[发明专利]一种自适应式深水系泊系统

说明书

技术领域

本发明涉及系泊领域，特别是一种适用于深水海洋工程结构的新型深水系泊系统。

背景技术

随着陆上油气资源日趋枯竭，海洋油气的开发趋势已由近海浅水向远海深水发展。深海浮式结构是深水油气资源开发的主要装备，无论采用哪种浮式结构，都需要系泊系统将之长期系泊在固定海域。系泊系统是浮式结构物的正常作业和安全的重要保障，因此在深海开发中起着举足轻重的作用。

目前，深水系泊系统有两种：悬链线系泊系统和张紧式系泊系统。然而，无论采用以上哪种系泊系统，都存在共同的缺陷：1、随着水深的增加，系泊系统的水平刚度减小，加剧浮式结构物在平面内的运动（纵荡、横荡和艏摇）；2、能提供的垂向刚度的有限，不能很好地限制浮式结构物在垂直面内的运动（横摇、纵摇和垂荡）；3、系缆交替出现较高频率的松弛-张紧状态，容易出现疲劳断裂。以上缺陷都直接影响了整个浮式结构物的正常作业和安全。

因此，发展一种新型的深水系泊系统解决上述问题显得尤为必要。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种水平系泊刚度大、垂向系泊刚度大、缆索张力分配较为均匀的自适应式深水系泊系统。

为实现上述目的，本发明自适应式深水系泊系统可采用如下技术方案：

一种自适应式深水系泊系统，包括悬挂浮筒、重块、系泊浮筒、锚、桩基、连接悬挂浮筒及重块的上张紧缆、连接重块及系泊浮筒的连接缆、连接系泊浮筒及锚的下张紧缆、以及连接系泊浮筒及桩基的张力筋腱。

本发明与现有技术相比：本发明自适应式深水系泊系统与系泊对象连接后，重块起着悬链线效果的作用，当系泊对象运动时，重块被拉起，提高了自适应式深水系泊系统的刚度。悬挂浮筒和重块的存在增加了自适应式深水系泊系统的弹性。悬挂浮筒、上张紧缆和重块的作业水深相当于H1(H1的值需综合经济性能和系泊性能的情况而定，一般取适合张紧式系泊系统作业的作业水深500m-1500m)，即可认为做了近似的“水深截断”，但保留了相同的缆索材料和预张力，在相同缆索材料和预张力下，浅水系泊系统的水平刚度大于深水系泊系统，因此，在悬挂浮筒、上张紧缆和重块作业水深减小的情况下，该自适应式深水系泊系统的水平刚度有很大的提高。另外，深水海洋平台发生较大位移时，下张紧缆会提供较大的水平刚度，张力筋腱受弯后也能提供较大一部分的水平刚度，所以总系泊系统的水平刚度得到进一步的提高。由于系泊浮筒提供的顶端预张力，张力筋腱时刻处于受拉绷紧状态，且张力筋腱的轴向刚度极大，这两者都极大提高了整个系泊系统的垂向刚度，能将深水海洋平台的垂直面内的运动限制在极小范围内；因此在提高了系泊系统的水平刚度和垂向刚度后，本发明与现有技术相比具有以下优势：1、有效降低深水海洋平台的运动幅度，改善深水海洋平台作业条件，提高产能；2、有效降低系缆出现交替张紧-松弛的频率，延长系缆的使用寿命、降低系缆疲劳断裂风险；3、缆索张力分配较为均匀，缆索材料力学性能发挥充分，降低缆索设计及制造成本；4、减小系泊半径，降低与其他海底管系发生碰撞风险

优选的，悬挂浮筒的浮力等于或小于重块的重力，悬挂浮筒的数量大于或等于一个。

优选的，悬挂浮筒为柱体或球体或多面体；悬挂浮筒的浮体为封闭式，或设有进出水开关或充放气开关。

优选的，所用重块数量大于或等于一个，重块重力大于连接浮筒上部张紧缆初始预张力的垂直向上分量。

优选的，所述系泊浮筒上具有系泊支架、外伸梁、进水孔及进气孔；连接缆连于系泊支架上。

优选的，系泊浮筒的浮力在能满足下张紧缆和张力筋腱的预张力要求的同时能承担一部分重块的重力。

优选的，上张紧缆及下张紧缆为传统张紧式系泊系统用的三段缆，即上端钢丝绳、中间聚酯缆、下端钢丝绳。

优选的，重块数量大于或等于一个，重块重力大于上张紧缆初始预张力的垂直向上分量。

优选的，张力筋腱为高强度的厚壁钢管，张力筋腱数量大于或等于一根。

优选的，张紧缆和张力筋腱连接在连接浮筒的外伸梁上。

附图说明

图1是本发明自适应式深水系泊系统应用于深水海洋平台上的结构示意图。

图2是本发明自适应式深水系泊系统中系泊浮筒的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。