[发明专利]一种用于张紧式系泊系统的系泊装置

说明书

技术领域

本发明涉及深海系泊系统，特别是一种用于张紧式系泊系统的系泊装置。

背景技术

目前，世界已探明的海洋石油储量80%以上都集中在水深500m之内，然而世界海洋面积的70%以上都是3000m到6000m之间的，大量的海域面积还有待探明。此外，除世界少数海域，大部分地区的近海油气资源已经日渐枯竭，向深海发展已经成为必然趋势。

走向深海的关键问题之一就是浮式结构物的定位问题。大型浮式结构物一般采用两种方式进行定位：系泊定位和动力定位。由于系泊系统具有投资少、使用和维修方便等优点，所以系泊系统是目前主要的定位系统。

目前常用的系泊系统分为悬链线式系泊系统和张紧式系泊系统。悬链线式系泊系统依靠自重为浮体提供回复力，应用广泛、技术成熟，但当水深到达1000m以上时，由于重量过大、成本剧增、系泊效率降低等因素出现，此种系泊方式已不再适合深水系泊。

鉴于悬链式系泊在海洋石油开采走向深海的种种限制，张紧式系泊系统在深海油气开发领域得到越来越多的关注。张紧式系泊利用系泊缆轴向刚度来给浮体提供回复力，系泊缆材料一般采用轻质、价低的高强度尼龙绳、聚酯绳或其他复合材料，其优良的特性已被文献和生产实际证明。尽管如此，张紧式系泊亦存在很多不足之处，如：张紧式系泊缆端部与海底成一定角度（一般30°～45°），因此海底锚点将受到一个较大的垂向载荷，这对锚的垂向抗拔性能提出很高的要求，张紧式系泊的海底锚泊基础一般采用法向承载锚或者吸力锚，这些设备技术复杂、安装成本较高。再如用于张紧式系泊的聚合材料，其材料和力学性能非常复杂，张力的急剧变化非常容易引起疲劳破坏，在理论研究中不得不采用较大的安全系数，更加为实际运用于工程带来巨大挑战。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明公开一种用于张紧式系泊系统的系泊装置，达到有益效果，并且经济、可靠。

为实现上述发明目的，本发明用于张紧式系泊系统的系泊装置可采用如下技术方案：

一种用于张紧式系泊系统的系泊装置，包括系泊缆、置于海洋平台上的第一绞车、设于海洋平台上的支座、置于海中的浮筒、通过钢缆与浮筒相连的动滑轮、通过钢缆和动滑轮相连的第一定滑轮、与系泊缆末端固连的第二定滑轮、置于海底的锚和置于海底的重物块；所述第一绞车上缠绕的钢缆绕过动滑轮后与支座相连；所述浮筒上设有第二绞车，第二绞车上缠绕的系泊缆绕过第一定滑轮一圈后和第二定滑轮相连；所述锚和重物块通过绕过第二定滑轮的钢缆相连。

本发明利用定滑轮和动滑轮组合的装置，结合拉力传感器，根据张力的变化，使系泊缆中部一段在单根和双根间互相自动转换，将张力减半，将张力控制在合理范围之内，避免疲劳破坏。

作为优选，系泊缆为采用轻质、价低的高强度尼龙绳、聚酯绳或其他复合材料制成的系泊缆。

作为优选，所述重物块的形状可以为立方体、球体或柱体，材质可以为金属、水泥或石头，数量不少于一个，多个重物块时采用串联连接方式连接。

所述钢缆上安装有拉力传感器，所述浮筒中设有控制模块，所述拉力传感器通过电线与控制模块连接。

所述第一定滑轮上设有制动器，所述制动器与控制模块连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明有如下优点：

1、本发明的用于张紧式系泊系统的系泊装置，在靠近浮筒处有一个动滑轮，该动滑轮的动滑轮轴部上绕有钢缆，钢缆一端与海洋平台上的支座绞接，一端与第一绞车连接，根据动滑轮工作原理，本设计使得第一绞车承受的工作拉力只有系泊缆张力的一半，同理支座的绞接点也承受一半的系泊缆拉力，这大大减小了第一绞车的工作负荷、支座绞接点的局部应力，整根系泊缆从海底到浮体，张力不断增大，即靠近浮体那一段张力最大，最容易发生断裂等破坏，所以本发明不仅增加安全性，还降低了第一绞车的设计规格，减少设备成本，具有很高的经济效益。

2、本发明的用于张紧式系泊系统的系泊装置，在靠近动滑轮的附近还有第一定滑轮，纤维系泊缆缠绕在第一定滑轮上，所述纤维系泊缆一端与靠近海底的第二定滑轮相连，另一端与浮筒上的第二绞车连接，第一定滑轮上还有控制系泊缆滑动的制动器；所述第一定滑轮配合动滑轮一起使用，当遇到恶劣极限海况，动滑轮连接的第一绞车放钢缆、与第一定滑轮连接的第二绞车收系泊缆，随着动滑轮的向下滑动，一根系泊缆的地方变成有两根系泊缆来承担，使系泊缆张力减半，有效应对百年一遇的恶劣海况，反之海况良好时动滑轮向上滑动，两根系泊缆的地方变成有一根系泊缆来承担。