本發(fā)明屬于深海工程裝備制造領(lǐng)域，涉及一種張力腿平臺(TLP)串聯(lián)多浮筒的剛性鋼管張力筋腱定位系統(tǒng)及其安裝方法。

背景技術(shù)：
隨著全球能源需求量的不斷增加，越來越多的深水以及超深水油氣資源被不斷勘探和開發(fā)，采用的鉆采設(shè)備主要是不同類型的浮式平臺，其中以張力腿平臺、半潛式平臺、浮式生產(chǎn)儲油輪和柱式平臺這四種最為常用。張力腿平臺由甲板、立柱、下浮體、張力腿、立管和基礎(chǔ)等幾部分組成，是一種已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于世界深海油氣工程中的半固定半順應(yīng)式平臺。它通過平行且張緊的豎向張力腿系統(tǒng)與海底相連，保證了平臺在縱、橫搖和垂蕩方向上的良好性能。而平臺在縱、橫蕩和首搖方向上則具有順應(yīng)式平臺的特征，以很大的慣性力來平衡外荷載，具有較小的運動響應(yīng)。目前的在役張力腿平臺就位水深大多為1000米以內(nèi)，當平臺就位水深更深、環(huán)境條件更惡劣時，平臺縱、橫蕩及垂蕩方向的運動就很難再滿足生產(chǎn)的要求，這在很大程度上限制了張力腿平臺在更深海域的應(yīng)用。張力筋腱系統(tǒng)是張力腿平臺中最重要的子結(jié)構(gòu)，其作用是為平臺主體提供半剛性的順應(yīng)式約束，并最終將平臺整體承受的荷載傳遞至海底錨固基礎(chǔ)。同時，張力筋腱也是在張力腿平臺生產(chǎn)過程中最易出現(xiàn)損傷和異常的子結(jié)構(gòu)，疲勞、過載、導(dǎo)流罩破裂、銹蝕、應(yīng)力松弛及錨頭損壞等原因都將導(dǎo)致張力筋腱系統(tǒng)的損傷或異常。此外，隨著工作水深的不斷增加，上述原因引起的損傷會不斷積累，并有可能對平臺安全造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，從而引發(fā)災(zāi)難性事故?，F(xiàn)有張力腿平臺的張力筋腱系統(tǒng)主要有依據(jù)中性浮力理論設(shè)計的剛性鋼管張力筋腱和多浮子式柔性鋼纜張力筋腱兩種，它們在超深水域均存在偏移量過大等不利現(xiàn)象，使得其就位水深一般需控制在1000米以下；如何應(yīng)對更深海域的需求，設(shè)計更加安全可靠、經(jīng)濟合理的約束定位系統(tǒng)是張力腿平臺走向超深水勘探開發(fā)遇到的主要問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對張力腿平臺的上述問題，提供了一種水動力性能良好、可適應(yīng)超深水域及惡劣海況條件的串聯(lián)多浮筒的剛性鋼管張力筋腱定位系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種串聯(lián)多浮筒的剛性鋼管張力筋腱定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括平臺主體、串聯(lián)在剛性鋼管張力筋腱上的多組浮筒和橫撐。平臺主體外壁上四個角點處布置多個緊固鉸接支座與張力筋腱上端鉸接，采用鉸接方式可以釋放浮筒在海流作用下對張力筋腱端部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。浮筒側(cè)壁周向邊緣預(yù)留螺栓孔與橫撐一端錨固連接，同一水深位置不同張力筋腱上相鄰浮筒之間通過橫撐連接。浮筒采用水動力性能良好的空心密閉環(huán)形圓柱體結(jié)構(gòu)，采用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成；每個浮筒的頂部及底部設(shè)有進出水控制閥門，用于調(diào)節(jié)浮筒的排水量；浮筒上下表面中心處設(shè)置卡鎖裝置，用于固定張力筋腱與浮筒的相對位置。