一种自升式多功能海洋平台及其工作方法
【专利摘要】一种自升式多功能海洋平台及其工作方法，属于海上运输和海洋工程技术领域。该平台多种功能结合实现钻井、修井、生活自持、小型钻探，主要包括：平台上层甲板、机械甲板、圆柱形桩腿、吊机、桩靴、直升机甲板、艏部侧推、井架、尾部推进器、桩靴收容域、打桩机滑道、LNG罐体、打桩机和主机等。适应目前海洋工程开发需要，满足了海洋平台钻井、修井、生活自持、小型钻探等多种作业，拥有全天候工作能力和较长的自持能力，采用悬臂式钻井和先进的桩腿升降设备、钻井设备和发电设备；多功能自升式平台集成能力增强，具有钻井、修井和小型钻探能力，具有宽阔的甲板空间，平台上具有天然气收集压缩处理装置以及相应动力系统，经济高效，工程应用性强。
【专利说明】
一种自升式多功能海洋平台及其工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种自升式多功能海洋平台及其工作方法，属于海上运输和海洋工程装备技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，海洋石油开发已经进入新的形式，鉴于南海石油开采争端压力，生产平台大修井和调整井工作量的增加，传统的开采流程为:钻探井—安装导管架—钻开发井和完井—安装生产模块及钻机—石油开采—调整井—石油开采—修井—石油开采等等，这些作业过程需要非悬臂和悬臂移动式钻井平台、固定平台钻机、移动式工程支持平台、移动式生活支持平台以及海上浮吊相继完成。传统拥有平台工作工况单一、效率底、经济耗费量大等诸多特点，同时，其开采过程中对能源的消耗和浪费以及对环境的污染也使得其和国家节能减排的目标背道而驰。
[0003]在此背景下，本发明研制了一种自升式多功能海洋平台。相比于常规自升式能海洋平台，该平台全面具有钻井、修井、生活自持、小型钻探等功能，以及在钻井的过程中能够利用自身采集天然气进行发电供能，而且可以将天然气进行液化存储，在减少能源使用的同时可以收集能源，整个平台具有独立完成多种功能的特点，减少平台拔插次数的同时也可以减少平台的使用数量，从而降低开采过程中的费用，极具商业化价值提高设备利用率和达到节能目的的同时，将平台的功能多样化。基于以往存在的不足进行了较大的改进创新，是一种经济、高效及环保的自升式多功能海洋平台。
【发明内容】
[0004]为了解决，技术含量低，结构简单，功能单一，能源浪费严重问题，本发明提供了一种自升式多功能海洋平台及其工作方法，该平台全面具有钻井、修井、生活自持、小型钻探等功能，以及在钻井的过程中能够利用自身采集天然气进行发电供能，而且可以将天然气进行压缩存储，在减少能源使用的同时可以收集能源，整个平台具有独立完成多种功能的特点，减少平台拔插次数的同时也可以减少平台的使用数量，降低开采过程中的费用，极具商业化价值。
[0005]本发明采用的技术方案是:一种自升式多功能海洋平台，它包括上层甲板、机械甲板、舱底甲板、圆柱形粧腿、悬臂梁、吊机、粧靴、和直升机甲板、生活楼、艏部侧推、井架、尾部推进器、粧靴收容域、固粧区、钻具堆放所;它还包括救生艇、粧机滑道、LNG罐体、打粧机、天然气液化装置、LNG罐体放置架;所述生活楼宽度与所述上层甲板相同，所述救生艇布置在生活楼内的底部舷侧且为封闭式结构，救生艇的首部指向与平台的舷侧相同，所述粧机滑道在上层甲板的右舷的上层甲板边缘，在生活楼和固粧区之间，所述打粧机布置在粧机滑道上在上层甲板纵向方向滑动，打粧机整体突出于上层甲板与所述吊机位于同侧，所述LNG罐体与所述天然气液化装置放