本发明涉及一种用于离岸能源开发、特别是用于油气开发的平台机构。该平台机构也可用于其他离岸能源开发，例如风能、太阳能等。该机构包括细长结构，细长结构包括基部部分和顶部部分。基部部分能够锚固到海的海床中使得所述细长结构远离所述海床朝着海的表面延伸。所述顶部部分能够保持用于所述开发的处理设备。所述机构还包括多个管，其用于所述开发的操作并从所述结构的基部部分延伸到顶部部分。
背景技术：
现有技术的海洋石油平台通常包括最少3个牢固地锚固在海床中的腿的结构。这些平台提供用于承受风、流、波等的严厉海洋条件(例如北海中的条件)的稳定结构。虽然提供了刚性结构，但现有技术的平台生产起来成本高昂。就能源开发、例如油气开发而言，平台通常在创建和开发过程中都在能源开发的位置进行维护，例如在油气田的位置。因此，使用现有技术平台的开发仅对于充分大的储能产地、例如充分大的油气田来说在经济上具有积极性。
现有技术平台的另一问题是创建和开发中用于多种功能的大量管从平台向下延伸到海床到相应的井开口或者待创建的井开口。这些管和平台的结构一样受到环境的相互作用，例如风、流、波等，因此必须被设定尺寸来以合适的安全系数承受这种相互作用。此外，由于管可能具有很大的长度，所述相互作用会使管振动，这会造成管疲劳。在不利条件下，振动可能在管的共振频率，这会造成一个或多个管的灾变破坏。因此，管的尺寸必须设定成承受这种条件且就疲劳而言，替代地在开发过程中以预定时间间隔进行更换。us4704051公开一种包括适应井导体的多个立柱的离岸平台结构。
技术实现要素：
本发明的目的是补救或减小现有技术的至少一个缺点，或者至少提供对现有技术的有用替代。特别是，本发明的第一目的是提供一种用于能源开发、例如油气开发的简化且性价比高的平台机构。本发明的第二目的是减小用于开发操作的多个管的尺寸。
这些目的通过根据权利要求1的平台机构实现。该平台机构包括具有基部部分和顶部部分的细长结构，其中所述基部部分能够锚固到海的海床中使得所述细长结构远离所述海床朝着海的表面延伸，其中所述顶部部分能够保持用于所述开发的处理设备，和用于所述开发的操作并从所述结构的基部部分延伸顶部部分的多个管。该平台机构的特征在于所述结构包括外壳和内壳，其被布置成使得在外壳和内壳之间形成外部空间，其中所述多个管布置成使得它们在所述外部空间中从所述结构的基部部分延伸到顶部部分。
通过由外壳和内壳形成的外部空间，多个管在结构的基部部分和顶部部分之间被引导保护在外部空间中。因此，来自风、流、波等在管上的相互作用减少。因此，与现有技术的平台机构相比，可以减小管鉴于相互作用、疲劳和共振的尺寸设定。
根据本发明的一种实施例，所述内壳形成内部空间，该内部空间至少部分能够在用空气和水填充方面是可控的。该内部空间用于控制结构的稳定性。通过该内部空间，质量中心可以朝着基部部分移位。因此，改进了结构的稳定性并可减小结构的锚固机构的尺寸。为了在外部空间中适应多个管，结构需要相当的尺寸，且结构会受到来自环境、例如来自风、流、波等的显著相互作用。因此，该结构会被置于振动中，该振动在不利条件下可能对应于结构的共振频率。通过可控调节内部空间中的水，结构的共振可以调节使得振动的幅度不超过一定水平。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构包括用于向/自所述内部空间可控引入和去除水的装置。该装置例如是泵、阀等。优选地，该装置包括用于调节内部空间内容纳的水量的控制系统。通过向内部空间可控引入和去除水，便利了所述结构的安装和拆卸过程。
根据本发明的一种实施例，所述内部空间包括能够填充水以便结构稳定性的下部腔室。
根据本发明的一种实施例，所述内部空间包括能够用空气和水可控填充的下部腔室和能够大体不含水并能够保持用于所述开发的处理设备的上部腔室，其中下部腔室比上部腔室更靠近所述基部部分布置。通过将下部腔室布置成可控填充和去除水，便利了安装所述结构的过程，因为下部腔室将朝着海床推动。因此，所述结构的下部将自然指向海床。
根据本发明的一种实施例，上部腔室包括用于防止水被引入上部腔室的密封机构。
根据本发明的一种实施例，上部腔室布置在海表面上方。
根据本发明的一种实施例，外壳布置成使得多个管沿着结构的长度完全得到保护而不与所述结构的周围外部相互作用。
根据本发明的一种实施例，外壳和内壳除了所述结构的基部部分和顶部部分中的可能开口外形成用于所述多个管的闭合空间。
