專利名稱：海上建筑物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海上建筑物。
海上油氣田的開發(fā)促進了用于支撐鉆井、采油和承載設備的建筑物的設計。能源價格的波動導致了對盡可能完善的海上建筑物的需求。
對大型的甲板載荷而言，重力平臺或有多個支撐柱的鋼導管架已被用作經(jīng)濟的底層結構。然而，對相當輕的甲板載荷而言，現(xiàn)已證明用穿入海面的單根柱所構成的底層結構是很吸引人的。這種單柱底層結構已被計劃用于開發(fā)南北海和澳大利亞近海的油氣田。
就單柱底層結構而言，大部分的重量和成本都在于柱本身，因為這種柱不得不承受所有施加于甲板上的力。為了減小柱中的彎曲應力，需要將柱的無用長度縮到最小。
在初次安裝(及尚未固定到海底)時，為了使建筑物具有海底穩(wěn)定性，可適當?shù)卦诤５自O置一三角形基座，并且在此基座上放一三腳支撐架。
在此之前，已提出了三腳支撐塔建筑物，其中，柱是由固定在海底地層上的隔離的三條支腿來支撐的。這種建筑物已在英國專利說明書2，116，237中揭示。然而，這種結構存在缺點，即要求柱從海底延伸到甲板的整個高度，并需要將支撐構件固定在海底地層上。
通常海底油氣田的開采是采用固定的鉆井/采油平臺將油和氣通過海底進油管而輸送到岸上碼頭，該平臺可支撐用于局部地處理油或氣設備，因此，油或氣可通過海底油管而泵運。
為了開采遠距離的較小的海底貯油層，由于提供從貯層位置一直到岸上碼頭的輸油管道是不經(jīng)濟的。在這些情形下，可采用浮船(例往返油槽船)將油輸送到碼頭。
在將原油從海底油井(和/或海底貯油層)泵吸到用以將油輸送到岸上碼頭的浮船中時，原油流過海浪影響的區(qū)域時會發(fā)生一個問題。該問題的產(chǎn)生是由于將油從海底油井通過海浪影響區(qū)域轉運到浮船中所使用的任何設備都將受到由于風、海浪、潮流和潮汐影響而形成的力的作用。
該設備必須設計成能抵御這些環(huán)境壓力造成的“非常事件”。這些事件可能包括一百年一遇的大浪和反常的12級以上的颶風。設計一個抵御這些非常事件的轉運系統(tǒng)是一項復雜的任務，因為將油運到岸上的浮船基本上是“風向標”或頂風頭。因此，在一海底固定點上，石油必須通過可經(jīng)受非常事件的足夠牢固的設備而轉運，并且也具有將浮船作為“風向標”的能力。
包括這種設備的裝置必須外加地保護“立管”或多根立管不因船的碰撞而損壞。(“立管”這個詞在近海工業(yè)中有特別的含義并表示一油管將油從海底經(jīng)過海浪影響區(qū)域而送達海面之上。)自此為至，已知浮船用于裝載來自大型裝載浮筒或具有柔性立管或連接的輸送管線的鉸接柱的海上石油。(用于裝載來自浮筒的石油的裝置揭示在專利說明書U.K，2，250，253中)。以往浮筒和柱兩者由于離開它們的預定位置而損壞，結果造成設備的損失和相應的產(chǎn)品損失。
目前已提出制造一帶有轉體的固定塔狀建筑物，其中，負載臂安裝在轉體頂部。該固定的塔狀建筑物必須是一比負載浮筒或鉸接柱大的構件。為了構成一經(jīng)濟的裝備，已證明簡化固定塔狀建筑物的設計以使它僅包括數(shù)量最小的必要構件是可行的。
一已知的提議包括一塔狀建筑物，它具有一根中心柱，三條支腿以及一用樁錨固到海底的基底構件。支腿都在其上端固定到一套上，中心柱穿過套并固定地連接到此套上。中心柱從海底延伸到一在特定位置所預期到的非常事件的最強烈的海浪的高度之上的位置(這樣的一種塔狀建筑物已揭示在英國專利說明書2，136，860中)。
這種已知的建議具有缺點，即一立管不是必須固定到中心柱的外側，就是必須在中心柱的根部繞過一小半徑轉角，這樣它才能在穿過柱的范圍內(nèi)的海浪影響區(qū)域向上移動。
