CN101927812B - 浮体结构与桁架结构的配合 - Google Patents

Abstract

本发明是一种在完成的海上结构的安装地点时将浮体与桁架结构配合的方法。浮体系泊在位。桁架结构放置在水中，自放倒并在浮体附近进行操纵。浮体和桁架结构用缆绳系住，以使桁架结构能够被曳拉到与浮体配合。将桁架结构下降到水面下预定深度但在海底上方，重量被传递到来自浮体的缆绳。桁架结构与浮体对齐，来自浮体的缆绳用来曳拉桁架结构使其与浮体配合。所述桁架结构和浮体如惯常使用灌浆和焊接那样刚性地附连在一起。

Description

浮体结构与桁架结构的配合

技术领域

本发明总地涉及海上漂浮结构的建造和组装，具体来说，涉及浮体和桁架框架的建造和组装。

背景技术

与船舶不同，船舶可完全在靠岸的船厂组装，但许多类型的钻油井架和海上石油生产工业的生产设备，需要在现场就地进行部分组装，或在拖拉到现场之前在另一海上地点进行部分组装。吊杆之类结构，且近来某些半浸入设计结构都属于该种类型。

由于吊杆类结构吃水深，传统的建造程序包括：在水平位置中将浮体各结构部分连结起来；运输呈水平位置的全部浮体，其后，在水深足够的位置将全部吊杆结构放倒到垂直位置，以适应深度吃水。

结构部分可只由板结构浮体箱部分组成，或由板结构浮体箱部分和桁架部分组合而成。美国专利No.4,702,321和5,558,467中描述了这种吊杆型平台。

由于放倒之前吊杆结构的水平组装和运输的重要性，因而陆续出台了许多限制，这些限制使可建造的浮体复杂化并限制了浮体的尺寸。根据地理位置的不同，这可导致如下情况中的某些或全部：

为要在水中拖拉到海上地点，水平定向组装浮体的吃水可能超过了内陆航运水道的疏浚深度。

水平定向的硬浮体或桁架部分的吃水超过了靠岸组装区域的水深、干船坞底净深，和/或起重船最大甲板浸没深度。由制作设备和运输设备规定的吃水限制限制了可被建造的浮体的尺寸。

水平定向的浮体尺寸和重量超过了现有最大起重运输船的流体动力学稳定性和强度能力。这规定了安装设备中用于最终水平组件的各部分的运输只能是距离海上地点的可接受的短距离。

授予Carr等人的美国专利6,565,286着力于通过在相对浅的水域中进行操作来连接浮体和桁架框架。将桁架部分下降到垂直位置，使得其坐落在海底上。然后，浮体定位在桁架部分上方。浮体上的绞盘放出的缆线附连到该桁架部分。绞盘和缆线然后用来将桁架部分曳拉到与浮体配合。浮体和桁架部分之间的附连可通过焊接和/或灌浆而形成刚性连接。之后，将组合的浮体和桁架部分拖到安装地点。该操作通常被称作接地配合。

以上Carr等人专利中的硬浮体的构造使得其直径非常大，而深度(或高度)非常浅，使得硬浮体出于稳定性原因不适应于在水中作水平的定向。

对于接地配合的可选方案，地球技术/地质的风险来自于配合的地点以及安装/平台的地点。天气风险也来自于配合的地点以及安装/平台的地点。尽管与天气相关的风险可以稍微减轻些，但为接地配合选项寻找合适的配合场地可导致，用于调动到配合地点/从配合地点中遣散并再调动到安装地点而拖拉距离/暴露的时间增加。此外，配合起来集成一体的桁架可半浸入结构必须临时安置在一安全地点，同时在安装地点需安装桩基和系泊***。

近年来，已有许多种可半浸入式的含有对敞开桁架使用的设计，这些设计试图组合半浸入结构的优点与敞开桁架框架的优点，前者具有比吊杆类结构浅的吃水，而后者具有升起板以减少该结构升起的自然时间。在将敞开桁架框架组装到浮体上之前，浮体通常已与干舷连成一体，因此，在将敞开桁架框架组装到浮体过程中，必须处于垂直位置。

有一种设计(授予Finn等人的美国专利6,637,979)通过将通常的半浸入结构修改成包括可伸缩的敞开桁架框架来解决该问题。该设计具有多个困难之处，例如，修改整个半浸入结构来容纳可伸缩的部分，以及对于不同尺寸的桁架缺乏现成的可适配性。

发明内容

本发明的提出是用来在完成的海上结构的安装地点时配合浮体结构与桁架结构。浮体系泊在位。靠近浮体将桁架结构放置在水中，桁架结构自放倒并在浮体附近进行操纵。浮体与桁架结构配备索具，以使桁架结构被拉到与浮体配合。桁架结构下降到水面下的预定深度但在海底之上，桁架结构重量被传递到来自浮体的缆绳。桁架结构与浮体对齐，来自浮体的缆绳用来曳拉桁架结构，使其与浮体配合。桁架结构和浮体如惯常用灌浆和焊接那样刚性地附连在一起。

附于说明书并形成说明书一部分的权利要求书，特别地指出了表征本发明的各种新颖性特征。为了更好地理解本发明以及其使用中所达到的操作优点，可参见各个附图及其说明内容，附图形成了本说明书的一部分，附图中示出了本发明的优选实施例。