置在所述LNG罐体放置架上，LNG罐体放置架在上层甲板的左侧，所述悬臂梁跟LNG罐体放置架位于同侧，LNG罐体放置架为桁架式结构平台主体相连接;所述机械甲板上布置有泥浆池、水泥罐舱、机修间、电工间、生活污水处理舱、锅炉舱、全深艏预压载水舱、全深海水舱、副机舱、空舱、主机舱、重晶石舱、泥浆池、泥浆栗舱;所述舱底甲板上布置有罐舱单底、空舱、燃油舱、机舱单底、首棱柱压载水舱、艏淡水舱、尾淡水舱、尾棱柱压载水舱、钻井水舱;在平台的首端布置着艏部侧推，在平台的尾端布置着尾部推进器。
[0006]一种自升式多功能海洋平台的工作方式:
(a)平台工作过程:首先利用艏部侧推和尾部推进器将平台的位置调整至正确的位置，使全深艏预压载水舱、全深海水舱、首棱柱压载水舱和尾棱柱压载水舱内的压载水排空，将圆柱形粧腿放至海底，通过固粧区、圆柱形粧腿、升降装置和动力系统相互作用使平台主体抬升至水面以上，井架在滑道上移动伸出上层甲板外侧，悬臂梁开始将钻具堆放所内的钻杆通过井架送向海底进行钻井，过程完成后通过吊机安装导管架和生产模块的安装，当在钻井的过程中发现井出问题或钻井后的井需要修理时，通过悬臂梁、井架配合修井机完成修井的任务，在整个站立的过程中舷侧的打粧机进行小型钻探工作，在整个平台工作的过程中生活楼为人员提供衣食住行的场所；
(b)能源利用过程:在钻井到一定的程度之后，钻井过程中产生的天然气被平台收集装置收集起来，收集到的天然气经过天然气预处理装置后部分直接用于主机燃烧，其余的通过天然气液化装置进行液化处理后储存在LNG罐体中，LNG罐体内的天然气通过天然气气化装置后部分用于主机燃烧，剩余的通过悬臂梁将LNG罐体吊装至运输船舶上，然后运输船舶将LNG罐体运送到陆地。
[0007]—种自升式多功能海洋平台的功能单元包括生活楼、直升机平台、钻井设备、修井设备、小型钻探设备，海洋平台自航定位系统机构、天然气收集液化系统;所述生活楼为立方体结构，所述救生艇在所述生活楼的底部，且以船中中心对称，所述直升机平台为半椭圆结构形式，平台的下面由桁架杆件支撑，所述主平台主体具有四个圆柱形的粧腿，所述粧腿的下端带有所述粧靴，粧靴的剖面形状为正八边形，所述粧靴的上方在平台的底部为所述粧靴收容域，所述粧腿被建立在所述主平台上的所述固粧区包围，所述固粧区剖面为矩形，所述主平台主体的船艏为削型结构，船艉为平行结构下面布置有所述螺旋桨，在所述螺旋桨的前端为削型结构连接所述平台的平行中体，吊机布置在所述主平台的生活楼上，所述主平台的左后侧粧腿上有一台悬臂梁装置与所述平台尾端井架，所述LNG罐体位于平台左侧伸出所述平台主甲板，所述打粧机布置在伸出所述平台的右侧，连接所述打粧机为台状机构，通过台状机构将所述打粧机与所述打粧机滑道相连接。
[0008]本发明的有益效果是:这种自升式多功能海洋平台及其工作方法适用于多种功能结合实现钻井、修井、生活自持、小型钻探等功能，主要包括:平台上层甲板、机械甲板、舱底甲板、圆柱形粧腿、悬臂梁、吊机、粧靴、直升机甲板、生活楼、救生艇、艏部侧推、井架、尾部推进器、粧靴收容域、打粧机滑道、固粧区、钻具堆放所、LNG罐体、打粧机、主机;适应了目前海洋工程开发需要，满足了海洋平台钻井、修井、生活自持、小型钻探等多种作业，拥有全天候工作能力和较长的自持能力，采用悬臂式钻井和先进的粧腿升降设备、钻井设备和发电设备；多功能自升式平台集成能力增强，具有钻井、修井能力和小型钻探需要，具有宽阔的甲板空间，平台上具有天然气收集压缩处理装置以及相应动力系统，经济高效，工程应用性强。
【附图说明】
