專利名稱：一種張力腿式定位系泊浮體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海上系泊浮體的方法，特別是關(guān)于一種在淺水海域使用的張力腿式定位系泊浮體的方法。
背景技術(shù)：
目前，我國海洋石油業(yè)除繼續(xù)開發(fā)大中型海洋油氣田之外，也在積極進(jìn)行近海邊際油田的開發(fā)。然而，對于這些小油藏資源的近海邊際油田，如果繼續(xù)按照大中型油氣田的開發(fā)方式，繼續(xù)采用大中型油氣田的開發(fā)設(shè)備，無疑會投入相當(dāng)大的成本，甚至有些油田根本無法收回成本，因此必須使用相應(yīng)的小型設(shè)備。當(dāng)前，我國海洋石油業(yè)正在積極開發(fā)應(yīng)用的小型浮式生產(chǎn)儲油裝置(FPSO)和浮式儲油裝置(FSO)，就是一種非常適合淺水區(qū)域邊際油田使用的小型設(shè)備。FPSO的外形有八角型和圓型兩種，為滿足常規(guī)海上石油生產(chǎn)，需要對這種FPSO裝置進(jìn)行海上定位系泊，其定位系泊時，既要避免常規(guī)錨鏈系泊存在占用海域面積較大，影響船舶航行的缺點，又要能夠降低系泊工程投資，同時還要適合近海邊際油田淺水區(qū)域的使用。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種占用海域面積小、工程投資省、適合近海邊際油田淺水區(qū)域使用的張力腿式定位系泊浮體的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其包括以下步驟(1)將一組錨固裝置分別固定安裝在海底預(yù)定設(shè)置浮體的位置，在各所述錨固裝置上連接系泊纜；(2)用拖船將浮體拖至上述海域，向浮體的進(jìn)水艙內(nèi)輸入海水，用海水壓載浮體，然后將各所述系泊纜連接在所述浮體的對應(yīng)系泊點上；(3)將所述浮體中的海水排出，浮體依靠自身浮力上浮，使各所述系泊纜產(chǎn)生預(yù)張力，使所述浮體保持其滿載排水量5％～10％的儲備浮力。
所述浮體上設(shè)置有3～4處系泊位置。
所述每一所述系泊位置設(shè)置有2～4個系泊點，所述錨固裝置與所述系泊點的位置對應(yīng)設(shè)置，且數(shù)量相同。
所述浮體為浮式生產(chǎn)儲油裝置或浮式儲油裝置中的一種。
所述浮體為一單點浮筒，在所述單點浮筒的頂部通過一系泊纜單點系泊一船形浮式生產(chǎn)儲油裝置或浮式儲油裝置中的一種。
浮式生產(chǎn)儲油裝置或浮式儲油裝置系泊安裝完成后的所述系泊纜與海底水平線之間的夾角為30°～90°，隨水深增加角度增大。
浮筒系泊安裝完成后的所述系泊纜與海底水平線之間的夾角為30°～60°，隨水深增加角度增大。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明方法在系泊浮體時，先向浮體進(jìn)水艙內(nèi)輸水，待將系泊纜系泊完成后，再將水艙中的水排出，使靠自身浮力升起的浮體與錨固裝置之間的系泊纜形成一個個具有預(yù)張力的張力腿，其不但可以使浮體定位系泊在預(yù)定海域，而且可以使浮體儲備一定的浮力，一旦浮體受到環(huán)境外力，張力腿具有一定的張拉能力，當(dāng)環(huán)境外力撤除后，張力腿又會使浮體回到原來的位置。2、本發(fā)明提供的張力腿式定位系泊方法，將常規(guī)系泊纜的懸鏈線特性改變?yōu)閺埩μ匦?，使FPSO或FSO的系泊性能大為改善，不但穩(wěn)定性好，而且抵抗惡劣還況能力強。3、本發(fā)明可以根據(jù)海上環(huán)境情況設(shè)置數(shù)量不同的系泊纜，同時可以根據(jù)不同的海水深度，確定系泊纜與海底水平線的夾角，配合不同的浮力儲備，因此可以以最短的系泊纜，實現(xiàn)最恰當(dāng)?shù)南挡茨芰?