本實(shí)用新型涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著人類開(kāi)采海洋油氣規(guī)模的不斷擴(kuò)大，海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)正逐步向較深的海域擴(kuò)展。對(duì)于300米以上淺水區(qū)的油氣開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，通常采用固定式平臺(tái)。水深從300米到1000米的海域一般定義為中深水海域，在此范圍全球有大量的中小型和邊際油氣田。而對(duì)于中深水區(qū)域的油氣開(kāi)采和生產(chǎn)，一般需要采用浮式生產(chǎn)平臺(tái)。半潛式生產(chǎn)平臺(tái)作為典型的浮式平臺(tái)之一，已廣泛應(yīng)用于海上石油開(kāi)方和生產(chǎn)。常規(guī)設(shè)計(jì)的大型或中型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)造價(jià)成本較高，對(duì)此類油氣田的開(kāi)發(fā)不具備較好的經(jīng)濟(jì)性。而由老舊的鉆井平臺(tái)改裝成的輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)雖然具有較好的經(jīng)濟(jì)性，但通常平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且壽命有限，無(wú)法滿足未來(lái)海上油氣田開(kāi)發(fā)的需要。

浮式生產(chǎn)平臺(tái)一般由上部設(shè)施部分和下部浮體部分組成，其中上部設(shè)施的主要功能是油氣生產(chǎn)，下部浮體的主要功能是提供浮力和穩(wěn)定性。有效載荷比是衡量浮式生產(chǎn)平臺(tái)的重要指標(biāo)，定義為平臺(tái)的上部設(shè)施部分載荷重量與下部浮體部分重量之比。在滿足同樣作業(yè)功能條件下，通常有效載荷比越高，則表明浮式平臺(tái)的浮體效率越高，總體經(jīng)濟(jì)性越好。目前采用常規(guī)設(shè)計(jì)的輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)一般有效載荷比較低，經(jīng)濟(jì)性無(wú)法滿足海上中深水邊際油氣田開(kāi)發(fā)的需要。

綜上所述，有必要研發(fā)一種具有更好經(jīng)濟(jì)性的高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)，從而滿足中深水邊際油氣田開(kāi)發(fā)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有半潛式生產(chǎn)平臺(tái)技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種具有較好經(jīng)濟(jì)性的高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)，此平臺(tái)采用簡(jiǎn)潔獨(dú)特的三立柱平臺(tái)浮體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的四立柱浮體，在結(jié)構(gòu)的總縱強(qiáng)度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)采用重量輕的桁架式雙層甲板結(jié)構(gòu)以及三組系泊定位系統(tǒng)布置，使平臺(tái)的有效載荷比明顯提高，總成本降低，為中深水邊際油氣田的開(kāi)發(fā)節(jié)省大量成本。

本實(shí)用新型由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)，包括：三個(gè)首尾相接的矩形浮箱、與矩形浮箱連接的且彼此間隔開(kāi)的三個(gè)立柱、設(shè)在三個(gè)所述立柱上端的桁架以及設(shè)在所述桁架上的甲板，三個(gè)所述矩形浮箱構(gòu)造成中部具有三角形孔洞且整體為三角形結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述矩形浮箱和所述立柱為密封的中空結(jié)構(gòu)，所述立柱設(shè)在相鄰的兩個(gè)矩形浮箱的連接處外側(cè)，在所述三角形孔洞中位于相鄰的兩個(gè)矩形浮箱的連接處設(shè)有蹼型角艙，所述甲板上設(shè)有輕型模塊鉆井、平臺(tái)定位系泊系統(tǒng)、油氣生產(chǎn)設(shè)施和生活設(shè)施，所述桁架通過(guò)斜撐與所述立柱連接。

