一种用于海洋钻井平台的气隙补偿系统的制作方法

本发明涉及海洋工程技术领域，具体是一种用于海洋钻井平台的气隙补偿系统。

背景技术：

随着陆地石油资源的消耗殆尽，海上石油开采变得越来越具有工程应用前景，近些年来急速发展的海洋平台作为海上油气资源开采的媒介，扮演着越来越重要的作用，目前，平台上的升降补偿装置专门针对立根设计，防止立根跟随平台运动造成钻压不稳，对于平台受到的波浪载荷作用，特别是砰击作用，还没有一个比较完善的方法，平台在作业过程中为了避免由于波浪造成的砰击作用，对气隙要求极高，一般做法是将主甲板抬高，从而避免波浪与主甲板接触，然而，这种做法不仅没能从根本上解决大尺度波浪对平台的砰击作用，同时抬高了平台重心，降低了稳性，还加大了平台各部分结构的受力及力矩，极大的增加了建造成本。

综上所述，目前的海洋钻井平台存在气隙过大，稳性不够，结构强度要求较高及其导致的建造成本较高的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于海洋钻井平台的气隙补偿系统，以若干个变截面的装置为基础，通过对波浪进行引流作用，将竖直向上运动的波浪转变为水平方向，最后不同相位的波浪与波浪之间相互作用导致湮没的过程，在该装置承受波浪力作用时，将所受到的力传递给弹簧，可以有效的消解运动产生的动态载荷，极大的降低了平台主甲板所受到的波浪作用力，有效的解决了平台受到的波浪砰击问题。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种用于海洋钻井平台的气隙补偿系统，包括

—平台主体，所述平台主体的底部设有平台立柱和平台月池；

—支撑平台，所述支撑平台上设有对应于所述平台立柱的第一开口和所述平台月池的第二开口；

—弹簧系统，所述弹簧系统设置于所述平台主体与所述支撑平台之间；

—气隙补偿装置，所述气隙补偿装置垂直连接于所述支撑平台的底部。

进一步的，所述第一开口和所述第二开口的外形尺寸分别大于所述平台立柱和所述平台月池的外形尺寸。

进一步的，所述弹簧系统包括以阵列方式设置于所述平台主体与所述支撑平台之间的弹簧装置，所述弹簧装置的一端连接于所述平台主体，另一端与所述支撑平台连接。

进一步的，所述弹簧装置与所述平台主体之间连接位置处设有垫片。

进一步的，所述支撑平台的边缘圆角设置。

进一步的，所述气隙补偿装置外形为近似漏斗形，底部剖面面积小于顶部剖面面积，于剖面面积最大的边缘处，切线设置为水平方向。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、气隙减小，立柱变短，并且平台主体受到砰击作用的概率大大降低；

2、重心降低，稳性增加，特别是对于半潜式钻井平台，其稳性问题尤为突出，气隙减小所带来的稳性优化非常明显；

3、结构整体重心下降之后，平台的环境载荷大大优化，进一步优化结构设计；

4、由结构设计带来的高强钢的优化以及局部加强的优化，节省了耗材，降低了建造成本。

附图说明

图1为本发明的一种用于海洋钻井平台的气隙补偿系统的横剖面结构示意图。

图2为本发明一较佳实施例的结构示意图。

图3为图2的仰视示意图。

图4为本发明平台主体、平台立柱和平台月池的仰视示意图。

图5为本发明支撑平台的结构示意图。

图6为图5的剖面示意图。

图7为图6的a-a剖面示意图。

图8为图6的b-b剖面示意图。

图9为图6的c-c剖面示意图。

图10为图6的d-d剖面示意图。

图11为本发明一较佳实施例的气隙补偿装置三维结构示意图。

图中：1、平台主体；11、平台立柱；12、平台月池；2、支撑平台；21、第一开口；22、第二开口；3、弹簧系统；4、气隙补偿装置。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征和达到的效果有进一步的了解和认识，用以较佳实施例和附图配合详细的说明，具体说明如下：

参照图1-11，示出了一种较佳实施例的用于海洋钻井平台的气隙补偿系统，平台柱体1，弹簧系统3以及支撑平台2呈垂向布置，弹簧系统3包含多个弹簧装置，弹簧装置具有较小的劲度系数，保证能够吸收较多的波浪能量，从而减轻波浪对平台主体1的作用。

