[发明专利]沙漏型海洋工程浮式结构物

说明书

技术领域

本发明涉及专利分类号B63船舶或其他水上船只；与船有关的设备B63B船舶或其他水上船只；船用设备B63B35/00适合于专门用途的船舶或类似的浮动结构B63B35/44浮式建筑物，水上舱库，水上钻井平台或水上车间，例如载有油水分离设备的。

背景技术

在海洋工程领域，无论是从浅水域油气开采的经济性，还是从深水和超深水域油田开发的必要性考虑，均需要使用相应规模的浮式结构物。此外，随着呈现多功能一体化和向深海发展的趋势，浮式结构物不仅需要具有足够舱容和甲板面积来承载开采和生产所必需的油气和设备，而且需要具有良好的运动性能以承受深海恶劣的风浪流等环境载荷的联合作用。现有的浮式结构物主要包括以下几种：

半潜式浮式结构物是大部分浮体沉没于水中的一种多体小水线面的移动式平台，由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。其优势是，系泊之后能够基本保持稳定位置并且在环境载荷作用下具有较小的运动幅值。但是，半潜式浮式结构物承载能力有限且舱容空间较小，这限制了大规模油气的储存和必需设备的安装。即使采用配置油罐的方法，又会占用大量甲板面积并引起负载分布不均等问题。因此，传统半潜式浮式结构物难以实现大规模油气开采、储存、生产、加工和外输一体化。

SPAR单柱型浮式结构大部分都是浮筒。主体是单圆柱结构，垂直悬浮于水中，特别适宜于深水作业。这种类型的结构可以用以深水油气开发并且运动稳定、安全性良好。然而，其缺点是深吃水受海流影响较大、拖运比较困难、并且容纳设备和储存油气的体积和甲板面积很小，这些缺点都不同程度地限制了此类结构多功能一体化的开展。

传统船型FPSO一般是通过旧油船改造而成，或者是遵循标准船舶理念设计和建造的驳船型浮式生产储油单元。目前技术较为成熟，可以用以大规模油气的开采，储存和生产。但是，这种船型浮体的水动力性能存在如下局限和不足：传统船型FPSO的垂荡自然周期很难远离波能集中区域，垂荡运动幅度较大。此外，船型FPSO对波浪的作用方向非常敏感，横向迎浪面积过大，因此横摇运动性能较差。这些都会严重影响FPSO各种设备与仪器的正常工作、生产原油的质量和人员的舒适性等。虽然配置内转塔和流体接头的单点系泊系统能够使传统船型FPSO具有360o全方位自由旋转的风向标效应，但是船型FPSO较为剧烈的首摇运动不仅会影响到许多作业的正常进行，而且还会严重磨损内转塔和流体接头，使其需要经常维修和保养。因此，内转塔和流体接头自身昂贵的价格，以及潜在停工期的存在，都会大幅度增加生产成本。

圆筒型FPSO主体为系泊于海底的浮式圆柱型结构。此类结构具有大规模储存和生产油气的能力、对风浪流的方向性不敏感、并且首摇运动幅值较小。但是，同时其性能存在缺点：浮体垂荡运动幅度较大，容易引发涡激振动，甲板面积较小，居住和工作空间太近，不利于危险区与非危险区分离等。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种沙漏型海洋工程浮式结构物，具有一个为圆台或棱台的上部结构体和一个为正圆台或正棱台的下部结构体；组合状态下，所述上部结构体面积较小的底面与所述下部结构体面积较小的底面固定连接，形成连接面；所述上部结构体与下部结构体的轴位于同一直线上，上部结构物面积较大的底为浮式结构物的上甲板，下部结构物面积较大的底为浮式结构物处于水下的下底板；所述连接面为浮式结构物的满载水线面，结构物的主体与沙漏形状相似，以满载水线面为沙漏中间水平横截面，向上、下部结构体分别具有外扩倾角；结构体的不同水平横截面沿各方向的特征尺度相近，所述不同横截面为圆形或正多边形。所述下部结构物的外表面连接有增加浮体纵/横摇和垂荡阻尼的环形侧板。

所述上部结构体的内部具有与其高度一致的中央舱I，在中央舱I的周边设有多个环绕该中央舱的水密舱，所述多个水密舱分别固定连接上部结构体外壳的内壁与中央舱I的外壁；下部结构体的内部具有与其高度一致的中央舱II，在中央舱II的四周设有多个环绕该中央舱的水密舱，所述多个水密舱分别固定连接下部结构体外壳的内壁与中央舱II的外壁。

所述相连通的中央舱I和中央舱II形成与海水相连通的月池。

多个设置于结构物主体外部的支撑柱，支撑柱的两端分别与所述上部结构体和下部结构体固定连接。

所述每根支撑柱与结构物的轴位于同一平面。

所述每根支撑柱的长度一致，所述多根支撑柱位于上结构体固定端位于同一平面上，多跟支撑柱位于下结构体的固定端位于同一平面上；相邻的两根支撑柱构成一等腰三角形。