根据本发明的一种实施例，所述外部空间朝着井开口或者待通过钻井操作形成的井开口延伸，并且其中所述多个管的至少一个管是朝着井开口或待形成的井开口延伸并能够引导钻井操作和/或井介入的引导管。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构被构造用于彼此间隔开地定位在所述海床中的至少第一井开口和第二井开口处的开发，其中所述平台机构包括用于第一井开口处的开发的第一管束和用于第二井开口处的开发的第二管束，并且所述结构的尺寸设定为使得所述外部空间达到所述第一井开口和所述第二井开口，并且所述第一管束的至少第一引导管朝着第一井开口延伸，所述第二管束的至少第二引导管朝着第二井开口延伸。
根据本发明的一种实施例，所述外部空间布置成使管适应高达12个单独的井开口。因此，外壳和内壳被设定尺寸从而外部空间在井开口之间延伸。
根据本发明的一种实施例，所述外壳包括第一管件且所述内壳包括第二管件。
根据本发明的一种实施例，所述第一管件和所述第二管件是包括圆形横截面的圆形管。
根据本发明的一种实施例，所述第一管件和所述第二管件同心布置。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构被构造用于彼此间隔开地定位在所述海床中的多个井开口处的开发，并且所述平台机构包括用于每个井开口的相应的管束，其中所述管束在所述外部空间中等距离间隔开。
根据本发明的一种实施例，所述结构的所述基部部分包括用于所述多个管中的一个或多个的一个或多个开口。
根据本发明的一种实施例，所述结构包括在海床中从基部部分朝着海表面延伸的单个单元或单个相互连接的单元。
根据本发明的一种实施例，所述结构在所述海床中从所述基部部分朝着海的表面延伸并延伸到海的表面上方。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构包括用于保持用于所述开发的处理设备的平台，该平台布置在海的表面上方。
根据本发明的一种实施例，所述结构能够锚固在井开口或待通过钻井操作在海床中形成的井开口处，其中所述平台机构包括连接到所述结构的主锚固机构。优选地，所述锚是吸力锚且所述结构通过吸力锚锚固在基部部分处。
根据本发明的一种实施例，所述主锚固机构包括第一组的三个或更多个牵索机构，其包括相应的第一锚和连接在所述第一锚和所述结构之间的相应的第一牵索。优选地，所述主锚固机构包括四个牵索机构。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构包括位于所述主锚固机构的第一牵索和所述结构之间的连接处的第一缓冲机构，其中所述第一缓冲机构包括一个或多个远程可控的第一缓冲装置。
根据本发明的一种实施例，所述第一锚是吸力锚，所述结构通过吸力锚锚固在所述基部部分处。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构包括连接到所述结构的辅锚固机构。
根据本发明的一种实施例，所述辅锚固机构包括第二组的三个或更多个牵索机构，其包括相应的第二锚和连接在所述锚和所述结构之间的相应的第二牵索。优选地，所述辅锚固机构包括四个牵索机构。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构包括在所述辅锚固机构的相应第二牵索和所述结构之间的连接处的第二缓冲机构，其中所述第二缓冲机构包括一个或多个远程可控的第二缓冲装置。
根据本发明的一种实施例，所述主锚固机构布置成使得所述主锚固机构的第一牵索和所述结构之间的连接布置在相应的第一角处，而所述辅锚固机构的第二牵索和所述结构之间的连接布置在相应的第二角处，其中所述第二角大于所述第一角。因此，主锚固机构在辅锚固机构外侧。
根据本发明的一种实施例，所述第二锚是吸力锚。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构包括固定件，所述固定件包括布置在所述锚和所述结构的基部部分之间的多个支承梁。
根据本发明的一种实施例，所述固定件包括第三缓冲机构，其包括设置在至少一个所述梁和所述结构之间的连接中的一个或多个远程可控的第三缓冲装置。
根据本发明的一种实施例，所述平台机构包括能够接收关于所述结构的位置的信息并根据所述信息控制所述一个或多个第一缓冲装置、第二缓冲装置和第三缓冲装置中的至少一者的控制单元。