[0009]图1是一种自升式多功能海洋平台的正视图。
[0010]图2是一种自升式多功能海洋平台的俯视图。
[0011]图3是图1中的A-A剖视图，即机械甲板布置图。
[0012]图4是图1中的B-B剖视图，舱底甲板布置图。
[0013]图5是生活楼的侧视图。
[0014]图6是图5的C-C截面剖视图。
[0015]图7是图2中的D-D剖视图，即天然气处理装置布置图。
[0016]图8是LNG压缩天然气用途图。
[0017]图9是天然气收集利用流程图。
[0018]图10是一种自升式多功能海洋平台作业流程图。
[0019]图中:丨、上层甲板，2、机械甲板，2a、泥浆池，2b、水泥罐舱，2c、机修间，2d、电工间，2e、生活污水处理舱，2f、锅炉舱，2g、全深艏预压载水舱，21、全深海水舱，2 j、副机舱，2k、空舱，2L、主机舱，2m、重晶石舱，2n、泥浆池，2ο、泥浆栗舱，3、舱底甲板，3a、罐舱单底，3b、空舱，3c、燃油舱，3d、机舱单底，3e、首棱柱压载水舱，3f、艏淡水舱，3g、尾淡水舱，3h、尾棱柱压载水舱，3m、钻井水舱，4、圆柱形粧腿，5悬臂梁，6主吊机，7、粧靴，8、直升机甲板，9、生活楼，9a、救生艇，1、艏部侧推，11、井架，12、尾部推进器，13、粧靴收容域，14、粧机滑道，15、固粧区，16、钻具堆放所，17、LNG罐体，18、打粧机，19、运输船，20、主机，21、天然气液化装置，22、LNG罐体放置架。
【具体实施方式】
[0020]以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。
[0021]图1、2示出了自升式多功能海洋平台平台第一方案图，该平台主要包括1、上层甲板，2、机械甲板，3、舱底甲板，4、圆柱形粧腿，5悬臂梁，6吊机，7、粧靴，8、直升机甲板，9、生活楼，9a、救生艇，10、艏部侧推，11、井架，12、尾部推进器，13、粧靴收容域，14、粧机滑道，15、固粧区，16、钻具堆放所，17、LNG罐体，18、打粧机，21、天然气液化装置，22、LNG罐体放置架。平台的主要功能通过各个构件的相互作用来完成，其中上层甲板I主要是承载着悬臂梁5、吊机6、直升机甲板8、生活楼9、粧机滑道14、固粧区15、钻具堆放所、LNG罐体17、打粧机18、天然气液化装置21、LNG罐体放置架22，尾部悬臂梁5通过将钻具堆放所17里的钻杆吊起通过井架11进行钻井，井架11能够通过相应的轨道伸出平台进行工作，在工作的过程中井架原来的位置被空出来可以作为工作场地，吊机6主要承担着在平台上各种吊装作业，在平台进行修井的过程中，平台的修井装置需要通过吊机6来完成，粧靴7能够增加圆柱形粧腿4的泥下受力面积，减小单位面积受力，保证平台在站立状态能够安全稳定，直升机甲板8承担着直升机起飞和降落的任务，在海上更快的与陆地进行交通运输，生活楼9的面积较已工作的平台更大，为平台上的人员提供舒适的生活保障，救生艇9a在平台发生紧急情况下安全运送平台人员，艏部侧推10对平台的定位起着关键的作用，能够在侧面方向进行移动，通过跟尾部推进器12前后方向移动进行配合完成精确定位，尾部推进器12能够提供平台的自航功能，粧靴收容所13将粧靴完全收入平台的底部，在自航的过程中减小阻力，进行远距离运送平台时保证平台能够在驳船上平稳的站立，更方便平台的运输，打粧机18通过在打粧机滑道14上进行前后的移动，在平台的站立位置不变的状态下更大的利用平台的上层甲板面积打更多的井眼，圆柱形粧腿4上的齿条跟固粧区15内的齿轮通过机械运动相对运动，平台主体在齿轮齿条发生运动的过程中进行上下运动，钻具堆放所16上放置着钻井平台所需要的钻杆等用具，LNG罐体放置架22伸出平台的主体，在LNG罐体放置架22上放置着LNG罐体17和天然气液化装置21。