，實現(xiàn)本發(fā)明占用海域面積小、工程投資省的目的。4、本發(fā)明不但可以系泊一八角形或圓形FPSO或FSO，而且可以系泊一浮筒，使浮筒與張力腿式系泊纜構(gòu)成一單點浮筒系泊的主體，然后再在浮筒頂部通過系泊纜連接一船形FPSO或FSO，在環(huán)境力作用下，船形FPSO或FSO可圍繞浮筒作360°的旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明可以廣泛用于我國近海水域較淺的邊際油田的開發(fā)。
圖1是采用本發(fā)明定位系泊的八角形FPSO示意2是圖1的俯視3是圖1的另一種定位系泊狀態(tài)圖4是采用本發(fā)明定位系泊的圓形FPSO示意5是圖4的俯視6是圖4的另一種定位系泊狀態(tài)圖7是采用本發(fā)明定位系泊的單點浮筒及與船形FPSO連接的示意8是圖7的俯視9是圖7在深水定位系泊狀態(tài)示意10是圖9的俯視圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明張力腿式定位系泊方法，主要用于定位系泊FPSO或FSO，以使FPSO或FSO與井口平臺保持一定距離，以安全進(jìn)行海上原油開采、處理和儲存作業(yè)。本發(fā)明張力腿式定位系泊浮體的方法包括以下步驟(1)如圖1、圖2所示，將多個錨固裝置1分別固定安裝在海底預(yù)定設(shè)置浮體3的位置，在各個錨固裝置1上連接系泊纜2，錨固裝置1可以采用樁錨或吸力錨，當(dāng)海洋環(huán)境較惡劣時，應(yīng)使用樁錨。
(2)用拖船將浮體3拖至上述海域，向浮體3中的進(jìn)水艙內(nèi)輸入海水，用海水壓載浮體3，然后將各條系泊纜2連接在浮體3的各個系泊點4上；(3)將浮體3中進(jìn)水艙內(nèi)的海水排出，浮體3依靠自身浮力上浮，使各條系泊纜2產(chǎn)生張力，既使在浮體3滿載時，也保持5％～10％的儲備浮力。
由上述步驟可知，產(chǎn)生張力的條件是各系泊纜2的長度在連接浮體3后，均短于浮體3滿載時錨固裝置1到浮體3系泊點的長度，向上的浮力作用會產(chǎn)生了一定的預(yù)張力，形成一個個張力腿，其不但可以使浮體3定位系泊在預(yù)定海域，而且一旦浮體3受到環(huán)境外力，張力腿具有一定的張拉能力，當(dāng)環(huán)境外力撤除后，張力腿又會使浮體3回到原來的位置。
本發(fā)明中，系泊纜2與海底水平線的夾角θ，當(dāng)水深大于浮體3最大吃水深度4倍時，夾角θ等于90°，即系泊纜2與錨固裝置1呈垂向連接，當(dāng)水深小于浮體3最大吃水深度4倍時，夾角θ在30°～90°之間，角度越大，系泊纜2的長度就越短，其彈性就越低；角度越小，系泊纜2的長度就越長，其彈性就越好。本發(fā)明方法的實際使用中，海域水深應(yīng)小于200米。
本發(fā)明的儲備浮力，約占浮體3滿載排水量的5％至10％，儲備浮力作用是讓各系泊纜2產(chǎn)生一定張力，當(dāng)水深大于浮體3最大吃水深度4倍時，系泊纜2垂直布置，為避免錨固裝置1的過大上拔力，應(yīng)使用較小的儲備浮力；當(dāng)水深較淺時，因系泊纜2與海底成一定角度，使錨固裝置1的上拔分力較小，因此可使用較大的儲備浮力。錨固裝置1應(yīng)具有足夠大的上拔力，一般大于安全系數(shù)的3倍，使本發(fā)明具有較強的抗御海洋環(huán)境力的能力。
