半潜式平台悬链式系泊系统及其安装方法与流程

本发明涉及半潜式平台系泊系统，具体而言，尤其涉及一种新型半潜式平台悬链式系泊系统及其安装方法。

背景技术：

随着人类对油气能源需求的日益增加，占全球石油资源总量34％的海洋石油资源将成油气资源开发的主战场。随着油气装备制造业的发展进步，海洋油气资源勘探和幵发的水深不断增加，海洋油气开发经历了从浅水到深水以至超深水的发展历程。

半潜式钻井平台抗风浪能力强，装载量大，适应的水深范围广，有良好的运动性能，能适应较恶劣的海况条件，是近些年来发展最迅速的移动式钻井平台，广泛应用于海洋油气资源的钻采。

系泊系统用于维持半潜式钻井平台的正常作业及保护立管及水下相关设备不被损坏，其中传统的悬链式系泊系统采用重量大的锚链或钢缆，通过悬链线自重与几何变形提供使平台维持原位的回复力。

当平台工作水深进一步增大后，水中钢缆或锚链变长，自重增加，材料用量多，相应的造价变得很高且不经济；导缆孔处缆绳与铅垂线夹角逐渐减小，作用在平台上的垂向载荷随之增大，影响平台可变载荷和作业能力；系泊水平刚度却随水深增加而变小，锚泊的有效性越来越差。

技术实现要素：

根据上述提出传统悬链式系泊系统当平台工作水深进一步增大后，水中钢缆或锚链变长，自重增加，材料用量多，相应的造价变得很高且不经济；导缆孔处缆绳与铅垂线夹角逐渐减小，作用在平台上的垂向载荷随之增大，影响平台可变载荷和作业能力；系泊水平刚度却随水深增加而变小，锚泊的有效性越来越差的技术问题，而提供一种半潜式平台悬链式系泊系统及其安装方法。本发明主要利用中段为聚酯缆的新型复合系泊缆连接平台与锚固基础，质量更轻，对平台垂向负荷更小，从而增加了平台有效载荷，能提供较大的水平回复力，系统锚泊性能更好，并且成本更低，经济性好。

本发明采用的技术手段如下：

一种半潜式平台悬链式系泊系统，包括：半潜式平台，所述半潜式平台上设置有至少一个复合系泊缆，所述复合系泊缆底部设置有用于作为系泊基础的拖曳嵌埋式锚；所述复合系泊缆为呈悬链线状的三段式复合系泊缆，包括上端锚链、中段聚酯缆和底端锚链；所述上端锚链、中段聚酯缆和底端锚链从上至下依次连接，其中浮力球ⅰ设置于所述中段聚酯缆和底端锚链的连接端。

进一步地，所述上端锚链和中段聚酯缆通过链绳接头ⅰ连接固定，所述中段聚酯缆底端、底端锚链顶部和浮力球ⅰ通过链绳接头ⅱ连接固定。

进一步地，所述拖曳嵌埋式锚全部或部分被埋入海底，所述复合系泊缆底端锚链的尾端始终平铺在海床上。

进一步地，所述拖曳嵌埋式锚尾端设置有尾缆，所述尾缆上设置有浮力球ⅱ。

进一步地，所述半潜式平台外壁上设置有导缆器，所述半潜式平台的甲板上设置有系泊绞车，所述复合系泊缆上端安装于所述导缆器上。

进一步地，所述半潜式平台上设置有四组系泊系统，相对所述半潜式平台在四角对称布置；每组系泊系统设置有2或3根所述复合系泊缆。

一种上述半潜式平台悬链式系泊系统的安装方法，包括以下步骤：

s1、抛锚船携带复合系泊缆中的中段聚酯缆、底端锚链，以及拖曳嵌埋式锚、尾缆、浮力球ⅰ、浮力球ⅱ和浮力球ⅲ，到达指定海域；在半潜式平台就位前，完成复合系泊缆中的中段聚酯缆及以下的抛锚工作，半潜式平台就位后，将中段聚酯缆上端同所述半潜式平台上的上端锚链连接。

s2、系泊绞车通过拖拉复合系泊缆从而使其具有所需的三段式线状悬链形状，复合系泊缆上的预紧力通过平台上的系泊绞车所确立；当半潜式平台在非正常环境载荷情况下发生运动时，复合系泊缆上的张力随着悬链的几何形状改变和轴向弹性变形而变化，为平台提供一个使其始终保持原位的回复力，平台位移越大，所提供的系泊力越大。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、复合系泊缆中的聚酯缆段自重较小，水中接近自浮，可以减轻系泊系统重量，提高系泊水平回复力，提高平台的有效载荷，锚泊性能优于传统系泊缆，更能适应海洋平台的深海锚泊。

2、成本低，相同破断强度的聚酯缆价格远小于钢缆，在超深水中系泊系统的经济性更好。

3、采用聚酯缆的系泊缆强度更高，疲劳寿命长，耐腐蚀性能好，增加了系泊系统的寿命与工作可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明半潜式平台悬链式系泊系统的结构示意图。

