[发明专利]锥形打桩单脚架

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗冰型平台，该抗冰型平台用于从冰块是潜在问题的海底地层中进行碳氢化合物资源的近海开采。

背景技术

在寻求将诸如原油和天然气之类的碳氢化合物新资源投放到市场的过程中，北冰洋和其他的易结冰区域是为数不多的相信能够发现大规模的碳氢化合物储备的区域之一。在北极区域，在漂浮冰块是多年积冰（也就是说，冰块在形成之后在夏季时间不会融化，并且在之后多年中变得更加结实和坚硬）的位置处发现了北极近海油气储备的绝大部分。在这样的环境下进行探测、钻探和生产的危险已被普遍意识到，但是还不存在经济有效的解决方案。在该工业领域公知的是，与资源位于陆上区域或者舒适的、非北极以及有人居住区域的情况相比，当资源位于近海区域或者偏僻艰苦区域中时，将碳氢化合物资源投放到市场上的成本更大。在北极近海工程中，成本由于这些因素的组合而非常庞大，且为了应付多年积冰进行的准备工作使得成本进一步增加。

北极近海开采项目中的主要成本之一是适合于抵抗由多年浮冰所施加的力的平台的成本。目前的传统技术包括基于重力的结构（GBS），该结构是巨大的钢结构或者加强混凝土结构，该结构从制造场所拖曳到开采位置并且被降至海底。使用特定的高比重矿物质——诸如赤铁矿（铁矿石矿物）——或金属丸来填充GBS中的腔室，直到结构的总重量足以抵抗任何可能由移动的浮冰施加在GBS上的滑动力和翻转力。传统地，GBS设有倾斜的外周面，从而当冰块与该结构接合时，冰块沿着该斜面向上滑动以被弯曲和折断。虽然冰块特别是厚度超过20米的多年积冰能够产生巨大的压力，但是冰块可被有效地偏离GBS。

典型地，GBS宽度比高度大一点。目前，根据水深、支承在平台上的钻机的数量以及预测的多年积冰的厚度，传统的GBS成本花费在5亿美元至10亿美元以上。海底准备工作是花费相当昂贵的项目，该项目典型地包括直接从GBS基底正下方移除大量的软且泥泞的物质，并且以成千上万吨的碎石替代之以形成坚硬的、水平的碎石床，从而用于在不允许大量沉陷的情况下安全地支承GBS。在一些情况下，特别是当水深超过20米时，设计考虑包括创建海床或者创建更高的GBS，各个替代方法都是很昂贵的。GBS的尺寸以及用于将它安装在易结冰近海位置的成本使得GBS只适合于已经证实了具有很大的储备且具有很高的生产率的场合。如果存在相当厚的极软土壤层（该土壤层必须被结实的碎石材料替代以保证GBS所支承于的土壤的安全且足够大的支承强度），则GBS的成本将过高。现在存在或者将来会发现能够作为石油和天然气的重要产出的场所，但是该产量还没有大到足以与GBS的巨大成本匹配。

发明内容

本发明更特别地包括一种用在易结冰近海环境中的锥形打桩单脚架，其中，所述锥形打桩单脚架包括主体以及位于底部的基底和位于顶部的顶甲板，其中所述基底包括用于将桩体压入到海底中的装置。在所述锥形打桩单脚架被安装以供使用时，肩部、颈线以及围绕所述主体从所述肩部延伸到所述颈线的倾斜的冰块接合表面使得所述冰块接合表面从位于所述肩部处的较宽下部区域倾斜到较窄的颈线，其中所述肩部设置在海面之下且所述颈线设置在海面之上。设置在所述主体的顶部的顶甲板具有至少60米的跨度（across），且所述锥形打桩单脚架结构具有小于约0.20吨/米³的密度。

本发明还涉及一种用于在易结冰近海环境中在碳氢化合物生产位置处提供一结构的方法，所述方法包括提供单脚架结构，该单脚架结构具有主体、位于底部的基底和位于顶部的甲板，所述甲板具有至少75米的跨度，其中，所述主体具有小于约0.20吨/米³的密度。将所述单脚架结构移动到碳氢化合物生产位置，其中在该碳氢化合物生产位置处，基本不需要在海底通过挖空、铲平或者将附加的替换用碎石结实材料添加到海底而进行准备工作。将所述基底下降到基本没有准备工作的海床上，其中所述顶甲板位于海面之上且是相对水平的。将所述桩体压入到海底中并附接到所述单脚架的基底上，以在抵抗风力、海浪力和冰块力的情况下将所述单脚架结构保持在适当位置。在单脚架上设置倾斜的冰块接合表面，该倾斜的冰块接合表面从海面之下延伸到海面之上，从而弯曲与所述单脚架结构接触的冰块并使得所述冰块折断，导致与竖直表面的情况相比减小作用在结构上的横向力。

附图说明

从以下参考附图进行的说明中，可以获得对本发明以及本发明的优点更加完整的理解，其中：

图1是与锥形打桩单脚架相关的本发明的第一实施例的正视图；

图2是适于深水的本发明的第二实施例的正视图；