具体的，较佳实施例中支撑平台2横截面形状为对称结构，且支撑平台2横截面的开口设置，是按照四根平台立柱11和平台月池12开口对应位置进行的，其中，支撑平台2的第一开口21和第二开口22尺寸均比平台立柱11和平台月池12对应的尺寸稍大，一方面可以保证支撑平台2与平台主体1之间可以有较为充足的相对运动，不会产生较大的摩擦力，从而传递波浪作用力给平台主体1；另外一方面，较大的余量可以允许支撑平台2随着波浪出现水平偏移，在消解波浪垂向作用力的同时，还能消解由于波浪传播过程中造成的水平作用力，在支撑平台2外缘设有倒圆，可以避免由于波浪作用造成的局部应力集中。

此外，较佳实施例中弹簧系统3的弹簧装置的高度方向为垂直于水面的方向，支撑平台2的上端且沿支撑平台2的高度方向连接有阵列形式排列的弹簧装置，弹簧系统3的弹簧装置上端连接于平台主体1的底端。

具体的，较佳实施例中平台主体1下均匀布置有弹簧装置，弹簧装置下连接有支撑平台2，且支撑平台2与平台主体1为活动连接，支撑平台2可受到波浪作用力而上下摆动，与此同时可以保证平台主体不受到波浪作用的影响，在支撑平台2的活动范围内，弹簧系统3可以吸收由支撑平台2传递的波浪作用力，保证了平台主体1不受到波浪的作用。

另外，较佳实施例中支撑平台2底部连接有若干气隙补偿装置4，且每对气隙补偿装置4均对称设置，气隙补偿装置4的尺寸根据平台局部结构而变化，并且适应于平台主体1形状，在某些尺寸较小的位置可以不用设置，因为对于这类结构较小的位置，承受波浪作用的范围有限，同时被波浪作用的概率也较其他区域要低，在气隙补偿装置4对波浪进行引流之后，基本上可以达到在某些位置的支撑平台2不受到波浪作用，气隙补偿装置4在布置上最大程度上覆盖平台主体1，具体布置如截面a-a,b-b,c-c,d-d所示。

更加具体的，较佳实施例中气隙补偿装置4外形为近似漏斗形，如图11所示，底部较小，从下往上横截面逐渐增大，并且增大越来越明显，在气隙补偿装置4承受波浪作用的过程中，底部横截面承受底部砰击作用，引流的侧面承受外飘砰击作用，由于底部砰击往往比外飘砰击要大一个数量级，因此气隙补偿装置4外形结构对于砰击的优化是非常明显的，并且通过其本身的对称性，在对称布置的气隙补偿装置4同时受到波浪作用的情况下，会产生速度相等，方向相反的两条射流，相互作用之后波浪作用消失，其中，气隙补偿装置4在引流终点处，即横截面最大的射流出口处，切线为水平方向，保证波浪在射出的时候，方向为水平方向，避免波浪持续向上运动，对支撑平台2甚至平台主体1造成直接的底部砰击作用。

此外，本较佳实施例提供的用于海洋钻井平台的气隙补偿系统，包括通过弹簧系统3连接的平台主体1与支撑平台2，弹簧的作用一方面可以吸收波浪作用支撑平台2过程中传递给支撑平台2的能量，另一方面还可以充当运动阻尼，在承受较大波浪作用的过程中，支撑平台2运动幅度较大，由于支撑平台2结构较轻，因此附加质量较小，受到波浪作用产生的升沉，横摇运动效果明显，此时弹簧的设置可以在波浪传播过程中可以吸收某个相位区间的波浪能量，一定程度上减轻运动幅度，在支撑平台2下方设置有若干气隙补偿装置4，该装置可以调节波浪的运动，实现波浪能量的相互抵消，实现了砰击的优化，从而补偿了气隙所对应的性能。

最后需要说明的是：以上各实施例仅用于对本发明的技术方案作进一步的详细说明，而非用以对其限制；本领域的技术人员应该了解，其依然可以对本发明的各实施例描述的技术方案的技术特征进行修改或者润色；而这些修改或者润色并不使本发明的技术方案的本质脱离各实施例技术方案的精神和范围。