专利名称：一种ddms深吃水立柱平台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海洋工程及船舶工程技术领域，涉及一种DDMS (De印Draft Multi-Spars)深吃水立柱平台，适用于深海海域的油气钻探与生产。
背景技术：
目前，世界上的深水平台的主要类型有半潜式SEMI、张力腿TLP和Spar。 半潜式平台经过几十年的发展在设计与建造技术上己经比较成熟，目前己有超 过90座平台用于深水钻井。但半潜式平台的运动性能不及张力腿与Spar平台， 不支持干式采油树系统。半潜式平台吃水较浅，重心在浮心之上，极端海况下 的稳定性问题不能忽略。
张力腿平台借助张力键与海底基础相连，垂荡响应极小，但平台造价对设 计水深敏感，目前张力腿平台水深记录为1425m。此外垂向高频的振荡对张力键 产生的疲劳问题比较突出。
Spar平台近年来在墨西哥湾依靠其良好的运动性能，得到了众多石油公司 和海洋工程技术公司的青睐。1997年第一座Spar平台N印tune下水，作为第一 代Spar平台，仅建造了 3座就被第二代Truss Spar取代。Truss Spar用空间 桁架结构代替了 Classic Spar的刚制外壳作为主体中段并使用垂荡板增加附加 水质量并提供粘滞阻尼，改良了平台水动力特性，虽然吃水相对较浅，但同样 具有良好的运动性能。相比第一代Classic Spar， Truss Spar虽然丧失了储油 功能，但降低了钢材用量，因而降低了建造费用。2004年第三代多柱式平台Cell Spar诞生，较低的建造难度和造价是其最大的优点，但有效荷载受到限制。虽 然Spar平台具有良好的稳定性和运动性能等优点，但建造难度较大，平台上体空间狭窄，有效使用面积较小，主体涡激振动明显等方面的不足也引起了人们
的重视。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种新型的深吃水立柱平台，该平台 能够显著降低平台的建造成本和建造难度，其水动力性能得到了提高且具有良 好的运动性能。
本实用新型的技术方案如下
DDMS型深吃水立柱平台由4个深吃水的立柱spars (硬舱)、 一个中央井立
柱spar、垂荡板、横向浮桥、软舱、系泊系统、立管系统(软舱)以及平台上
体等主要部分构成。
4个深吃水的立柱布置在平台横截面的4个角点上，主要为平台提供浮力。 中央井立柱位于横截面中心，直径比4个深吃水的立柱稍大，作为中央井
并在底部向海水开放，使立管从中穿过，有效地保护立管，减小波浪与海流对
立管冲击。
DDMS平台采用顶部张紧式立管系统，并利用连接在立管顶部的浮桶提供所 需的张力。
DDMS软舱位于硬舱立柱的底部与硬舱相隔一定距离，其中充满高密度液体 或金属，使平台重心位置(CG)位于浮心位置(CB)之下；在极端环境下，平 台也因此具有良好的稳定性。
硬舱与软舱通过4根小直径的立柱连接。在硬舱吃水部位配置三块水平垂 荡板，连接4个深吃水的立柱和一个中央井，向平台提供总体侧向刚度，并有 效改良平台的水动力性能。每一层垂荡板由4块三角形子板组成，由四根水平 45度安置的横撑隔开，横撑连接角点和中央井立柱。在硬舱的底部安装水平浮桥， 一方面连接平台4个深吃水的立柱，还可以作为可变压载舱用以调整平台 的重心位置，避免偏心。在硬舱顶部设置了 K型梁连接各个立柱，进一步增加 平台主体的整体侧向刚度。
DDMS平台使用系泊系统约束水平方向位移，系泊索一端安装在平台甲板上 另一端在海底固定。平台上体采用双层的桁架结构，由钻井塔及设备、人员宿 舍、直升机平台、生产车间和动力车间等部分组成。
DDMS深吃水立柱平台的设计是一个交互式的过程，包括平台功能与设计要 求、主体尺寸估计、平台重量与甲板布置、平台压载舱和硬舱设计、空舱排水 量、锚泊系统、立管设计、荷载施加、设计计算、平台稳定性验算和平台响应 验算等方面。
本实用新型深吃水立柱平台DDMS具有以下优点
1、 硬舱由直径相对较小的立柱组成，平台的建造难度与成本较低；平台硬 舱各部分可在就近船坞生产并安装，节省了一定的平台运输费用。
2、 封闭的中央井结构使穿过其中的立管得到保护，免受波浪或海流的冲击;
3、 多柱的硬舱配置方案使DDMS平台具有更大的上体使用空间，获得了更 大的整体设计弹性；
4、 垂荡板结构提供了大量的附加水质量，并能够激起一定的粘滞阻尼，水 动力性能得到提高，具有良好的运动性能特别是垂荡响应。
5、 支持干式采油树的使用，进一步降低油气开采成本；
6、 适用于多种不同的海域及海况条件。
7、 多柱式的硬舱配置方案能够通过扰乱漩涡的脱落降低涡激振动VIV效应。
图1为本实用新型的总体结构示意图。图2为本实用新型的平台上体布置示意图。
图3为本实用新型的总体结构示意图1_1剖面图。
图4为本实用新型的总体结构示意图2 — 2剖面图。 图5为本实用新型的系泊系统示意图。 图6为本实用新型的立管系统示意图。
图中l平台上体；2K型梁；3深吃水立柱；4中央井立柱；5垂荡板； 6横向浮桥；7软舱；8系泊系统；9立管系统。 101直升机平台；102人员膳宿；103控制车间；105钻井塔；
