[发明专利]用于布置和安装海上塔的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年10月19日提交的标题为“Buoyant Tower(浮力塔)”的美国临时专利申请序号No.61/394,646的优先权，该美国临时专利申请在此以其整体通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用以促进海上石油和气体钻探与开采操作的海上结构。更具体地，本发明涉及可释放地固定到海床的顺应式海上塔。

背景技术

可以采用各种类型的海上结构来钻探和/或开采海底油井和气井。通常，为具体应用选择的海上结构的类型将取决于井位置处的水深。对于小于或等于约600英尺的水深度，常常采用固定平台。固定平台包括直接锚固到海床的水泥和/或钢制导管架以及定位在海面上方并且安装到导管架的上端的甲板。

固定平台的制造和安装需要具体的基础设施和熟练的工人。例如，需要下水驳船来将导管架和甲板的部件运输至海上安装现场，需要井架驳船来对导管架的上部进行定位和提升，并且需要井架驳船来将甲板提升并且定位在导管架的顶上。此外，固定平台的安装常常需要被打入到海床中以将导管架锚固到海床的桩的安装。在更深的应用中，还必须将附加裙桩打入到海床中。在选择诸如墨西哥湾的地理位置时，常规的是制造、布置和安装固定导管架平台。因此，此种区域典型地具有经验、基础设施和熟练的工人以使得能够实现固定导管架平台来为海上钻探和/或开采提供可行的有竞争性的选项。在对固定导管架平台经验较少或没有经验的其它区域中，设施、设备、基础设施和劳工对于有效地建造、布置和安装固定导管架平台可以是不充分的。而且，甚至在具有一些制造和安装固定导管架平台的一些区域中，诸如巴西和秘鲁，预期在接下来几年中关于固定导管架平台的应用范围可能超出目前的能力。

典型地，将固定导管架平台设计成具有小于任何可评估的在海上安装现场处预期的波能的自然周期。这对于在浅水中完成是相对易容的。然而，随着水深度增加，导管架的固有柔度以及因此自然周期增加。随着水深度增加，为了将导管架的自然周期减小至预期的波能以下，通过增加导管架支腿和桩的大小和强度来加强导管架。此种改变可以进一步增加对于导管架的制造和安装的基础设施和劳工要求。

顺应式塔为具有水深度小于或等于约600英尺的海上应用提供另一个替代。顺应式塔包括直接锚固到海床的桁架结构以及定位在海面上方并且安装到桁架结构的上端的甲板。虽然桁架结构的下端被刚性地固定到海床，但是将桁架结构设计成响应于环境负载在其长度上屈曲。然而，桁架结构的下端利用打入到海床的桩被典型地固定到海床，并且因此，带来一些与固定导管架平台相同的安装挑战。

因此，在本领域中仍然存在对锚固到海床的要求较少的基础设施和专门的劳工来制造和安装的海上钻探和/或开采底基结构的需要。此种海上系统如果能够在海上以及在不同的安装现场之间相对便利地被运输，则它们是特别容易接受的。

发明内容

本领域中的这些和其它需要在一个实施例中通过钻探和/或开采海底井的海上结构来解决。在一实施例中，海上结构包括壳体，该壳体具有纵向轴线、第一端以及与第一端相对的第二端。此外，该海上结构包括锚，该锚联接到壳体的下端并且被构造将壳体固定到海床。该锚具有小于3:1的纵横比。壳体包括可变压载室和第一浮力室，可变压载室轴向地定位在壳体的第一端与第二端之间，第一浮力室定位在可变压载室与壳体的第一端之间。第一浮力室填充有气体并且相对于周围环境密封。此外，该海上结构包括压载控制管道，该压载控制管道与可变压载室流体连通并且被构造成向可变压载室供应气体。再者，该海上结构包括安装到壳体的上端的干舷部。

本领域中的这些和其它需要在另一个实施例中通过一种方法来解决。在一实施例中，该方法包括(a)将浮力塔定位在海上安装现场。该塔包括壳体、安装到壳体的第一端的干舷部以及联接到壳体的第二端的锚。此外，该方法包括：(b)对壳体进行压载。此外，该方法包括：(c)用锚穿入海床。再者，该方法包括：(d)在(c)之后，允许该塔绕该壳体的下端纵摇。