专利名称：海上建筑物的制作方法
技术领域：
本发明涉及海上建筑物。
海上油气田的开发促进了用于支撑钻井、采油和承载设备的建筑物的设计。能源价格的波动导致了对尽可能完善的海上建筑物的需求。
对大型的甲板载荷而言，重力平台或有多个支撑柱的钢导管架已被用作经济的底层结构。然而，对相当轻的甲板载荷而言，现已证明用穿入海面的单根柱所构成的底层结构是很吸引人的。这种单柱底层结构已被计划用于开发南北海和澳大利亚近海的油气田。
就单柱底层结构而言，大部分的重量和成本都在于柱本身，因为这种柱不得不承受所有施加于甲板上的力。为了减小柱中的弯曲应力，需要将柱的无用长度缩到最小。
在初次安装(及尚未固定到海底)时，为了使建筑物具有海底稳定性，可适当地在海底设置一三角形基座，并且在此基座上放一三脚支撑架。
在此之前，已提出了三脚支撑塔建筑物，其中，柱是由固定在海底地层上的隔离的三条支腿来支撑的。这种建筑物已在英国专利说明书2，116，237中揭示。然而，这种结构存在缺点，即要求柱从海底延伸到甲板的整个高度，并需要将支撑构件固定在海底地层上。
通常海底油气田的开采是采用固定的钻井/采油平台将油和气通过海底进油管而输送到岸上码头，该平台可支撑用于局部地处理油或气设备，因此，油或气可通过海底油管而泵运。
为了开采远距离的较小的海底贮油层，由于提供从贮层位置一直到岸上码头的输油管道是不经济的。在这些情形下，可采用浮船(例往返油槽船)将油输送到码头。
在将原油从海底油井(和/或海底贮油层)泵吸到用以将油输送到岸上码头的浮船中时，原油流过海浪影响的区域时会发生一个问题。该问题的产生是由于将油从海底油井通过海浪影响区域转运到浮船中所使用的任何设备都将受到由于风、海浪、潮流和潮汐影响而形成的力的作用。
该设备必须设计成能抵御这些环境压力造成的“非常事件”。这些事件可能包括一百年一遇的大浪和反常的12级以上的飓风。设计一个抵御这些非常事件的转运系统是一项复杂的任务，因为将油运到岸上的浮船基本上是“风向标”或顶风头。因此，在一海底固定点上，石油必须通过可经受非常事件的足够牢固的设备而转运，并且也具有将浮船作为“风向标”的能力。
包括这种设备的装置必须外加地保护“立管”或多根立管不因船的碰撞而损坏。(“立管”这个词在近海工业中有特别的含义并表示一油管将油从海底经过海浪影响区域而送达海面之上。)自此为至，已知浮船用于装载来自大型装载浮筒或具有柔性立管或连接的输送管线的铰接柱的海上石油。(用于装载来自浮筒的石油的装置揭示在专利说明书U.K，2，250，253中)。以往浮筒和柱两者由于离开它们的预定位置而损坏，结果造成设备的损失和相应的产品损失。
目前已提出制造一带有转体的固定塔状建筑物，其中，负载臂安装在转体顶部。该固定的塔状建筑物必须是一比负载浮筒或铰接柱大的构件。为了构成一经济的装备，已证明简化固定塔状建筑物的设计以使它仅包括数量最小的必要构件是可行的。
一已知的提议包括一塔状建筑物，它具有一根中心柱，三条支腿以及一用桩锚固到海底的基底构件。支腿都在其上端固定到一套上，中心柱穿过套并固定地连接到此套上。中心柱从海底延伸到一在特定位置所预期到的非常事件的最强烈的海浪的高度之上的位置(这样的一种塔状建筑物已揭示在英国专利说明书2，136，860中)。
这种已知的建议具有缺点，即一立管不是必须固定到中心柱的外侧，就是必须在中心柱的根部绕过一小半径转角，这样它才能在穿过柱的范围内的海浪影响区域向上移动。
在第一种情况下，如果立管被固定到柱的外侧则将受到船的冲击。在第二种情况下，将油管绕过柱根部的小半径转角使情况更复杂。因此，一向下延伸到海底的中心柱是不适宜接纳立管(或J形管)的。
