[发明专利]张力腿平台附带抗压储水舱的整体式基础及其沉贯方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程领域海洋工程结构物基础，涉及一种适用于张力腿平台的基础。

背景技术

我国目前油气资源开发主要是在200米水深以下的海域，深海平台技术的研究尚处于起步阶段，在面临世界各国对人类共同拥有的深海资源激烈竞争的形势下，须高度重视对深海平台技术的研究。张力腿平台作为深海理想的平台型式，得到了广泛的重视和发展，已经成为深海开发的主力军。

目前张力腿平台的锚固基础分为桩基础和负压桶形基础两种形式，通过对这两种基础形式进行对比研究可以看出：在深海环境中桩基础比较耗材，施工周期长；而负压基础成本较低，施工周期短，特别适用于深海软土地基，且由于深海中地质条件普遍较差，因此桶形基础是一种更加适合张力腿平台的基础形式。

我国1994年在渤海CFD-6-1油田首次成功安装了吸力锚作为延长测试油轮系泊的两点系泊锚；1999年10月25日成功在胜利埕北海区CB20B井位，将国内第一座桶形基础平台安装就位，这标志着我国的桶形基础平台进入实用阶段。但到现在为止，国内桶基的使用水深不超过50m，且主要用于导管架平台，从未应用于深水，也从未应用于张力腿平台。世界范围内，北海的Snorre油田在1991年6月应用大型混凝土负压锚固定张力腿平台，这是桶形基础第一次应用于深水钻采平台基础，但其面临的一个重要问题就是工作水深不够，迄今为止工作水深仅为330m～350m，尚未用于上千米水深。造成这一问题的原因与其依靠泵抽吸的负压形成机制和单桶逐一沉贯的施工就位方式有很大关系。首先，依靠泵抽吸桶内海水时，在上千米的海底，泵体无法承受巨大的压强，无法下沉到所需深度，不能实施抽吸，于是桶基内部无法产生负压环境，导致桶基不能沉贯到海底。即使将泵体放入耐压箱体中，但耐压箱体发明、与泵体组装以及内部管线布置十分麻烦，存在一定困难。其次，在上千米的海底，单桶沉贯很难保证沉贯位置的准确性，沉贯后桶基之间相对位置不能确定，从而难以保证锚索平行；并且桶基到达海底时的状态难以控制，可能需要很长的海上施工时间。

如今，张力腿平台的海底基础绝大部分采用桩基础，如Shell公司在墨西哥湾建造的Mars TLP、Powell TLP以及Brutus TLP平台均采用12根100多米的桩基础系固。每根桩基础打入海底大约需要2周时间，所有桩基础打入海底需要很长的海上施工时间，

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种适用于上千米水深的张力腿平台海底基础，本发明的桶形基础可以在24小时内沉贯入海底，大大缩短了海上施工时间，并且易于控制。

本发明采用如下的技术方案：

一种张力腿平台附带抗压储水舱的整体式基础，包括4个相同的抗压储水舱、4个相同的桶形基础和桁架连接构件，所述的四个储水舱成矩形布置，每个储水舱的主体为柱状，储水舱之间通过排布在所述矩形边长上的桁架连接构件相连接，每个抗压储水舱的下部固定有一个与相应储水舱同轴心、并通过第一电子阀门相连通的桶形基础，在桶形基础的桶壁上端设置有单向通海阀门，所述抗压储水舱还设置有与排气管道相接的第二电子阀门。

作为优选实施方式，本发明的整体式基础，所述抗压储水舱从垂向、径向、环向被分隔为多个舱室，每个舱室采用板梁组合结构，各舱壁的主梁和次梁又分别围成了空心肋板；所述桶形基础由桶壁和桶顶两部分组成，桶壁分为上段、下段，内设多块竖向加强筋板，桶顶下设多块加强肋板；所述桁架连接构件采用“X”形桁架结构，各构件均为钢管。

本发明同时提供一种上述整体式基础的沉贯方法，包括下列步骤：

(1)使抗压储水舱与桶形基础之间的电子阀门闭合，使设置在桶形基础上的单向通海阀打开，在自重及压载作用下使桶形基础下缘嵌入土中，形成桶内水体的封闭状态，实现最初贯入；

(2)关闭单向通海阀，打开抗压储水舱与桶形基础之间的电子阀门，通过调整该阀门的开启程度，使同一时间内流入抗压储水舱的水量超过自底部渗入的水量，形成负压，使桶形基础不断被压入土中；

(3)根据抗压储水舱内气压，开启与排气管道相接的第二电子阀门，使空气排出，整个沉贯过程中都要随时读取舱内气压，再通过调整阀门1和阀门2的开闭程度，调整桶内负压，实现桶形基础的逐步贯入；

(4)在桶形基础贯入预定深度以后，关闭两个电子阀门。

本发明在对负压桶形基础进行深入研究的基础上，提出一种新型的，适用于上千米水深的张力腿平台附带抗压储水舱的整体式基础发明方案，并针对深海高压特点，对基础结构进行了详细发明。本发明具有以下实质性的特点和技术效果：