單根剛性張力筋腱沿所述浮筒中軸線貫穿，張力筋腱主體為在不同水深位置串聯(lián)多組浮筒的剛性鋼管，其中鋼管按中性浮力設(shè)計，每組張力筋腱貫穿相應(yīng)的多組浮筒，張力筋腱上端通過張緊器與平臺主體下端連接，下端與海底基礎(chǔ)相連；每組張力筋腱可以是單根鋼管，也可以是多根鋼管。本發(fā)明的有益效果為：1)在剛性張力筋腱上避開波浪能量集中區(qū)域串聯(lián)多組浮筒，可有效改善傳統(tǒng)張力腿平臺的運動性能，減小平臺的縱橫蕩及垂蕩響應(yīng)幅度，使得平臺可以在更深的勘探開采水域和更惡劣海況下工作；2)由于其浮筒、連接裝置等構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單，同時可根據(jù)需要進行拆卸和重復(fù)利用，較好地控制了張力筋腱結(jié)構(gòu)的建造成本；3)考慮到張力筋腱與浮筒上下表面的連接問題，浮筒宜采用空心密閉環(huán)形圓柱體；相比直接采用空心圓柱體在連接處進行焊接或栓接(連接處可能由于疲勞效應(yīng)造成破壞而漏水)具有安裝方便、密閉防水性好等優(yōu)點；4)分層布置浮筒可提高張力筋腱定位系統(tǒng)的回復(fù)剛度，同時減小張力筋腱的渦激振動問題。附圖說明圖1是本發(fā)明的串聯(lián)多浮筒的剛性鋼管張力筋腱定位系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的浮筒與張力筋腱、橫撐連接側(cè)視示意圖；圖3是本發(fā)明的浮筒與張力筋腱、橫撐連接俯視示意圖；圖中：1平臺主體；2剛性鋼管張力筋腱；3浮筒；4橫撐；5海底基礎(chǔ)；進出水控制閥門6。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細描述。如圖1、2所示，本發(fā)明包括串聯(lián)在剛性鋼管張力筋腱2上的多組浮筒，同一水深下的相鄰浮筒之間以橫撐4相連；浮筒3采用環(huán)形圓柱體結(jié)構(gòu)，在其頂部及底部設(shè)有進出水控制閥門6，用于調(diào)節(jié)浮筒的排水量。平臺主體1外壁上四個角點處布置多個緊固鉸接支座與張力筋腱上端鉸接，采用鉸接方式可以釋放浮筒在海流作用下對張力筋腱端部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。每組張力筋腱2貫穿相應(yīng)的多組浮筒3，張力筋腱上端通過張緊器與平臺主體1下端連接，張力筋腱2下端與海底基礎(chǔ)5相連。如圖3所示，在橫撐相對于浮筒對稱軸線遠端，預(yù)留開孔槽位，便于橫撐及進出水閥門等細部構(gòu)件焊接、安裝。串聯(lián)多浮筒的剛性鋼管張力筋腱定位系統(tǒng)的具體安裝步驟如下：步驟1.在海面上設(shè)有一艘安裝船，所述安裝船上堆放有分段預(yù)留的鋼管張力筋腱2；步驟2.當張力筋腱2安裝深度達到指定要求時安裝套有浮筒的張力筋腱段，在浮筒3上下表面與張力筋腱2結(jié)合處設(shè)置錨固裝置用于約束浮筒3位置；每組張力筋腱2可以是單根鋼管，也可以是多根鋼管；步驟3.繼續(xù)進行剩余張力筋腱段的安裝工作；完成整條張力筋腱2的安裝工作后，在其水面處安裝浮塊及分離鎖，等待其他張力筋腱的安裝；步驟4.當所有張力筋腱2安裝完畢后，將平臺主體1牽拉至指定位置，逐一拆除浮塊，將張力筋腱2上端與浮箱下端鉸接，通過張緊器逐漸收緊張力筋腱2，使平臺1下沉至所需的工作水深。上述各項實施例僅用于本發(fā)明，其中剛性鋼管串聯(lián)浮筒的結(jié)構(gòu)形式，串聯(lián)浮筒的組數(shù)等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。