本发明提供一种具有一中心柱的海上建筑物(例一海上承载塔)，当该建筑物安装在海上时，中心柱是设置成垂直向上延伸的，且其中至少有三只用来搁靠到海底的基脚以及至少三条从相应基脚向上及向内延伸到一顶端的支腿，当建筑物被安装在海上时，支腿顶端低于海浪影响区域，支腿的顶端支撑在柱高的中间点上，并且柱的底端通过从基脚和顶端之间的位置上延伸的至少有三条支腿的联结(拉紧)而被稳定，这样柱的底端就被支撑在一远离海底的位置上。
较具体地，本发明提供一包括一三角架的海上建筑物，该三角架具有倚靠在海底的三只基脚和从其相应基脚向上并向内延伸到一顶端的三条支腿，当建筑物安装在海上时，该顶端低于海浪影响区域;成对的相邻支腿间的X形拉条，各个拉条具有两个连接到相邻基脚的较长的下臂和两个连接到支腿的基脚和顶端之间的位置上的较短的上臂，其中，X形拉条的上端把在相邻支腿间延伸的周向水平部件和从相应支腿延伸到一中点的径向水平部件联结(拉紧)在一起;其中，中心柱从中心点通过支腿顶端向上延伸。
较佳的，当建筑物安装在海上时，中心柱延伸到高于海浪影响区域的位置。
较佳的，周向和径向水平部件与支腿约在沿支腿长度的中点处连接。
较佳的，适合于用打桩的方式将基脚固定到海底。
本发明还提供了一种形成一承载塔部分的海上建筑物;并具有一安装在中心柱顶部的转体组件，一安装在转体组件上的负载臂，以及提供至少一根立管或J形管，该立管或J形管引导来自海底上的油管且穿过中心柱而到达转体组件和负载臂，这样使浮船可接收来自油管的石油。
在这种形态下，较佳的，中心柱的底端与海底隔开一比立管或J形管的弯曲半径略大的距离，立管或J形管与海底油管连接且穿过柱的内部连接到转体组件和负载臂上。
现通过结合附图的例子来描述本发明一具体实施例，其中
图1是一海上承载塔的侧视图;
图2是构成该塔的底部的基座和中心柱的较详细的侧视图;
图3至6是沿图2中水平线Ⅲ-Ⅵ的平面图;
图7是中心柱和基座的侧视图，表示与该基座和柱有关的立管和J形管的结构;
图1表示一包括三角基座部的海上承载塔，该三角基座部具有三条支撑一中心柱的支腿，该中心柱安装有一承载组件。
该海上建筑物有三只用于搁靠到海底上的基脚10，以及三条从其基脚向上并向内延伸到一项端12的钢制管状支腿11。当将该建筑物安装到海上时，例如通过桩套15将桩14打入，使支腿顶端12低于海浪影响区域。
现参见图2至6，它表示了用于中心柱的支撑设置的详细结构，图2是该建筑物的一详细的侧视图。图2中用罗马数字Ⅲ至Ⅵ示出的线代表升出海底的高度，图3至6提供了平面视图。
X形拉条(总的用16标出)设置在由相邻支腿11所限定的各个平面上。因此有三个直接指向顶端12的倾斜的X形支撑底板。各个底板有两个连接到相邻基脚10上的下臂17，以及与大约位于基脚10和顶端12中间的支腿上的点19处连接的两条上臂18。点19把在相邻支腿(从图5中清楚可见)间延伸的周向水平部件21和把从各个支腿延伸到一中心点(或节点)23的径向水平部件22拉紧在一起。部件21和22构成一水平的平面拉条层。
所有倾斜壁(17和18)及水平部件(21和22)都由直径较小的钢管制成，并焊到支腿11上和适当地互相焊在一起。
一直径相当大的空心钢柱24从节点23，经过顶端12穿过海平面25向上延伸到达一甲板支座或转体座26(它附有一转体组件27，其具体结构和本发明无关)。柱24的中段部分穿过海面，这样仅有单根柱阻止经过塔的海浪通道。这种情况下，作用于塔上的海浪负荷最小。支腿11的上端支撑着在顶端12的柱24，该顶端12位于节点23和海平面间高度的一半位置。与节点23汇合的径向部件22使柱24的底端位置高出海底一较长的距离。