在第一種情況下，如果立管被固定到柱的外側則將受到船的沖擊。在第二種情況下，將油管繞過柱根部的小半徑轉角使情況更復雜。因此，一向下延伸到海底的中心柱是不適宜接納立管(或J形管)的。
本發(fā)明提供一種具有一中心柱的海上建筑物(例一海上承載塔)，當該建筑物安裝在海上時，中心柱是設置成垂直向上延伸的，且其中至少有三只用來擱靠到海底的基腳以及至少三條從相應基腳向上及向內(nèi)延伸到一頂端的支腿，當建筑物被安裝在海上時，支腿頂端低于海浪影響區(qū)域，支腿的頂端支撐在柱高的中間點上，并且柱的底端通過從基腳和頂端之間的位置上延伸的至少有三條支腿的聯(lián)結(拉緊)而被穩(wěn)定，這樣柱的底端就被支撐在一遠離海底的位置上。
較具體地，本發(fā)明提供一包括一三角架的海上建筑物，該三角架具有倚靠在海底的三只基腳和從其相應基腳向上并向內(nèi)延伸到一頂端的三條支腿，當建筑物安裝在海上時，該頂端低于海浪影響區(qū)域;成對的相鄰支腿間的X形拉條，各個拉條具有兩個連接到相鄰基腳的較長的下臂和兩個連接到支腿的基腳和頂端之間的位置上的較短的上臂，其中，X形拉條的上端把在相鄰支腿間延伸的周向水平部件和從相應支腿延伸到一中點的徑向水平部件聯(lián)結(拉緊)在一起;其中，中心柱從中心點通過支腿頂端向上延伸。
較佳的，當建筑物安裝在海上時，中心柱延伸到高于海浪影響區(qū)域的位置。
較佳的，周向和徑向水平部件與支腿約在沿支腿長度的中點處連接。
較佳的，適合于用打樁的方式將基腳固定到海底。
本發(fā)明還提供了一種形成一承載塔部分的海上建筑物;并具有一安裝在中心柱頂部的轉體組件，一安裝在轉體組件上的負載臂，以及提供至少一根立管或J形管，該立管或J形管引導來自海底上的油管且穿過中心柱而到達轉體組件和負載臂，這樣使浮船可接收來自油管的石油。
在這種形態(tài)下，較佳的，中心柱的底端與海底隔開一比立管或J形管的彎曲半徑略大的距離，立管或J形管與海底油管連接且穿過柱的內(nèi)部連接到轉體組件和負載臂上。
現(xiàn)通過結合附圖的例子來描述本發(fā)明一具體實施例，其中

圖1是一海上承載塔的側視圖;
圖2是構成該塔的底部的基座和中心柱的較詳細的側視圖;
圖3至6是沿圖2中水平線Ⅲ-Ⅵ的平面圖;
圖7是中心柱和基座的側視圖，表示與該基座和柱有關的立管和J形管的結構;
圖1表示一包括三角基座部的海上承載塔，該三角基座部具有三條支撐一中心柱的支腿，該中心柱安裝有一承載組件。
該海上建筑物有三只用于擱靠到海底上的基腳10，以及三條從其基腳向上并向內(nèi)延伸到一項端12的鋼制管狀支腿11。當將該建筑物安裝到海上時，例如通過樁套15將樁14打入，使支腿頂端12低于海浪影響區(qū)域。
現(xiàn)參見圖2至6，它表示了用于中心柱的支撐設置的詳細結構，圖2是該建筑物的一詳細的側視圖。圖2中用羅馬數(shù)字Ⅲ至Ⅵ示出的線代表升出海底的高度，圖3至6提供了平面視圖。
X形拉條(總的用16標出)設置在由相鄰支腿11所限定的各個平面上。因此有三個直接指向頂端12的傾斜的X形支撐底板。各個底板有兩個連接到相鄰基腳10上的下臂17，以及與大約位于基腳10和頂端12中間的支腿上的點19處連接的兩條上臂18。點19把在相鄰支腿(從圖5中清楚可見)間延伸的周向水平部件21和把從各個支腿延伸到一中心點(或節(jié)點)23的徑向水平部件22拉緊在一起。部件21和22構成一水平的平面拉條層。
所有傾斜壁(17和18)及水平部件(21和22)都由直徑較小的鋼管制成，并焊到支腿11上和適當?shù)鼗ハ嗪冈谝黄稹?br> 一直徑相當大的空心鋼柱24從節(jié)點23，經(jīng)過頂端12穿過海平面25向上延伸到達一甲板支座或轉體座26(它附有一轉體組件27，其具體結構和本發(fā)明無關)。柱24的中段部分穿過海面，這樣僅有單根柱阻止經(jīng)過塔的海浪通道。這種情況下，作用于塔上的海浪負荷最小。支腿11的上端支撐著在頂端12的柱24，該頂端12位于節(jié)點23和海平面間高度的一半位置。與節(jié)點23匯合的徑向部件22使柱24的底端位置高出海底一較長的距離。