104钻井模块106动力供应模块；107平台生产车间；108起重机。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施例。
本实用新型深吃水立柱式平台由平台上体1、 K型梁2、深吃水立柱spars3、 中央井spar4、垂荡板5、横向浮桥6、软舱7、系泊系统8、立管系统9组成。
所述的平台上体1采用双层桁架结构，利于通风，对设备安全运行有利。 直升机平台IOI、人员膳宿102、控制车间103位于平台前端。钻井塔105在甲 板中心，中央井之上。钻井模块104位于甲板左舷仅靠钻井塔，平台动力供应 模块106例如涡轮发电机，位于甲板右舷。平台生产车间107位于甲板尾部。 两座起重机108分别位于甲板的左舷和右舷。
所述的K型梁2的水平横梁连接深吃水的立柱(3)和中央井立柱(4)， 45 度斜梁一端与深吃水的立柱或中央井，另一端与水平横梁连接。
所述的深吃水立柱布置在平台主体的4个角点，每一个立柱由若干小舱室 构成，其中充满空气，主要功能是为平台提供浮力。
所述的中央井立柱4长度与硬舱相同，直径更大。中央井为中空结构，底部向海水幵放，立管从中穿过直到海底井口。 D匿S平台也支持液压式立管的使 用，平台业主可根据实际情况决定是否安装封闭的中央井。
所述的垂荡板5由三角型子板502与水平45度横撑501组成。横撑501用 于连接深吃水立柱3和中央井立柱4，增大整体结构刚度。垂荡板为水平面积很 大的薄板，平台竖向运动时，法向方向能够激起较大附加水质量，同时尖锐的 平板边界提供了一定的粘滞阻尼，调整DDMS平台的垂荡自然周期调整到特征波 浪周期之上，避免共振产生较大的响应。
所述的横向浮桥6在底部连接深吃水立柱3，同时设置了水平45度横撑601 。 横向浮桥同时也作为可变压载舱以调整平台的重心位置，避免偏心。
所述的软舱7位于平台最底部，通过小直径圆柱与平台深吃水立柱3连接。 软舱提供大量压载，其中充满了高密度液体或金属。
所述的系泊系统8用于约束平台水平位移。系泊索由链一缆一链结构组成， 一端安装在平台甲板上另一端在海底固定，导缆器的位置与平台重心的竖向位 置一致，可避免锚缆在平台转动时产生不良附加弯矩。DDMS平台采用12根系泊 索，编号为801 812，分成4组，对称布置硬舱上。每组系泊索之间呈90度， 每一组中的3根系泊索分别呈5度的方向角。DDMS平台为浮体顺应式结构，因 此系泊系统提供的纵荡回复力较小，其自然周期通常在150 350s之间。
所述的立管系统9由1根钻井立管901和8根生产立管902组成。立管的 数量直接决定中央井立柱4的尺寸。所有立管均为顶部张紧式，由浮力桶提供 张力。
权利要求1、一种DDMS深吃水立柱平台，包括4个深吃水立柱(3)、一个中央井立柱(4)、垂荡板(5)、横向浮桥(6)、软舱(7)、系泊系统(8)、立管系统(9)以及平台上体(1)，其特征在于4个深吃水立柱(3)位于平台横截面的4个角点，中央井立柱(4)位于横截面中心，K型梁(2)位于深吃水立柱(3)顶部连接深吃水立柱(3)和中央井立柱(4)，垂荡板(5)与深吃水立柱(3)直接集成，水平安装在深吃水立柱(3)上，横向浮桥(6)在深吃水立柱(3)底部连接深吃水立柱(3)，平台底部配置大体积的软舱(7)并充满压载物。
2、 根据权利要求1所述的一种DDMS深吃水立柱平台，其特征还在于中央 井立柱(4)位于横截面中心，其底部向海水开放，立管从中穿过。
3、 根据权利要求1所述的一种DDMS深吃水立柱平台，其特征还在于K型 梁(2)的水平横梁连接深吃水立柱(3)和中央井立柱(4)， 45度斜梁一端与 深吃水立柱(3)或中央井立柱(4)，另一端与K型梁(2)的水平横梁连接。
4、 根据权利要求1所述的一种DDMS深吃水立柱平台，其特征还在于每一 层垂荡板(5)由三角型子板(502)与水平45度横撑(501)组成；垂荡板(5) 直接集成在深吃水立柱(3)上。
5、 根据权利要求1所述的一种DDMS深吃水立柱平台，其特征还在于软舱 (7)位于平台最底部，与深吃水立柱(3)底部有距离，通过直径小于深吃水立柱(3)的立柱并与深吃水的立柱(3)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种DDMS深吃水立柱平台，属于海洋工程及船舶工程技术领域，适用于深海海域的油气钻探与生产。其特征是平台由4个深吃水的立柱、一个中央井立柱、垂荡板、横向浮桥、软舱、系泊系统、立管系统以及平台上体组成，4个深吃水的立柱位于平台横截面的4个角点，中央井立柱位于横截面中心，K型梁位于硬舱顶部连接立柱和中央井，垂荡板与平台硬舱直接集成，水平安装在立柱上，横向浮桥在硬舱底部连接各立柱，平台底部配置大体积的软舱并充满压载物。本实用新型的有益效果是平台的建造难度与成本较低；中央井结构使立管得到保护；更大的整体设计弹性及平台上体使用空间；水动力性能得到提高，具有良好的运动性能；支持干式采油树的使用；适用于多种不同的海域及海况条件。
文档编号B63B35/44GK201347192SQ20092001037
公开日2009年11月18日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者李彬彬, 欧进萍 申请人:大连理工大学