构。

8.根据权利要求7所述的海上平台，其特征在于，

所述吸力锚组件包括吸力舱和充水放空系统；

所述充水放空系统用于以充水或放空的方式调节所述吸力舱与海底面之间的压力。

9.根据权利要求8所述的海上平台，其特征在于，

所述吸力舱设置于所述桁架组件的桁架的外周。

10.根据权利要求8所述的海上平台，其特征在于，

所述的充水放空系统包括泵、管线、阀门和控制器；

所述管线的一端用于连通所述吸力舱和海底面之间的空腔、另一端用于伸出于海面；所述阀门设置于所述管线上；所述泵用于通过所述管线向所述吸力舱和海底面之间的空腔内充入或抽出流体；

所述控制器用于控制所述泵和所述阀门的工作。