本發(fā)明中，系泊纜2數(shù)量根據(jù)浮體3滿載排水量與具體海洋環(huán)境條件選定，浮體3的系泊位置可在浮體3上的3個位置或4個位置設(shè)置，每一個位置設(shè)置2個或3個或4個系泊點4，比如呈4×2或4×3或4×4的分布，各系泊點4與對應(yīng)的錨固裝置1之間用系泊纜2相連接。系泊纜2選用質(zhì)地優(yōu)良、彈性較好的尼龍纜或鋼纜，應(yīng)具有良好的抗腐蝕性。系泊纜2產(chǎn)生的預(yù)張力，增強了抵抗海洋環(huán)境力的能力，可使系泊纜2的破斷強度達(dá)到其最大負(fù)荷的3倍。
下面是采用本發(fā)明方法和裝置對浮體進(jìn)行定位系泊的具體實施例。
實施例一如圖1～3所示，本實施例定位系泊的浮體3是一個小型八角形FPSO，其排水量為1萬噸至3萬噸，采用本發(fā)明張力腿式定位系泊方法系泊。本實施例在海底的預(yù)定位置固定安裝了一組八個錨固裝置1，在每個錨固裝置1上連接一條系泊纜2，在八角形浮體3的四角邊設(shè)置系泊位置，每個角邊布置兩個系泊點4，每個系泊點4連接一條系泊纜2。每條系泊纜2與海底水平線成θ角度，比如45°(如圖1所示)或90°(如圖3所示)。
實施例二如圖4～6所示，本實施例定位系泊的浮體3是一個圓形FPSO，首先在海底分三處設(shè)置六個錨固裝置1，沿浮體3的圓形按120°間隔分散設(shè)置3個系泊位置，每個位置設(shè)置2個系泊點4，各系泊點4與對應(yīng)的錨固裝置1之間用系泊纜2連接，每條系泊纜2與海底水平線成θ角度比如50°(如圖4所示)或90°(如圖6所示)。
實施例三如圖7～10所示，本實施例定位系泊的浮體3是一單點浮筒3’，單點浮筒3’為圓柱狀，其外殼為鋼質(zhì)材料并具有密封防水結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有注水和排水裝置。沿單點浮筒3’的周向按120°間隔設(shè)置3個系泊位置，每個位置設(shè)置3個系泊點4，并用系泊纜2連接系泊點4和海底錨固裝置1，一共是9條系泊纜2。單點浮筒3’頂部設(shè)置有一系泊耳5，該系泊耳5通過另一條系泊纜6連接另一浮體7，浮體7可以是一船形FPSO或船形FSO。單點系泊的浮體7可以圍繞單點浮筒3’做360°的自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)遭遇海洋環(huán)境力影響時，單點浮筒3’和系泊在單點浮筒3’上的船形FPSO或FSO會一起偏離原有位置，在環(huán)境力撤離后，單點浮筒3’以及系泊其上的船形FPSO或FSO會在張力腿式系泊纜2的作用下，被拉回原位置，從而起到對船形FPSO或FSO在海上定位系泊的作用。
上述系泊纜6可以選用質(zhì)地優(yōu)良、彈性好、抗海水腐蝕性的尼龍纜或鋼纜，或在尼龍纜兩端設(shè)置耐磨鏈。
本實施例定位系泊步驟如下(1)將九個錨固裝置1分別固定安裝在海底的預(yù)定位置，然后在各個錨固裝置1上分別連接一條系泊纜2；(2)打開單點浮筒3’的注水裝置，向單點浮筒3’內(nèi)注入海水使其沉入海底，將九條系泊纜2分別連接在單點浮筒3’周向的系泊點4上，然后打開單點浮筒3’的排水裝置，將單點浮筒3’內(nèi)的海水排出，依靠單點浮筒3’自身的浮力，拉緊9條系泊纜2，使其產(chǎn)生一定的預(yù)張力，每條系泊纜2與海底水平線成θ角度；(3)用拖船將船形FPSO或FSO浮體5拖至該海域，將系泊在單點浮筒3’頂部的系泊纜6的另一端系泊在浮體7上，形成對浮體7的單點式定位系泊。
應(yīng)用單點浮筒3’對FPSO或FSO浮體5進(jìn)行單點式定位系泊時，按照水深確定系泊纜2與海底水平線的夾角θ，當(dāng)水深小于50米時，其夾角θ應(yīng)為30°(如圖7所示)，當(dāng)水深為200米時，其夾角θ應(yīng)為60°(如圖9所示)，水深越淺夾角θ角度越小，變化范圍為30°～60°，在實際使用中，該張力腿單點式的作業(yè)水深應(yīng)小于200米。