本发明还涉及用于能源开发外的一般的离岸平台机构，例如用于关于监管等的离岸平台机构。一般的平台机构包括上述特征，但不含处理设备和用于油气开发的操作的多个管。应当理解，这种用于一般使用的离岸平台机构可包括不同构造的结构，例如没有外部空间而仅包括内部空间，不包括外部或内部空间的实心结构等等。
附图说明
下面描述附图所示的优选实施例的例子，其中：
图1公开一种根据本发明的一种实施例的具有细长结构的平台机构的概述；
图2用细长结构的剖面图公开图1的平台机构；
图3公开一种根据本发明的另一实施例的具有细长结构的平台机构的概述；
图4用细长结构的剖面图公开图3的平台机构；
图5公开一种根据本发明的一种实施例的细长结构的横截面；
图6公开图5中的细长结构的基部部分的侧视图。
具体实施方式
参照图1和图2，其公开一种根据本发明的一种实施例的用于离岸油气开发的平台机构1的概述。平台机构1特别适合40-120m的水深。平台机构1包括细长结构3和锚固机构4。
细长结构3包括基部部分5和顶部部分7。基部部分5锚固在海的海床中使得基部部分5的一部分埋置在海床中而基部部分5的另一部分在海中在海床上方。结构3锚固在海床中使得结构3从海床朝着海的表面延伸并延伸到海的表面上方。结构3能够锚固在井开口9或者待通过钻井操作在海床中形成的井开口9处。
平台机构1还包括平台10和多个管12。平台10能够保持用于所述开发的处理设备11。多个管12从结构3的基部部分5延伸到顶部部分7。多个管12能够引导用于开发的例如液体或气体的各种可流动物质。可流动物质也可以是不同相的混合物，例如液体和固体的浆、液体和气体的混合物等。
所述管12中的至少一个能够直接连接到井开口9以能够进行钻井操作或井介入。为了简化，在图1和图2中表示出了单个井开口9。但是，如将在下面解释的，优选地，平台机构1被构造用于从多个井开口9、9a、9b进行油气开发。
结构3通过连接到结构3的锚固机构4自海床保持在希望位置和延伸。锚固机构4包括三个或更多个牵索机构22，每个包括锚24和连接在锚24和结构3之间的牵索26。在公开的实施例中，锚固机构4包括围绕结构3布置的四个牵索机构22。此外，结构3通过位于结构3的基部部分5处的锚24锚固在海床中。牵索机构22和结构3的锚24优选是吸力锚。
锚固机构4还包括固定件30，固定件30包括布置在锚24和结构3的基部部分5之间的多个支承梁32。固定件30还包括缓冲机构40和控制单元44，缓冲机构40包括设置在至少一个所述梁32和所述结构3之间的连接中的一个或多个远程可控的缓冲装置42，控制单元44能够接收关于所述结构3的位置的信息并根据所述信息控制所述一个或多个缓冲装置42。在公开的实施例中，固定件30的每个梁32都设有缓冲装置42。
平台机构1还包括位于结构3的顶部部分7的外表面上的减震器装置45，用于防止在与船等的碰撞事件中对结构3的损害。减震器装置45包括弹性体元件，例如聚合材料的合成物。
图5公开与图1或图3中的细长结构3的纵向轴线l垂直的横截面。结构3包括外壳50和内壳52，其布置成使得在外壳50和内壳52之间形成外部空间54且内壳52形成内部空间56。
所述多个管12布置成使得它们在所述外部空间54中从所述结构3的基部部分5延伸到顶部部分7。因此，所述多个管12被保护而不受风、流、波等的相互作用。因此，与现有技术的平台机构相比，所述多个管12的尺寸可以减小，相应地平台部分1的成本可以降低。
在公开的实施例中，至少一个缓冲缆55连接在控制单元44和缓冲装置42之间。缓冲缆55能够将控制信号传递到缓冲装置42。缓冲缆55也可以用于为缓冲装置42提供动力。在公开的实施例中，缓冲缆55沿着结构3在外部空间54中延伸。
平台机构1还包括用于用水可控填充内部空间56的装置。该装置包括例如阀、泵等。在公开的实施例中，结构3布置成使得内部空间56包括下部腔室60和上部腔室62，见图1和图2。
下部腔室60连接到用于用水可控填充内部空间56的装置。因此，结构3的共振频率能够调节使得结构3的振幅不超过一定水平。
上部腔室62能够是无水的或者基本上是无水的，并且可以用于保持用于所述开发的处理设备11或者处理设备11的部分。在公开的实施例中，上部腔室62位于海表面上方。但是，应理解上部腔室62至少部分可位于海表面下方。
参照图3和图4，公开了根据本发明的另一种实施例的用于离岸油气开发的平台机构1的概述。
该另一实施例与图1和图2的实施例的不同在于平台机构1包括主锚固机构4和辅锚固机构4a。