轉體組件27位于轉體座26的頂部，并支撐著帶油管的負荷臂28。使用時，一往復式油槽船(未示)可接納來自油管的油而輸送到岸上的卸油碼頭。
所示出的結構具有特別的優(yōu)點，在于在支腿之間的傾斜的X形拉條16和水平拉條21/22構成了一用于柱24下端的在結構上的有效支撐。這種結構不需要全長(即從海底到塔的距離)的柱，因為柱中的彎曲應力可作用在頂端12和部件21/22的平面內(nèi)。此外，該建筑物不需位于海底地層上的平面拉條，這樣基腳10可獨立地依靠在海底上。
圖7是一基本上對應于圖2的視圖，表示一立管29和J形管31沿靠近海底的高度上進入并轉過一適當?shù)慕嵌纫酝ㄈ胛挥诮?jīng)向部件22高度上的中心柱24的下端。
通過將柱24的下端適當?shù)卦O置在海底上方，立管和J形管能采用一適當?shù)那拾霃揭灾苯酉蛏洗┤胫行闹鶅?nèi)部到達轉體座26，轉體組件27和負荷臂28。
權利要求
1.一種具有一中心柱的海上建筑物(例一海上承載塔)，當該建筑物安裝在海上時，該中心柱是設置成垂直向上延伸的，且其中至少有三只用來擱靠到海底的基腳以及至少三條從相應基腳向上及向內(nèi)延伸到一頂端的支腿，當建筑物被安裝在海上時，支腿頂端低于海浪影響區(qū)域，支腿的頂端支撐在柱子中間點上，并且柱的底端通過從基腳和頂端之間的位置上延伸的至少三條支腿的拉緊而被穩(wěn)定，這樣，柱的底端就被支撐在一遠離海底的位置上。
2.如權利要求1所述的海上建筑物包括一三角架的海上建筑物，該三角架具有用于支撐在海底的三只基腳和從其相應基腳向上并向內(nèi)延伸到一頂端的三條支腿，當建筑物安裝在海上時，該頂端低于海浪影響區(qū)域;和成對的相鄰支腿間的X形拉條，各個拉條具有兩個連接到相鄰基腳的較長的下臂和兩個連接到支腿的基腳和頂端之間的位置上的較短的上臂，其中，X形拉條的上端把在相鄰支腿間延伸的周向水平的部件和從相應支腿延伸到一中點的徑向水平部件捆在一起，其中，中心柱從中心點通過支腿頂端向上延伸。
3.如權利要求2所述的海上建筑物，其中，當建筑物安裝在海上時，所述柱延伸到高于海浪影響區(qū)域的位置。
4.如權利要求2或3所述的海上建筑物，其中，周向和徑向水平部件與支腿約在沿支腿的長度中點處連接。
5.如權利要求2至4中任何一項所述的海上建筑物，其中所述基腳適合于用打樁方式將基腳固定到海底。
6.如前述權利要求中任何一項所述的具有形成承載塔部分的海上建筑物;它具有一安裝在中心柱頂部的轉體組件，一安裝在轉體組件上的負荷臂，以及提供至少一根高管或J形管，該立管或J形管31導來自海底上的油管且穿過中心柱而到達轉體組件和負載臂，這樣使浮船可接收來自油管的石油。
7.如權利要求6所述的海上建筑物，其中，所述中心樁的底端與海底隔開一比立管或J形管的彎曲半徑略大的距離，該立管或J形管與海底油管連接且穿過樁的內(nèi)部連接到轉體組件和負荷臂上。
全文摘要
一種具有一中心柱的海上建筑物(例一海上承載塔)，當該建筑物安裝在海上時該中心柱是設置成垂直向上延伸的，且其中至少有三只用來擱靠到海底的基腳以及至少三條從相應基腳向上及向內(nèi)延伸到一頂端的支腿，當建筑物被安裝在海上時，支腿頂端低于海浪影響區(qū)域，支腿的頂端支撐在柱高中間點上，并且柱的底端通過從基腳和頂端之間的位置上延伸的至少三條腿的拉緊而被穩(wěn)定，這樣柱的底端就被支撐在一遠離海底的位置上。
文檔編號E02B17/02GK1079521SQ9310671
公開日1993年12月15日 申請日期1993年6月2日 優(yōu)先權日1992年6月2日
發(fā)明者默里·查爾斯·弗格森 申請人:克維爾納·歐爾及萊脫