所述平臺(tái)定位系泊系統(tǒng)包括三組系泊裝置，每個(gè)所述立柱上設(shè)有一組所述系泊裝置，所述系泊裝置包括位于立柱頂部的錨機(jī)、系泊纜以及與系泊纜匹配的導(dǎo)纜器，所述導(dǎo)纜器設(shè)在所述立柱的外側(cè)并臨近所述立柱的底端，所述系泊纜上端連接到所述錨機(jī)上并通過(guò)所述導(dǎo)纜器向下延伸。

每個(gè)所述立柱上設(shè)有一個(gè)所述錨機(jī)、三個(gè)所述導(dǎo)纜器以及分別與三個(gè)所述導(dǎo)纜器對(duì)應(yīng)的系泊纜。

所述立柱包括主體段、位于主體段上端的上連接段和位于所述主體段下端的下連接段，所述上連接段和所述下連接段的徑向尺寸大于所述主體段的徑向尺寸。

進(jìn)一步的,所述主體段、所述上連接段和所述下連接段的橫截面均為圓形。

進(jìn)一步的,所述甲板為包含上層甲板和下層甲板的雙層結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的,三個(gè)所述立柱等隔分布。

進(jìn)一步的，所述立柱和水平浮箱為鋼結(jié)構(gòu)件。

進(jìn)一步的，所述立柱和浮箱內(nèi)部形成有水密艙室。

本實(shí)用新型所述技術(shù)方案的有益效果在于：本實(shí)用新型采用的三立柱平臺(tái)浮體有效提高了載荷比；本實(shí)用新型提供的輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)改善了半潛式生產(chǎn)平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性，可為中深水邊際油氣田開(kāi)發(fā)節(jié)省成本，且該半潛式生產(chǎn)平臺(tái)適用水深范圍廣，排水量小，可遷移性好，適合在中國(guó)南海等惡劣的海洋環(huán)境條件下進(jìn)行鉆井和生產(chǎn)作業(yè)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)中立柱側(cè)視圖。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)中的蹼型角艙布置結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)側(cè)視圖。

圖中，10、立柱，11、矩形浮箱，12、蹼型角艙，13、上連接段，14、下連接段，15、主體段，20、桁架，21、輕型模塊鉆井，22、油氣生產(chǎn)設(shè)施和生活設(shè)施，23、斜撐，24、上層甲板，25、下層甲板，30、系泊纜，31導(dǎo)纜器。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本實(shí)用新型，但并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1、圖3、圖4所示，高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)，包括：三個(gè)首尾相接的矩形浮箱11、與矩形浮箱11連接的且彼此間隔開(kāi)的三個(gè)立柱10、設(shè)在三個(gè)立柱10上端的桁架20以及設(shè)在桁架20上的甲板，三個(gè)矩形浮箱11構(gòu)造成中部具有三角形孔洞且整體為三角形結(jié)構(gòu)，每個(gè)矩形浮箱11和立柱10為密封的中空結(jié)構(gòu)，立柱10設(shè)在相鄰的兩個(gè)矩形浮箱11的連接處外側(cè)。

如圖3所示，在三角形孔洞中位于相鄰的兩個(gè)矩形浮箱11的連接處設(shè)有蹼型角艙12。

如圖4所示，甲板上設(shè)有輕型模塊鉆井21、平臺(tái)定位系泊系統(tǒng)、油氣生產(chǎn)設(shè)施和生活設(shè)施22，桁架20通過(guò)斜撐23與立柱10連接。

平臺(tái)定位系泊系統(tǒng)包括三組系泊裝置，每個(gè)立柱10上設(shè)有一組系泊裝置，系泊裝置包括位于立柱10頂部的錨機(jī)、系泊纜30以及與系泊纜30匹配的導(dǎo)纜器31，導(dǎo)纜器31設(shè)在立柱10的外側(cè)并臨近立柱10的底端，系泊纜30上端連接到錨機(jī)上并通過(guò)導(dǎo)纜器31向下延伸，每個(gè)立柱10上設(shè)有一個(gè)錨機(jī)、三個(gè)導(dǎo)纜器31以及分別與三個(gè)導(dǎo)纜器對(duì)應(yīng)的系泊纜30。