上述各實施例中，系泊纜2的數(shù)量根據(jù)海洋環(huán)境條件選用，環(huán)境緩和時應(yīng)少選，環(huán)境惡劣則多選。
權(quán)利要求
1.一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其包括以下步驟(1)將一組錨固裝置分別固定安裝在海底預(yù)定設(shè)置浮體的位置，在各所述錨固裝置上連接系泊纜；(2)用拖船將浮體拖至上述海域，向浮體的進(jìn)水艙內(nèi)輸入海水，用海水壓載浮體，然后將各所述系泊纜連接在所述浮體的對應(yīng)系泊點上；(3)將所述浮體中的海水排出，浮體依靠自身浮力上浮，使各所述系泊纜產(chǎn)生預(yù)張力，使所述浮體保持其滿載排水量5％～10％的儲備浮力。
2.如權(quán)利要求1所述的一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其特征在于所述浮體上設(shè)置有3～4處系泊位置。
3.如權(quán)利要求2所述的一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其特征在于所述每一所述系泊位置設(shè)置有2～4個系泊點，所述錨固裝置與所述系泊點的位置對應(yīng)設(shè)置，且數(shù)量相同。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其特征在于所述浮體為浮式生產(chǎn)儲油裝置或浮式儲油裝置中的一種。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其特征在于所述浮體為一單點浮筒，在所述單點浮筒的頂部通過一系泊纜單點系泊一船形浮式生產(chǎn)儲油裝置或浮式儲油裝置中的一種。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其特征在于系泊安裝完成后的所述系泊纜與海底水平線之間的夾角為30°～90°，隨水深增加角度增大。
7.如權(quán)利要求4所述的一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其特征在于系泊安裝完成后的所述系泊纜與海底水平線之間的夾角為30°～90°，隨水深增加角度增大。
8.如權(quán)利要求5所述的一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其特征在于系泊安裝完成后的所述系泊纜與海底水平線之間的夾角為30°～60°，隨水深增加角度增大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種張力腿式定位系泊浮體的方法，其包括以下步驟(1)將一組錨固裝置分別固定安裝在海底預(yù)定設(shè)置浮體的位置，在各所述錨固裝置上連接系泊纜；(2)用拖船將浮體拖至上述海域，向浮體的進(jìn)水艙內(nèi)輸入海水，用海水壓載浮體，然后將各所述系泊纜連接在所述浮體的對應(yīng)系泊點上；(3)將所述浮體中的海水排出，浮體依靠自身浮力上浮，使各所述系泊纜產(chǎn)生預(yù)張力，使所述浮體保持其滿載排水量5％～10％的儲備浮力。本發(fā)明將浮體與錨固裝置之間的系泊纜設(shè)置成一個個具有預(yù)張力的張力腿，當(dāng)環(huán)境外力撤除后，張力腿會使浮體回到原來的位置。本發(fā)明占用海域面積小、工程投資小、特別適合于近海邊際油田淺水區(qū)域使用。
文檔編號B63B21/00GK1843838SQ20061007838
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者曾恒一, 范模 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心