[发明专利]低升沉半潜式海上结构

说明书

本发明涉及一种半潜式浮动海上结构，该半潜式浮动海上结构具有浮力立柱和浮力浮台。与浮台直接附连在各柱之间的典型半潜式不同，本发明的浮台包围柱并布置在柱外。包围各柱的浮台简化了浮台和柱的建造和附连，并改善了结构的升沉特性。

技术领域

本发明总地涉及用于生产油和天然气的海上浮动结构，且具体地涉及半潜式结构。

背景技术

有各种各样的用于在较深海水中生产油和天然气的浮动结构。每种结构相对于可使其或多或少适合用于特定波浪条件下的运动特性具有其自身优点和缺点。

半潜式是一种具有支承上体的垂直立柱的浮动结构，有柱支承在大型浮台上，该浮台在各柱之间延伸，如图14A和14B所示。结构通常通过使用锚固到海底的多点系泊绳保持在位。与诸如柱体式平台(Spar)以及TLP(张力腿平台)的其它浮动结构相比，半潜式结构具有多个独特的特性。

传统半潜式结构提供总体优点，这些优点包括：半潜式结构由于占地面积大且重心低而具有良好稳定性。船体用钢量较低。半潜式结构可包括钻井能力。由于浮台上的可用空间，因此半潜式结构可支承大量柔性立管或SCR(钢悬链立管)。上体可整合在码头区(quayside)，且因此降低成本并节省计划时间。半潜式结构具有相对较短的中期开发计划，并且初始投资相对较低。半潜式结构还可在下水及安装作业期间保持在相对较浅吃水，这意味着可在全世界邻近大多数建造场地的码头区下水或作业。半潜式结构提供了比柱体式平台更大的有效负载能力并且可比TLP在更深的水下作业。半潜式结构允许码头区整合，并且比柱体式平台和TLP安装更简单。

半潜式结构还具有几个缺点。最显著的是由暴风雨产生的更汹涌海水可引起大的升沉(heave)(垂直)运动。因此，半潜式结构已不适于干式采油树立管布置。干式采油树立管结构具有在船舶的吃水线以上的油井控制(行业上被称为“树”或“采油树”)。海底和干式采油树之间的流动连接由垂直顶部张紧式立管(TTR)提供。在海上生产设施的寿命期间，干式采油树立管结构对完井、作业结束和干预来说具有显著经济效益。干式采油树立管还提供流量保证、油井进入、钻井等的操作优点，这是湿式采油树单元不可能有的。

海上行业已试图为干式采油树半潜式结构开发一种成功的结构来作为十年以上的柱体式平台和TLP的一种替代。这种努力到目前为止仍未成功。大升沉运动产生的另一问题是其更容易引起SCR疲劳，这需要对SCR进行更严格疲劳设计且因此成本更高。对于具有大直径SCR的平台，这个问题的解决方案可变成技术上或经济上不可行。

已通过行业探索来获得低运动特性的半潜式结构的想法通常落入以下类别。

第一种是深吃水半潜式结构。构思是吃水从60-80英尺的正常范围提高到100英尺以上，使得在龙骨处的波浪作用降低，且因此结构的运动会更少。这使得半潜式选择可用于由于难以解决SCR立管疲劳问题而不会选择的传统半潜式结构的某些地方。然而，与柱体式平台和TLP相比，升沉运动仍相对较大。而且，干式采油树布置仍不可用。

第二种是具有位于船体下方的一个或多个升沉板48。这在图13中示出。基本想法是，在深吃水中延伸的龙骨处增加升沉板或浮台。升沉板或浮台将阻尼和增加的质量增加到平台，这将会降低其在波浪条件下的升沉运动。

基于升沉板的大多数构思具有作为可延伸部件的升沉板或浮台，该延伸部件通过柱或桁架结构附连到半潜式船体的底部。升沉板或浮台在预制场以及在运输过程中是收缩的。在船体放置在现场上之后，升沉板或浮台接着延伸或下降到更深的深度，并锁定在该位置。

已知设计有几个缺点。可延伸柱占用太多的甲板空间。在某些情况下，可以是差不多百分三十的总甲板空间，这从上体的设备布置观点看是不切实际的。可延伸柱的结构连接和锁定机构是复杂的。它们难以建造、在安装过程中危险大，并且难以维护。在另一方面，具有刚性附连的升沉板的设计有比传统半潜式大得多的吃水，且不能方便地带到码头区。