如圖2所示，立柱10包括主體段15、位于主體段15上端的上連接段13和位于主體段15下端的下連接段14，上連接段13和下連接段14的徑向尺寸大于主體段15的徑向尺寸，且主體段15、上連接段13和下連接段14的橫截面均為圓形。

如圖1所示，甲板為包含上層甲板24和下層甲板25的雙層結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái)，三個(gè)立柱10之間等隔分布，立柱10和矩形浮箱11為鋼結(jié)構(gòu)件，內(nèi)部形成有一定數(shù)量的水密艙室，用于滿足穩(wěn)定性的要求。

本實(shí)用新型三個(gè)立柱浮體組合，在相同排水量和高度條件下，其總濕表面積A3與傳統(tǒng)四個(gè)垂直圓形立柱浮體組合總濕表面積A4相比要小13.4％，濕表面積比可以用公式計(jì)算

在單位濕表面積重量相同條件下，其浮體部分重量與傳統(tǒng)四個(gè)垂直圓形立柱浮體組合浮體部分重量相比要小13.4％。也就是說(shuō)，在上部設(shè)施部分載荷重量相同的條件下，本實(shí)用新型三個(gè)柱浮體組合比傳統(tǒng)四個(gè)垂直圓形立柱浮體組合的有效載荷比要高13.4％。

立柱10的設(shè)計(jì)在垂向上呈三段式變截面設(shè)計(jì)，上連接段13和下連接段14比主體段15的半徑大，可為平臺(tái)提供足夠的穩(wěn)性和儲(chǔ)備浮力，中間主體段15直徑較小，可有效的減小平臺(tái)的水線面面積，增大平臺(tái)的垂向運(yùn)動(dòng)自然周期，遠(yuǎn)離波浪主能量區(qū)，從而改善平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能。此外，本實(shí)用新型采用的立柱10還具有增大垂向附加質(zhì)量和阻尼的作用，同樣具有增大垂向運(yùn)動(dòng)自然周期從而改善平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能的目的。

三個(gè)矩形浮箱11構(gòu)造成中部具有三角形孔洞且整體為三角形結(jié)構(gòu)，如圖3所示，在三角形孔洞中位于相鄰的兩個(gè)矩形浮箱11的連接處設(shè)有蹼型角艙12。

蹼型角艙12的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效的增大了垂向運(yùn)動(dòng)的附加質(zhì)量和阻尼，從而達(dá)到改善平臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)性能的目的；優(yōu)化了水平浮箱和垂直立柱之間的節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)，減小了節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的難度；優(yōu)化了壓載艙的分布，提高了甲板可變載荷的承受能力。

高有效載荷比輕型半潛式生產(chǎn)平臺(tái),具有可變吃水功能，在正常生產(chǎn)或鉆井條件下吃水深，增加浮力；在臺(tái)風(fēng)條件下吃水減少，提高干舷。平臺(tái)定位系泊系統(tǒng)為三組系泊纜布置，每組通常有三根系泊纜30,每根系泊纜30上端連接到位于平臺(tái)立柱10頂部的錨機(jī)上,通過(guò)在平臺(tái)立柱10外側(cè)并臨近立柱10的底端的導(dǎo)纜器31向下延伸,下端連接到位于海底的錨樁基礎(chǔ)。

本實(shí)用新型由于采用上述技術(shù)方案，改善了半潛式生產(chǎn)平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性,提高了有效載荷比，可以為中深水邊際油氣田的開(kāi)發(fā)節(jié)省大量成本。本實(shí)用新型提供的輕型半潛式平臺(tái)具有良好的穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)性能，適用水深范圍廣,排水量小，可遷移性好，適合在中國(guó)南海等惡劣的海洋環(huán)境條件下進(jìn)行鉆井和生產(chǎn)作業(yè)。

本實(shí)用新型的描述是為了示例和描述起見(jiàn)而給出的，并不是無(wú)遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開(kāi)的形式。其中很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好地說(shuō)明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。