[发明专利]一种DDMS深吃水立柱平台

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程及船舶工程技术领域，涉及一种DDMS(Deep Draft Multi-Spars)深吃水立柱平台，适用于深海海域的油气钻探与生产。

背景技术

目前，世界上的深水平台的主要类型有半潜式SEMI、张力腿TLP和Spar。 半潜式平台经过几十年的发展在设计与建造技术上已经比较成熟，目前已有超 过90座平台用于深水钻井。但半潜式平台的运动性能不及张力腿与Spar平台， 不支持干式采油树系统。半潜式平台吃水较浅，重心在浮心之上，极端海况下 的稳定性问题不能忽略。

张力腿平台借助张力键与海底基础相连，垂荡响应极小，但平台造价对设 计水深敏感，目前张力腿平台水深记录为1425m。此外垂向高频的振荡对张力键 产生的疲劳问题比较突出。

Spar平台近年来在墨西哥湾依靠其良好的运动性能，得到了众多石油公司 和海洋工程技术公司的青睐。1997年第一座Spar平台Neptune下水，作为第一 代Spar平台，仅建造了3座就被第二代Truss Spar取代。Truss Spar用空间 桁架结构代替了Classic Spar的刚制外壳作为主体中段并使用垂荡板增加附加 水质量并提供粘滞阻尼，改良了平台水动力特性，虽然吃水相对较浅，但同样 具有良好的运动性能。相比第一代Classic Spar，Truss Spar虽然丧失了储油 功能，但降低了钢材用量，因而降低了建造费用。2004年第三代多柱式平台Cell Spar诞生，较低的建造难度和造价是其最大的优点，但有效荷载受到限制。虽 然Spar平台具有良好的稳定性和运动性能等优点，但建造难度较大，平台上体 空间狭窄，有效使用面积较小，主体涡激振动明显等方面的不足也引起了人们 的重视。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的深吃水立柱平台，该平台能够 显著降低平台的建造成本和建造难度，其水动力性能得到了提高且具有良好的 运动性能。

本发明的技术方案如下：

DDMS型深吃水立柱平台由4个深吃水的立柱spars(硬舱)、一个中央井立 柱spar、垂荡板、横向浮桥、软舱、系泊系统、立管系统(软舱)以及平台上 体等主要部分构成。

4个深吃水的立柱布置在平台横截面的4个角点上，主要为平台提供浮力。

中央井立柱位于横截面中心，直径比4个深吃水的立柱稍大，作为中央井 并在底部向海水开放，使立管从中穿过，有效地保护立管，减小波浪与海流对 立管冲击。

DDMS平台采用顶部张紧式立管系统，并利用连接在立管顶部的浮桶提供所 需的张力。

DDMS软舱位于硬舱立柱的底部与硬舱相隔一定距离，其中充满高密度液体 或金属，使平台重心位置(CG)位于浮心位置(CB)之下；在极端环境下，平 台也因此具有良好的稳定性。

硬舱与软舱通过4根小直径的立柱连接。在硬舱吃水部位配置三块水平垂 荡板，连接4个深吃水的立柱和一个中央井，向平台提供总体侧向刚度，并有 效改良平台的水动力性能。每一层垂荡板由4块三角形子板组成，由四根水平 45度安置的横撑隔开，横撑连接角点和中央井立柱。在硬舱的底部安装水平浮 桥，一方面连接平台4个深吃水的立柱，还可以作为可变压载舱用以调整平台 的重心位置，避免偏心。在硬舱顶部设置了K型梁连接各个立柱，进一步增加 平台主体的整体侧向刚度。

DDMS平台使用系泊系统约束水平方向位移，系泊索一端安装在平台甲板上 另一端在海底固定。平台上体采用双层的桁架结构，由钻井塔及设备、人员宿 舍、直升机平台、生产车间和动力车间等部分组成。

DDMS深吃水立柱平台的设计是一个交互式的过程，包括平台功能与设计要 求、主体尺寸估计、平台重量与甲板布置、平台压载舱和硬舱设计、空舱排水 量、锚泊系统、立管设计、荷载施加、设计计算、平台稳定性验算和平台响应 验算等方面。

本发明深吃水立柱平台DDMS具有以下优点：

1、硬舱由直径相对较小的立柱组成，平台的建造难度与成本较低；平台硬 舱各部分可在就近船坞生产并安装，节省了一定的平台运输费用。

2、封闭的中央井结构使穿过其中的立管得到保护，免受波浪或海流的冲击；

3、多柱的硬舱配置方案使DDMS平台具有更大的上体使用空间，获得了更 大的整体设计弹性；