[实用新型]一种破冰防冰立柱

说明书

本实用新型公开了一种破冰防冰立柱，涉及海洋工程技术领域，破冰防冰立柱包括：倾斜曲面，位于立柱上部，用于立柱使用时置于作业吃水位置，倾斜曲面包括内凹曲面和外凸曲面，内凹曲面和外凸曲面交替相间平滑连接；以及水平台面，与倾斜曲面的下端连接。本实用新型具有所受冰荷载低、制造成本低的优点，可以用于北极冰区钻井作业也可以用于其他无冰海域的钻井作业，具有较强的海域适应性。

技术领域

本实用新型涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种破冰防冰立柱。

背景技术

随着常规油气资源的储量替代率降低和全球能源消耗的增加，人们迫切需要找到新的油气储量来满足全球油气需求。据统计尚未开发的北极海洋油气资源约占全球剩余未开采的油气资源总量的30%。开发北极海洋油气资源将是解决未来资源短缺的重要手段。

目前北极海洋油气勘探开发活动尚不多见，主要原因是缺少可以在北极有冰海域作业的工程装备。对钻井作业来讲，目前常规钻井平台不具备抵御冰荷载作用的能力，只能在夏季无冰季节作业。由于北极海域夏季无冰季节只有2个月，且北极距离有较好基础设施的城市距离很远，船舶资源动复员周期长，因此常规钻井平台赴北极作业效率低，作业时间窗口很短，成本很高，导致很多勘探项目无法正常进行。为了开展更多的北极勘探活动，工业界迫切需要具有一定冰荷载抵御能力，可以在北极冬季作业的钻井装备。

北极严酷的自然条件对海上钻井装备具有严峻的技术挑战，其中之一就是海冰。北极的海冰有当年冰和多年冰等不同的海冰类型。其中当年冰可以达到1-2米厚度，多年冰则可以达到10-20米厚。海冰在移动的过程中，会对结构产生巨大的荷载作用。现有的工程经验表明，多年冰作用在海洋工程结构上，造成的水平推力可以达到10万吨的数量级，远远超出了半潜式钻井平台系泊定位系统能够承受的荷载水平。但由于钻井作业有时候只需要几个月的时间，可以选择在夏季和春秋季节海冰并不是十分严重，海面只有当年冰的情况下开展作业活动。

例如，US3939789中提供了一种在冰中作业的钻井船，该船在船头区域中配备有可沉入到水中的舱室。另外，设置有在冰面上方平坦地伸出的船头。由于开口相对较大，这种船头的水密舱或平衡水舱可以在甲板区域和侧面区域中迅速灌满水，从而使船头相对于普通吃水线发生下沉，并且通过这种方式将处在船头下方的冰打破，达到破冰的效果。再例如，US3872814中提供了一种带有钻塔的船身，钻塔处在带有两个侧面的管状浮体的漂浮的半潜入式装置上。在船尾和船头处该浮体配备有灌水区域，可以通过向船头舱室灌水来实现下沉并且同时对冰面或浮冰进行破冰。通过周期性地排空船头舱室和灌满船尾舱室可以更有利地实现破冰效果。上述破冰设备均采用上浮、下沉等的运动来实现破冰效果，但是，存在所需的压缩空气系统构造费用相对较高的问题以及灌水舱结冰的危险。

另外，常规半潜式钻井平台只考虑了风浪、海流的作用，而没有考虑海冰荷载的作用，因此平台的系泊定位系统及结构强度均无法满足海冰作用下的安全作业需求。海冰对半潜式钻井平台的影响主要有三个方面，其一是海冰会与平台立柱发生作用，产生较大的冰荷载，这些冰荷载最终将传递到平台的系泊定位系统上去。过大的冰荷载会使平台发生较大的侧向位移，使平台无法满足作业要求，并且如果海冰荷载过大，还会使系泊系统受力超出最小拉断力，造成系泊系统断裂的灾害性后果。其二是海冰对半潜式钻井平台的钻井立管也会造成严重影响。由于钻井立管管径相对立管长度很小，结构细长，侧向刚度很小，承受侧向荷载能力有限，海冰不可以直接作用在钻井立管上。其三是海冰对半潜式钻井平台的锚链系统也会造成严重影响。如果海冰直接挤压在锚链上，会导致锚链受到额外的荷载作用，造成锚链结构的损伤。此外，海冰作用在锚链结构上也会影响锚链的收放操作，对钻井平台的生产作业造成不利影响。

实用新型内容

因此，本实用新型实施例要解决的技术问题在于现有技术中的破冰防冰设备制造成本高、立柱所受冰荷载较大。

为此，本实用新型实施例的一种破冰防冰立柱，包括：