[发明专利]浮筒结构

说明书

技术领域

本发明总的涉及浮筒(spar)结构。尤其是，本发明涉及一种优 化用于减少拽力和/或涡旋致振动的浮筒结构。

背景技术

致力于在不断更深水域中经济地开发海上油田和天然气田产生了 许多独特的工程挑战。其中一个挑战是提供合适的表面可达的结构。 浮筒提供了满足这些挑战的具有前景的解决方案。浮筒设计提供抗升 沉的浮动结构，其特征在于细长的、竖直设置的壳体。最为常见的是 该壳体是圆柱形的，在顶部为浮式而在底部带有压载物(ballast)。该 壳体可通过立管、系绳和/或系缆锚固到海床。

虽然能抗升沉，但浮筒不能避免严酷的海上环境的影响。在出现 经过水流(passingcurrent)的情况下，壳体的典型单柱型式特别易 受VIM问题的影响。这些水流引起涡旋从壳体侧面流出，导致产生振 动，这类振动可能阻碍正常钻探和/或生产操作并且造成锚定元件或其 他关键结构元件失效。

已经使用或者提出使用螺旋状列板和套罩(shroud)来用于这种 应用从而减少涡旋致振动。列板和套罩在理论上能有效作用而与水流 相对于海中元件的方位无关，然而，实践已经证明，在列板末端附近 可能出现无效的“空白部分”。但是套罩和列板显著地增加了这种大型 海中元件上的拽力。

美国专利US6,227,137公开了一种包括由浮罐组件支撑的甲板的 浮筒平台，该浮罐组件具有连接到该甲板的第一浮力部分、设置在第 一浮力部分下方的第二浮力部分；和浮力部分间隔结构，该结构以在 两个浮力部分之间设置水平延伸的竖直间隙的方式连接第一和第二浮 力部分。配重通过配重间隔结构连接到该浮罐组件。美国专利 6,227,137在此全文引用以供参考。

本领域需要一种适用于保护浮筒型海上结构的壳体的低拽力 VIM降低系统。

发明内容

一方面，本发明涉及一种浮筒平台，包括：甲板；浮罐组件，包 括连接到该甲板的第一浮力部分，该第一浮力部分包括0.001到1的 长宽比，该第一浮力部分长宽比被限定为第一浮力部分的竖直吃水深 度除以第一浮力部分的直径；设置在第一浮力部分下方的第二浮力部 分，该第二浮力部分包括0.001到2的长宽比，该第二浮力部分长宽 比被限定为第二浮力部分的竖直高度除以第二浮力部分的直径；和刚 性的浮力部分间隔结构，该结构以在第一和第二浮力部分之间设置水 平延伸的竖直间隙的方式连接第一和第二浮力部分，该间隙包括0.15 到2的长宽比，该间隙的长宽比被限定为间隙的竖直高度除以第一浮 力部分的直径；配重；和连接配重与浮罐组件的配重间隔结构。

另一方面，本发明涉及一种用来减少浮筒平台中涡旋致振动的方 法，该浮筒平台包括甲板、大体为圆柱形的浮罐组件、配重和配重间 隔结构，该方法包括通过在吃水线下方在浮罐组件中设置一个或多个 基本上敞开的水平延伸的竖直间隙来减少该浮筒平台的长宽比。

因此，根据本发明，提供了一种浮筒平台，包括：甲板；浮罐组 件，所述浮罐组件包括：连接到该甲板的第一部分，其中该第一部分 为包括0.001到1的长宽比的浮力部分，该长宽比被限定为第一部分 的竖直吃水深度除以第一部分的直径；位于第一部分下方的第二部分， 其中该第二部分为包括0.001到2的长宽比的浮力部分，该第二部分 的长宽比被限定为第二部分的竖直高度除以第二部分的直径；和第一 间隔结构，其中该第一间隔结构为刚性的浮力或非浮力部分间隔结构， 该刚性的浮力或非浮力部分间隔结构以在第一部分和第二部分之间设 置水平延伸的竖直第一间隙的方式连接第一部分和第二部分，该第一 间隙包括0.15到2的长宽比，该第一间隙的长宽比被限定为第一间隙 的竖直高度除以第一部分的直径；

配重；和

第二间隔结构，其中该第二间隔结构为配重间隔结构，连接该配 重与该浮罐组件，该浮罐组件进一步包括：

位于第一部分和第二部分下方的第三部分，其中该第三部分为包 括0.001到2的长宽比的浮力或非浮力部分，该第三部分的长宽比被 限定为第三部分的竖直高度除以第三部分的直径；和

第三间隔结构，其中该第三间隔结构为刚性的浮力或非浮力部分 间隔结构，该第三间隔结构以在第二部分和第三部分之间设置水平延 伸的竖直第二间隙的方式连接第二部分和第三部分，该第二间隙包括 0.15到2的长宽比，该第二间隙的长宽比被限定为第二间隙的竖直高 度除以第二部分的直径。