附图说明

在形成本说明书一部分的附图中，图中所示附图标记在全部图中表示相同的或对应的零件，附图中：

图1-8示出本发明的各个步骤。

图9-13示出本发明替代实施例。

具体实施方式

应该理解到，尽管附图中示出浮体部分作为半浸入结构，但本发明适用于诸如带有桁架结构的吊杆船之类的其它结构。

如图1所示，浮体10使用附连到安装在海底16的锚或桩基14的系缆12而系泊在位。该浮体10为进行与桁架部分的连接操作而定位在合适的吃水深度。拖拉浮体和安装系缆的各项程序是海上作业行内所众所周知的。

如图2所示，桁架结构18在驳船20上运输到现场，驳船20被拖轮22拖曳。驳船20能够将诸如桁架结构18之类的结构投放到水中，且为海上作业行内所众所周知的。

如图3所示，桁架结构18可在水中自放倒到大致垂直的位置，以准备附连到浮体10。桁架结构18的形状和浮力有助于其转身到该定向。

如图4所示，拖轮22用来将桁架结构18定位在浮体10附近。将带有吊车26的作业船24移动到靠近桁架结构18。将吊车的支承缆绳28和牵引缆绳30附连到桁架结构18。将牵引缆绳30一端附连到桁架结构18，相对的一端附连到浮体10上的绞盘(图中不易看见)。

如图5和6所示，用吊车26将桁架结构18下降到水面之下的预定深度，这允许将桁架结构重量从吊车支承缆绳28传递到牵引缆绳30。不允许桁架结构18接触到海底16。然后将桁架结构18与浮体10对齐，如图7所示。使吊车支承缆绳28与桁架结构18脱开，使用牵引缆绳30和浮体10上的绞盘来向上曳拉桁架结构18并拉到与浮体10相配合，如图8所示。

然后，借助于行内公知的方法，诸如灌浆和焊接，将桁架结构18刚性地附连到浮体10。牵引缆绳30然后与桁架结构18脱开。然后，可按照需要来调整完成的浮体10和桁架结构18的吃水，以便于在最经常的条件下操作。

图9-13示出本发明的替代实施例。浮体10以同样方式在安装地点系泊在位，而桁架结构18以同样方式运输和安置在靠近浮体10的水中。牵引缆绳30以同样方式附连到桁架结构18上端。

压载控制缆绳32附连在作业船24和桁架结构18之间。这允许作业船上的操作者通过控制桁架结构18腿部分内的水和空气量来调整桁架结构18的浮力。

重力传递索具34附连到桁架结构18下端。重力传递索具34的相对端附连到配重块36，该配重块36又附连到诸如链条之类的配重缆绳38。配重缆绳38通过辅助块42附连到吊车缆绳40。吊车缆绳40由作业船24上的吊车26所支承。

如图10所示，配重块36和配重缆绳38下降到桁架结构18下方。桁架结构18的浮力减小，从而使配重块36和配重缆绳能够有控制地将桁架结构18下降水面之下的预定深度，这可防止桁架结构18与海底16接触。使桁架结构18能够在浮体10下方浮动并与浮体10对齐。压载控制索具34、配重块36和配重缆绳38用来控制桁架结构18的运动和深度，直到牵引缆绳30呈现松弛并放置成与桁架结构18拉紧为止，如图11所示。

如图12所示，牵引缆绳30和浮体10上的绞盘用来向上曳拉桁架结构，使其与浮体10配合。桁架结构18然后如上所述地借助于行内公知的方法，诸如灌浆和焊接，刚性地附连到浮体10。压载控制缆绳32和重力传递索具34然后与桁架结构18脱开。然后，可按照需要来调整浮体10和桁架结构完成结构的吃水，以便于在最经常的条件下操作。

在这两种安装方法中，由于重力已被传递走，通过牵引缆绳30的拉力，使桁架结构18能够在浮体下方10朝向浮体10移动。

尽管上面描述了本发明方法的基本步骤，但熟悉海上浮动结构安装的技术人员将会理解到，在该过程的不同阶段，需要准备重力承载缆绳和ROV的勘察以确定结构是否对齐。

本发明提供了如下的优点。

地球技术/地质的风险仅来自于安装/平台地点。天气风险也仅来自于调动到和在该安装/平台地点。由于天气和地球技术/地质的风险都仅在安装/平台地点，所以，这就趋于减少拖拉距离和暴露时间。

尽管以上已经图示和描述了本发明特殊的实施例和/或细节，以说明本发明原理的运用，但应该理解到，本发明可以如权利要求书中更加完整的描述那样来实施，或如本技术领域内技术人员其它方式公知的(包括任何的和全部的等价物)那样来实施，而不会脱离这些原理。

Claims (2)

1.一种在桁架结构和浮体的组合结构的海上操作地点将桁架结构附连到浮体部分的方法，所述方法包括如下步骤：

a.将所述浮体系泊在位；

b.使所述桁架结构靠近所述浮体漂浮；

c.将来自作业船上的吊车支承缆绳和来自所述浮体的牵引缆绳附连到所述桁架结构的上端；

d.在防止所述桁架结构接触海底的同时，将所述桁架结构下降到水面下的预定深度，将来自所述吊车支承缆绳的桁架结构重量传递到所述牵引缆绳；

e.将所述桁架结构移动到所述浮体下方且与所述浮体对齐的位置；

f.使所述吊车支承缆绳与所述桁架结构脱开；以及；

g.利用所述牵引缆绳将所述桁架结构向上移动到与所述浮体配合。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述桁架结构与所述浮体配合后将所述桁架结构刚性地附连到所述浮体的步骤。