结构3通过连接到结构3的主锚固机构4和辅锚固机构4a自海床保持在希望位置和延伸。主锚固机构4和辅锚固机构4a各自包括三个或更多个牵索机构22、22a，每个牵索机构包括锚24、24a和连接在锚24、24a和结构3之间的牵索26、26a。在公开的实施例中，锚固机构4、4a各自包括围绕结构3布置的四个牵索机构22、22a。此外，结构3通过位于结构3的基部部分5处的锚24、24a锚固在海床中。牵索机构22、22a和结构3的锚24、24a优选是吸力锚。
主锚固机构4和辅锚固机构4a被构造成使得主锚固机构4的第一牵索26和结构3之间的连接布置在相应的第一角α1处，而辅锚固机构4a的第二牵索26a和结构3之间的连接布置在相应的第二角α2处，其中第二角α2大于第一角α1。因此，主锚固机构4延伸并联接到结构3使得辅锚固机构4a在主锚固机构4和结构3之间。
平台机构1还包括在主锚固机构4的第一牵索26和结构3之间的连接处的第一缓冲机构40。第一缓冲机构40包括一个或多个远程可控的第一缓冲装置42。通过第一缓冲装置42，结构3受到气流、波、风时的稳定性得以改进。这在结构3具有相当长度，例如80-120m或更长时尤其重要。
相应地，平台机构1还包括在辅锚固机构4a的第二牵索26a和结构3之间的连接处的第二缓冲机构40a。第二缓冲机构40a包括一个或多个远程可控的第二缓冲装置42a。通过第二缓冲装置42a，结构3受到气流、波、风时的稳定性进一步得以改进。
应当理解，平台机构1可仅包括第一缓冲装置42和第二缓冲装置42a中的一者。例如，平台机构1可被构造成仅具有辅锚固机构4a处的第二缓冲装置42a。平台机构1还包括固定件30，固定件30包括布置在锚24和结构3的基部部分5之间的多个支承梁32。固定件30还包括第三缓冲机构40b，其包括设置在至少一个所述梁32和所述结构3之间的连接中的一个或多个远程可控的缓冲装置42b和控制单元44，控制单元44能够接收关于所述结构3的位置的信息并根据所述信息控制所述一个或多个缓冲装置42。在公开的实施例中，固定件30的每个梁32都设有缓冲装置42。
参考图5和图6，平台机构1可被构造用于从一个或多个井开口9、9a、9b开发油或气。在图3中的公开的实施例中，平台机构1被布置用于从彼此间隔地定位在海床中的第一井开口9a和第二井开口9b的开发。平台机构1包括用于第一井开口9a处的开发的管12的第一束70a和用于第二井开口9b处的开发的管12的第二束70b。在公开的实施例中，管12的束70a、70b在外部空间54中等距间隔开。结构3的尺寸设置成使得外部空间54达到第一井开口9a和第二井开口9b。
在公开的实施例中，外部空间54使管12适应第一井开口9a和第二井开口9b。优选地，结构3被布置成使得外部空间54在高达12个单独的井开口9上面延伸。
管12的第一束70a和管12的第二管70b包括直接朝着相应的第一井开口9a和第二井开口9b延伸的相应的第一引导管72a和第二引导管72b。第一引导管72a和第二引导管72b能够引导钻井操作和/或井介入。管12的束70a、70b还包括用于前面提到的各种可流动物质的处理管74。在图5中，4个处理管74绕着相应的第一引导管72a和第二引导管72b布置。但应当理解，束70a、70b不限于任何具体数量的管12或者不同类型管12的集群。
结构3的基部部分5包括用于所述多个管12中的一个或多个的一个或多个开口76。特别是，开口76能够允许处理管74中的一个或多个沿着海床被引导离开结构3。在公开的实施例中，基部部分5包括用于管12的第一束70a和管12的第二束70b的单独的开口76。但应当理解，可以使用单个开口76。
外壳50和内壳52优选布置成使得外部空间54和内部空间56除了用于生产管74的开口76和在结构3的端部处之外是闭合的空间。但是，为了稳定性，外壳50和内壳52可包括用于减小结构3上由于与风、流、波等的相互作用而受到的力的一个或多个另外的开口。
在公开的实施例中，外壳50包括第一圆形管件且内壳52包括第二圆形管件。第一管件和第二管件同心布置。但是，应当理解外壳50和内壳52可布置成不同的形状和形式，例如方形和矩形横截面等。
注意，上述的实施例说明而不是限制本发明，本领域技术人员能够设计许多替代实施例而不脱离权利要求的范围。在权利要求中，置于括号中的任何附图标记不应被解释为限制该权利要求。动词“包括”及其变化形式的使用并不排除存在权利要求书记载之外的元件或步骤。元件前面的冠词“一”并不排除存在多个这样的元件。
某些措施记载在相互不同的从属权利要求中，但就凭这一点，并不表示这些措施的组合不能有利地使用。