[发明专利]具有用于减少垂荡运动的连接至浮筒的延伸板的浮式海上平台

说明书

交叉引用

本申请是申请日为2013年6月20日，申请号为13/922,361的美国非临时申请的国际申请，其要求申请日为2013年4月10日，申请号为61/810,460的美国临时申请的优先权。

关于联邦赞助研究或开发的说明

不适用

附录参考

不适用

技术领域

本申请涉及用于减少钻井和开采的浮式平台的竖直运动的方法和系统。更具体地，本申请涉及用于海上油和气的勘探和开采的浮式平台，且更具体地涉及半潜式浮式平台，其具有牢固地连接至浮筒的延伸板以共同地作用以减少平台的垂荡运动(heave motion)。

背景技术

随着对油和气供应的需求的显著增加，对于该供应来说油层的海上勘探和开采变得更加重要。这些油层通常需要大的钻机和可变有效载荷，其导致在尺寸和重量上的非常大的干舷部(topside)。需要大的和昂贵的支撑海上平台。然而，通过在接近海岸或在海岸处建造浮动结构并将结构拖至预定海上位置可减少该平台的费用。

在设计以用于深水的主要类型的海上平台中，包括普通的单柱式海上平台(Spar)，一种类型的平台已知为半潜式钻机平台。该结构被建在接近海岸处或在海岸上，漂浮至海上位置，且通过压载舱(ballast tanks)部分地浸没以为结构提供稳定性。半潜式通常被配置有位于水表面下方的大的浮动浮筒结构，以及穿过水表面在水表面上方的有效高度处支撑干舷部甲板的细长柱。半潜式平台为海上油和气的钻井和开采提供大的和高成本效率的平台。然而，由于该结构具有较大的浮动表面，所以一个挑战是限制由波浪和风作用引起的移动以提供期望的操作稳定性。

垂荡板被用于稳定半潜式平台的运动。该垂荡板可以是实心板，或者多个板形成盒子的构造组件，以形成与其厚度相比较大的宽度，如术语“板”所宽泛的理解的。该垂荡板在水表面下方且在波浪影响水区域的至少一部分的下方被安装至半潜式平台。该垂荡板增加了海上平台的流体动力质量(hydrodynamic mass)，其中流体动力质量随着在流体中加速的本体移动的流体的量的测量值，且该流体动力质量取决于本体的形状以及其运动的方向。在较低深度的垂荡板向否则可发生在水表面上或附近的竖直和倾斜运动提供了额外的抵抗力。通常地，设计者会将垂荡板安装在较深的水平处。然而，由于平台被建在海岸附近或海岸上的较浅深度处，所以该深度最初是被限制的。因此，一些系统的垂荡板具有较低的性能。在平台被设置期望海上位置处时，该垂荡板可被降低至更加理想的深度。例如在美国专利第6,652,192号，美国专利第7,219,615号(作为美国专利第7,156,040号的继续申请)，和美国专利第6,718,901号中，示出了所述系统的示例，且在通过引用结合于此。各所述系统共开了在设置于期望的海上位置之后将垂荡板降低至平台下方的一深度处。

美国专利第6,652,192号公开了一种垂荡抑制的浮式海上钻井和开采平台，其具有竖直柱，将相邻柱连接的横向桁架，在柱的底部由竖直桁架腿支撑的深度潜入式水平板，以及由柱支撑的干舷部甲板。该横向桁架在相邻的柱的下端处将其连接以增强平台的结构完整性。在平台的安装以及拖入较浅水中的过程中，该桁架腿被装至各柱中的轴中，且该板被安装在柱的下端下方。在平台被浮动至深水钻井和开采位置之后，桁架腿被从柱轴降低以将板降低至深吃水，从而减少波浪力的影响并对平台提供垂荡和纵摇运动阻力。接着将柱轴中的水移除，从而浮动地升高平台，从而甲板处于水表面上方的要求的高度处。

美国专利号第7,219,615号公开了一种半潜式船，其包括一对具有可变浮力的竖直间隔开的浮筒。当船在运输过程中，该下浮筒被限制为竖直地接近上浮筒。下浮筒在部署位置被压舱，将浮筒落下至第一浮筒基准线下方的约32米深度处。因此，海上钻井平台的稳定和运动特性被显著地改进。