[0022]图3不出了图1中的A-A剖视图，即机械甲板布置图，图4不出了图1中的B-B剖视图，舱底甲板布置图，平台在工作的过程中需要各种的设备，设备的供电需要主机燃烧采油或者天然气供能，钻井修井的设备和载工作的过程当中产生的中间产物都需要专门的舱室，平台上的主体是居住着工作人员，保证人员的日常的生活需要必要的舱室来完成存储，在平台漂浮的过程中，需要对平台进行一定的压载使平台处于正浮的状态，粧腿入泥需要压载水舱提供足够的重力式粧腿达到稳定的站立状态。
[0023]图5、6、示出了救生艇的布置的位置，为了保证在发生恶劣天气的时候，平台的工作人员能够成功的存活，救生艇9a是全封闭，当平台工作人员全部进入后，可以盖上救生艇9a，打开救生艇发射装置后，在冲击力的作用下，救生艇9a迅速的飞出平台，全封闭能够保证的快速离开生活楼时能够安全的漂浮在海面，在正常工作的状态下，救生艇9a在生活楼的内部免受外部环境的风吹雨打，从而提高救生艇及其装置的安全性能。
[0024]图7示出了图2中的D-D剖视图，天然气处理装置布置图。LNG罐体17和天然气液化装置21都放置在LNG罐体放置架22上，可避免占用上层甲板I的宝贵空间，LNG罐体放置架22为桁架式结构与平台主体固定连接，其重量较轻，在平台拖航的过程或者平台自航的过程中受到的阻力较小。
[0025]图8示出了LNG液化天然气用途图，在平台钻井或者采油的过程中会有大量的天然气被收集，在通常的情况下，这部分天然气都会被当做废气直接燃烧，通过将天然气进行收集后需经过天然气预处理装置后的天然气部分用于主机燃烧，其余天然气经过天然气液化装置21液化后储存在LNG罐体17中，当储存到一定量的时候可以开辟一定的运输渠道，用运输船舶将这部分LNG运输到天然气公司，部分天然气可以通过气化处理提供给主机进行燃烧，燃烧为全平台的日常机械工作提供电能，从而达到变废为宝的作用，天然气的燃烧将会减少碳的排放量，顺应了国家节能减排的大趋势的要求。
[0026]图9展示天然气收集利用流程图。在钻井到一定的程度之后，钻井过程中产生的天然气被平台收集装置收集起来，收集到的天然气经过天然气预处理装置后部分直接用于主机燃烧，其余的通过天然气液化装置21进行液化处理后储存在LNG罐体17中，LNG罐体17内的天然气通过天然气气化装置后部分用于主机20燃烧，剩余的通过悬臂梁5将LNG罐体17吊装至运输船19上，然后运输船19将LNG罐体17运送到陆地。
[0027]图10展示一种自升式多功能海洋平台作业流程图。首先利用艏部侧推10和尾部推进器12将平台的位置调整至正确的位置，使全深艏预压载水舱2g、全深海水舱21、首棱柱压载水舱3e和尾棱柱压载水舱3h内的压载水排空，将圆柱形粧腿4放至海底，通过使固粧区15、圆柱形粧腿4和升降装置、动力系统相互作用使平台主体抬升至水面以上，井架11在滑道上移动伸出上层甲板I外侧，悬臂梁5开始将钻具堆放所16内的钻杆通过井架11送向海底进行钻井，过程完成后通过主吊机6安装导管架和生产模块的安装，当在钻井的过程中发现井出问题和钻井后的井需要修理时，通过悬臂梁5、井架11配合修井机完成修井的任务，在整个站立的过程中舷侧的打粧机18进行小型钻探工作，在整个平台工作的过程中生活楼9为人员提供衣食住行的场所。
【主权项】
