[发明专利]一种具有一中心柱的海上建筑物的下部支撑结构

说明书

本发明涉及海上建筑物，尤其涉及一种具有一中心柱的海上建筑物的下部支撑结构。

海上油气田的开发促进了用于支撑钻井、采油和承载设备的建筑物的设计。能源价格的波动导致了对尽可能完善的海上建筑物的需求。

对大型的甲板载荷而言，重力平台或有多个支撑柱的钢导管架已被用作经济的底层结构。然而，对相当轻的甲板载荷而言，现已证明用穿入海面的单根柱所构成的底层结构是很吸引人的。这种单柱底层结构已被计划用于开发南北海和澳大利亚近海的油气田。

就单柱底层结构而言，大部分的重量和成本都在于柱本身，因为这种柱不得不承受所有施加于甲板上的力。为了减小柱中的弯曲应力，需要将柱的无用长度缩到最小。

在初次安装(及尚未固定到海底)时，为了使建筑物具有海底稳定性，可适当地在海底设置一三角形基座，并且在此基座上放一三脚支撑架。

在此之前，已提出了三脚支撑塔建筑物，其中，柱是由固定在海底地层上的隔离的三条支腿来支撑的。这种建筑物已在英国专利说明书2,116,237中揭示。然而，这种结构存在缺点，即要求柱从海底延伸到甲板的整个高度，并需要将支撑构件固定在海底地层上。

通常海底油气田的开采是采用固定的钻井/采油平台将油和气通过海底进油管而输送到岸上码头，该平台可支撑用于局部地处理油或气设备，因此，油或气可通过海底油管而泵运。

为了开采远距离的较小的海底贮油层，由于提供从贮层位置一直到岸上码头的输油管道是不经济的。在这些情形下，可采用浮船(例：往返油槽船)将油输送到码头。

在将原油从海底油井(和/或海底贮油层)泵吸到用以将油输送到岸上码头的浮船中时，原油流过海浪影响的区域时会发生一个问题。该问题的产生是由于将油从海底油井通过海浪影响区域转运到浮船中所使用的任何设备都将受到由于风、海浪、潮流和潮汐影响而形成的力的作用。

该设备必须设计成能抵御这些环境压力造成的“非常事件”。这些事件可能包括一百年一遇的大浪和反常的12级以上的飓风。设计一个抵御这些非常事件的转运系统是一项复杂的任务，因为将油运到岸上的浮船基本上是“风向标”或顶风头。因此，在一海底固定点上，石油必须通过可经受非常事件的足够牢固的设备而转运，并且也具有将浮船作为“风向标”的能力。

包括这种设备的装置必须外加地保护“立管”或多根立管不因船的碰撞而损坏。(“立管”这个词在近海工业中有特别的含义并表示一油管将油从海底经过海浪影响区域而送达海面之上。)

自此为至，已知浮船用于装载来自大型装载浮筒或具有柔性立管或连接的输送管线的铰接柱的海上石油。(用于装载来自浮筒的石油的装置揭示在专利说明书U.K，2,250,253中)。以往浮筒和柱两者由于离开它们的预定位置而损坏，结果造成设备的损失和相应的产品损失。

目前已提出制造一带有转体的固定塔状建筑物，其中，负载臂安装在转体顶部。该固定的塔状建筑物必须是一比负载浮筒或铰接柱大的构件。为了构成一经济的装备，已证明简化固定塔状建筑物的设计以使它仅包括数量最小的必要构件是可行的。

一已知的提议包括一塔状建筑物，它具有一根中心柱，三条支腿以及一用桩锚固到海底的基底构件。支腿都在其上端固定到一套上，中心柱穿过套并固定地连接到此套上。中心柱从海底延伸到一在特定位置所预期到的非常事件的最强烈的海浪的高度之上的位置(这样的一种塔状建筑物已揭示在英国专利说明书2,136,860中)。

这种已知的建议具有缺点，即一立管不是必须固定到中心柱的外侧，就是必须在中心柱的根部绕过一小半径转角，这样它才能在穿过柱的范围内的海浪影响区域向上移动。

在第一种情况下，如果立管被固定到柱的外侧则将受到船的冲击。在第二种情况下，将油管绕过柱根部的小半径转角使情况更复杂。因此，一向下延伸到海底的中心柱是不适宜接纳立管(或J形管)的。

鉴于已有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具有一中心柱的海上建筑物的下部支撑结构，所述下部支撑结构能够保持立管，能够抗海浪及其它自然力。