[发明专利]通过延伸浮筒增加在张力腿上的漂浮性和稳定性的系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是要求美国专利申请No.12/683077的优先权的国际专利申请，该美国专利申请No.12/683077的标题为“System For Increased Floatation And Stability On Tension Leg Platform By Extended Buoyant Pontoons”，申请日为2010年1月6日。

技术领域

本发明通常涉及一种用于海上浮动结构的系统和方法，该海上浮动结构用于油田和相关行业，用于勘探和从地表水下面抽取矿物和资源。更具体地说，本发明涉及一种用于张力腿平台的系统和方法，该张力腿平台用于海上勘探和生产。

背景技术

随着对石油和天然气供给的需求显著增加，海上勘探和由储层来生产对于这种供给变得非常重要。这些油层通常需要大型钻机和以可变有效负载来钻井，这需要尺寸和重量都非常大的水上部分。杆柱平台和张力腿平台（TLP）是仅有的两种已经在1524m（5000英尺）下面的水深度中证明的干式采油树船体形式。各设计都有优点。

杆柱平台是一种通常在非常深的水中使用的漂浮石油平台类型，是在使用中的最大型海上平台。杆柱平台包括大型柱体或船体，该大型柱体或船体支承普通钻机的水上部分。不过，柱体并不一直延伸至海底，而是通过多个锚泊线来锚泊。通常杆柱的大约90%在水下。大型柱体用于使平台在水中稳定，并允许运动，以便吸收可能的巨浪、暴风雨或飓风的力。较低的运动和受保护的中心井也提供了用于深水操作的良好结构。除了船体，杆柱的三个其它主要部件包括锚泊装置、水上部分和立管。杆柱通常依赖于普通的锚泊系统来保持它们的位置。杆柱能够用于任意合适深度的水中，特别适用于深水和超深水。

张力腿平台（TLP）或延伸张力腿平台ETLP）是通常用于海上石油或天然气生产的竖直锚泊浮动结构，且目前适用于小于1500米（大约4900英尺）的水深。船体是浮力结构，该浮力结构有在它的顶部的水上甲板，该水上甲板支持抽取矿物（包括石油和天然气）的勘探和/或生产操作，并能够包括生活区。浮筒和柱提供足够浮力，以便在所有预计的海洋状态下都使得甲板保持高于波浪。平台通过在各结构拐角处连接的钢筋束（也称为系绳或张力腿）而永久性地锚泊。这些钢筋束拉紧，并将漂浮的TLP向下拉至一定深度，这样，TLP的浮力保持在钢筋束上的张力，以便实际上消除平台的所有竖直运动，从而产生“刚性”结构。这种刚性使得平台能够有在甲板上的生产井口（wellhead）通过刚性立管而直接与海底井连接），而不是在海底。相对固定的垂直位置使得完井(well completion)更简单，并能够更好地控制从石油或天然气储层中进行的生产以及更容易进行井下干预操作。

普通的TLP使得柱的空间与在该柱下面的支承浮筒结构连接。柱在拐角处连接在多个浮筒的相交点处，从而形成浮筒结构。相交产生了基本刚性的结构基础，以便与柱连接。多个钢筋束从该相交点向下伸出。为了对于波浪和风运动提供所需的稳定性，柱间隔开，以便满足某些设计标准。不过，结构的稳定性所需的空间通常并不需要用于支承在柱上的水上甲板。因此，可能增加结构的成本和额外重量。

在2005年，两个大型飓风Katrina和Rita（在墨西哥湾,美国中相互在一个月内产生）引起了重大的生命损失、平台损失和生产损失。在美国的记录历史上，飓风Katrina是代价最高的飓风，也是5个最致命的飓风之一。飓风Rita在一个月后到达，是到达美国的第四强的大西洋飓风。那时用于海外平台的设计标准并没有预计到在很多现有平台上的这种应力。飓风摧毁了超过100个海外平台，并另外损坏了很多平台。在至少一个浮动TLP实例中，钢筋束从锚固件上扯松，或者在一个或多个拐角处容易断裂，从而留下仍然拉紧的剩余钢筋束，并使得平台翻转或倾覆。因此，American Petroleum Institute和行业由于在墨西哥湾的海洋气象标准而总体修改了对于该区域中的设计分析的标准，并需要附加的稳定性和在各种天气条件下的抵抗不利运动。