转体组件27位于转体座26的顶部，并支撑着带油管的负荷臂28。使用时，一往复式油槽船(未示)可接纳来自油管的油而输送到岸上的卸油码头。
所示出的结构具有特别的优点，在于在支腿之间的倾斜的X形拉条16和水平拉条21/22构成了一用于柱24下端的在结构上的有效支撑。这种结构不需要全长(即从海底到塔的距离)的柱，因为柱中的弯曲应力可作用在顶端12和部件21/22的平面内。此外，该建筑物不需位于海底地层上的平面拉条，这样基脚10可独立地依靠在海底上。
图7是一基本上对应于图2的视图，表示一立管29和J形管31沿靠近海底的高度上进入并转过一适当的角度以通入位于经向部件22高度上的中心柱24的下端。
通过将柱24的下端适当地设置在海底上方，立管和J形管能采用一适当的曲率半径以直接向上穿入中心柱内部到达转体座26，转体组件27和负荷臂28。
权利要求
1.一种具有一中心柱的海上建筑物(例一海上承载塔)，当该建筑物安装在海上时，该中心柱是设置成垂直向上延伸的，且其中至少有三只用来搁靠到海底的基脚以及至少三条从相应基脚向上及向内延伸到一顶端的支腿，当建筑物被安装在海上时，支腿顶端低于海浪影响区域，支腿的顶端支撑在柱子中间点上，并且柱的底端通过从基脚和顶端之间的位置上延伸的至少三条支腿的拉紧而被稳定，这样，柱的底端就被支撑在一远离海底的位置上。
2.如权利要求1所述的海上建筑物包括一三角架的海上建筑物，该三角架具有用于支撑在海底的三只基脚和从其相应基脚向上并向内延伸到一顶端的三条支腿，当建筑物安装在海上时，该顶端低于海浪影响区域;和成对的相邻支腿间的X形拉条，各个拉条具有两个连接到相邻基脚的较长的下臂和两个连接到支腿的基脚和顶端之间的位置上的较短的上臂，其中，X形拉条的上端把在相邻支腿间延伸的周向水平的部件和从相应支腿延伸到一中点的径向水平部件捆在一起，其中，中心柱从中心点通过支腿顶端向上延伸。
3.如权利要求2所述的海上建筑物，其中，当建筑物安装在海上时，所述柱延伸到高于海浪影响区域的位置。
4.如权利要求2或3所述的海上建筑物，其中，周向和径向水平部件与支腿约在沿支腿的长度中点处连接。
5.如权利要求2至4中任何一项所述的海上建筑物，其中所述基脚适合于用打桩方式将基脚固定到海底。
6.如前述权利要求中任何一项所述的具有形成承载塔部分的海上建筑物;它具有一安装在中心柱顶部的转体组件，一安装在转体组件上的负荷臂，以及提供至少一根高管或J形管，该立管或J形管31导来自海底上的油管且穿过中心柱而到达转体组件和负载臂，这样使浮船可接收来自油管的石油。
7.如权利要求6所述的海上建筑物，其中，所述中心桩的底端与海底隔开一比立管或J形管的弯曲半径略大的距离，该立管或J形管与海底油管连接且穿过桩的内部连接到转体组件和负荷臂上。
全文摘要
一种具有一中心柱的海上建筑物(例一海上承载塔)，当该建筑物安装在海上时该中心柱是设置成垂直向上延伸的，且其中至少有三只用来搁靠到海底的基脚以及至少三条从相应基脚向上及向内延伸到一顶端的支腿，当建筑物被安装在海上时，支腿顶端低于海浪影响区域，支腿的顶端支撑在柱高中间点上，并且柱的底端通过从基脚和顶端之间的位置上延伸的至少三条腿的拉紧而被稳定，这样柱的底端就被支撑在一远离海底的位置上。
文档编号E02B17/02GK1079521SQ9310671
公开日1993年12月15日 申请日期1993年6月2日 优先权日1992年6月2日
发明者默里·查尔斯·弗格森 申请人:克维尔纳·欧尔及莱脱