1.一种自升式多功能海洋平台，它包括上层甲板(I)、机械甲板(2)、舱底甲板(3)、圆柱形粧腿(4)、悬臂梁(5)、吊机(6)、粧靴(7)、和直升机甲板(8)、生活楼(9)、艏部侧推(10)、井架(11)、尾部推进器(12)、粧靴收容域(13)、固粧区(15)、钻具堆放所(16);其特征在于:它还包括救生艇(9a )、粧机滑道(14 )、LNG罐体(17 )、打粧机(18 )、天然气液化装置(21)、LNG罐体放置架(22);所述生活楼(9)宽度与所述上层甲板(I)相同，所述救生艇(9a)布置在生活楼(9)内的底部舷侧且为封闭式结构，救生艇(9a)的首部指向与平台的舷侧相同，所述粧机滑道(14)在上层甲板(I)的右舷的上层甲板(I)边缘，在生活楼(9)和固粧区(15)之间，所述打粧机(18)布置在粧机滑道(14 )上在上层甲板(I)纵向方向滑动，打粧机(18)整体突出于上层甲板(I)与所述吊机(6)位于同侧，所述LNG罐体(17)与所述天然气液化装置(21)放置在所述LNG罐体放置架(22)上，LNG罐体放置架(22)在上层甲板(I)的左侧，所述悬臂梁(5)跟LNG罐体放置架(22)位于同侧，LNG罐体放置架(22)为桁架式结构平台主体相连接;所述机械甲板(2 )上布置有泥浆池(2a)、水泥罐舱(2b)、机修间(2c )、电工间(2d)、生活污水处理舱(2e )、锅炉舱(2f )、全深艏预压载水舱(2g )、全深海水舱(2 i )、副机舱(2 j )、空舱(2k )、主机舱(2L)、重晶石舱(2m)、泥浆池(2n)、泥浆栗舱(2ο );所述舱底甲板(3)上布置有罐舱单底(3a)、空舱(3b)、燃油舱(3c)、机舱单底(3d)、首棱柱压载水舱(3e)、艏淡水舱(3f)、尾淡水舱(3g)、尾棱柱压载水舱(3h)、钻井水舱(3m);在平台的首端布置着艏部侧推(10)，在平台的尾端布置着尾部推进器(12)。2.根据权利要求1所述的一种自升式多功能海洋平台的工作方式，其特征是: (a)平台工作过程:首先利用艏部侧推(10)和尾部推进器(12)将平台的位置调整至正确的位置，使全深艏预压载水舱(2g)、全深海水舱(2i)、首棱柱压载水舱(3e)和尾棱柱压载水舱(3h)内的压载水排空，将圆柱形粧腿(4)放至海底，通过固粧区(15)、圆柱形粧腿(4)、升降装置和动力系统相互作用使平台主体抬升至水面以上，井架(11)在滑道上移动伸出上层甲板(I)外侧，悬臂梁(5)开始将钻具堆放所(16)内的钻杆通过井架(11)送向海底进行钻井，过程完成后通过吊机(6)安装导管架和生产模块的安装，当在钻井的过程中发现井出问题或钻井后的井需要修理时，通过悬臂梁(5)、井架(11)配合修井机完成修井的任务，在整个站立的过程中舷侧的打粧机(18)进行小型钻探工作，在整个平台工作的过程中生活楼(9)为人员提供衣食住行的场所； (b)能源利用过程:在钻井到一定的程度之后，钻井过程中产生的天然气被平台收集装置收集起来，收集到的天然气经过天然气预处理装置后部分直接用于主机燃烧，其余的通过天然气液化装置(21)进行液化处理后储存在LNG罐体(17)中，LNG罐体(17)内的天然气通过天然气气化装置后部分用于主机(20)燃烧，剩余的通过悬臂梁(5)将LNG罐体(17)吊装至运输船舶(19 )上，然后运输船舶(19)将LNG罐体(17)运送到陆地。
【文档编号】E02B17/00GK105862696SQ201610208431
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】林焰, 董强, 叶超, 蒋晓宁
【申请人】大连理工大学