图2为本发明半潜式平台悬链式系泊系统的系泊缆，锚的布置图。

图3为本发明中拖曳嵌埋式锚的安装示意图。

图4为本发明中预抛锚完成后的系泊缆，锚的状态图。

图5为本发明中抛锚船工作完毕后的平台与锚的连接图。

其中：1、半潜式平台，2、系泊绞车，3、导缆器，4、链绳接头ⅰ，5、链绳接头ⅱ，6、浮力球ⅰ，7、拖曳嵌埋式锚，8、浮力球ⅱ，9、上端锚链，10、中段聚酯缆，11、底端锚链，12、系泊缆ⅰ，13、系泊缆ⅱ，14、系泊缆ⅲ，15、系泊缆ⅳ，16、系泊缆ⅴ，17、系泊缆ⅵ，18、系泊缆ⅶ，19、系泊缆ⅷ，20、尾缆，21、抛锚船(ahv)，22、浮力球ⅲ。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种半潜式平台悬链式系泊系统，各系泊缆与锚对称布置且结构相同，此处仅说明其中一处结构形式，其余可参照此处。

如图所示，本发明提供了一种半潜式平台悬链式系泊系统，包括：半潜式平台1，所述半潜式平台1上设置有至少一个复合系泊缆，所述复合系泊缆底部设置有用于作为系泊基础的拖曳嵌埋式锚7；所述复合系泊缆为呈悬链线状的三段式复合系泊缆(锚链—聚酯缆—锚链)，包括上端锚链9、中段聚酯缆10和底端锚链11；所述上端锚链9、中段聚酯缆10和底端锚链11从上至下依次连接，其中浮力球ⅰ6设置于所述中段聚酯缆10和底端锚链11的连接端。

所述的浮力球ⅰ6安装在中段聚酯缆10与底端锚链11连接处，使聚酯缆10远离海底，防止聚酯缆触碰海底，避免聚酯缆磨损和进沙，延长使用寿命。

所述上端锚链9和中段聚酯缆10通过链绳接头ⅰ4连接固定，所述中段聚酯缆10底端、底端锚链11顶部和浮力球ⅰ6通过链绳接头ⅱ5连接固定。

所述拖曳嵌埋式锚7全部或部分被埋入海底，主要靠锚的前部与土壤的摩擦力抵抗外力。所述复合系泊缆底端锚链11的尾端始终平铺在海床上。所述的底端锚链11始终有一部分平铺在海床上，抵抗海床上的磨损，同时使拖曳锚7始终只受到水平力作用，防止走锚。

所述拖曳嵌埋式锚7尾端设置有尾缆20，所述尾缆20上设置有浮力球ⅱ8。所述的拖曳嵌埋式锚7后部附加了一段尾缆20，帮助控制拖曳嵌埋式锚7在海床的方位；所述的尾缆20上连接着一个浮力球ⅱ8，用于标识拖曳嵌埋式锚7的位置与方位。

所述半潜式平台1外壁上设置有导缆器3，所述半潜式平台1的甲板上设置有系泊绞车2，所述复合系泊缆上端安装于所述导缆器3上。所述的上端锚链9与导链器3相连，抵抗导缆孔处磨损，保护不耐磨的聚酯缆10。

所述半潜式平台1上设置有四组系泊系统，相对所述半潜式平台1在四角对称布置；每组系泊系统设置有2或3根所述复合系泊缆。

优选的，对于首向和侧向暴露面积近似相同的半潜式平台1，其上作用的环境力在各个方向差别不大，所述系泊缆，锚分为四组对称布置，每组2根，系泊缆ⅰ12与系泊缆ⅱ13为第一组，系泊缆ⅲ14与系泊缆ⅳ15为第二组，系泊缆ⅴ16与系泊缆ⅵ17为第三组，系泊缆ⅶ18与系泊缆ⅷ19为第四组。

本发明采用中段为聚酯缆的新型复合系泊缆，质量更轻，使平台有效载荷增大，平台所需设计浮力减小，能提供较大的水平回复力，减小了平台的水平位移，系泊缆的强度更高，疲劳寿命长，耐腐蚀性能好，增加了系泊系统的寿命与可靠性，并且成本更低，经济性好。

一种上述半潜式平台悬链式系泊系统的安装方法，包括以下步骤：

s1、抛锚船21携带复合系泊缆中的中段聚酯缆10、底端锚链11，以及拖曳嵌埋式锚7、尾缆20、浮力球ⅰ6、浮力球ⅱ8和浮力球ⅲ22，到达指定海域；将拖曳嵌埋式锚7缓慢下放至海床表面，锚上的附加尾缆20先下沉接触到海床，当拖曳嵌埋式锚7完全沉入海床，通过浮力球ⅱ8来标识拖曳嵌埋式锚7的位置和方向；然后抛锚船21向远离拖曳锚7的方向运动，使拖曳锚7逐渐嵌入海床。

在半潜式平台1就位前，完成复合系泊缆中的中段聚酯缆10及以下的抛锚工作，抛锚船21将底端锚链11，中段聚酯缆10和拖曳嵌埋式锚7抛好，在中段聚酯缆10下端连接浮力球ⅰ6，防止与海底接触磨损，在上端连接浮力球ⅲ22起到定位作用，方便安装；半潜式平台1就位后，抛锚船21将中段聚酯缆10上端同所述半潜式平台1上的上端锚链9连接，同时去除浮力球ⅲ22。

s2、系泊绞车2通过拖拉复合系泊缆从而使其具有所需的三段式线状悬链形状，复合系泊缆上的预紧力通过平台上的系泊绞车2所确立；

当半潜式平台1在非正常环境载荷情况下发生运动时，复合系泊缆上的张力随着悬链的几何形状改变和轴向弹性变形而变化，为平台提供一个使其始终保持原位的回复力，平台位移越大，所提供的系泊力越大。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。