一种轴对称的桶形基础单腿柱采油平台及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种轴对称的桶形基础单腿柱采油平台及其施工方法，包括下部桶形基础系统与上部作业平台系统；下部桶形基础系统由三个相同的副桶与一个主桶组成，各个桶形基础之间通过肋板相连；上部作业平台系统由三个水平桁架、三个支撑桁架、中央立柱、系列撑杆及上部作业平台组成；施工过程采用上端系缚控制绳索的导向棒辅助使得下部桶形基础系统与上部作业平台系统的相互对接组装形成整体。本发明专利技术上部作业平台系统与下部桶形基础系统相互独立，上部作业平台系统对下部桶形基础系统的沉贯作业无影响，整体组装后呈轴对称状态，荷载分布均匀，基于导向棒下沉安装上部作业平台系统，施工速度快、精度高，采油平台系统的重复利用与回收作业简便。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及海上油气田领域中的采油平台，尤其涉及一种轴对称的桶形基础单腿柱采油平台及其施工方法。
技术介绍
：海上边际油气田是指那些储量小、边远地区、深层及环境条件恶劣的海区，对其开采的全部收入与开采的支出基本持平，或收益甚少。我国海上油气田中有相当一部分属于边际油气田，如何经济有效的开发边际油气田一直是海洋石油工程界关心的课题。为了开采边际油气田，需考虑多种手段来减少工程投资、降低开发成本，使其能取得一定的经济效益。实践证明，简易海洋平台具有结构简单、用钢量少的特点，能够大大减少海上油气田的开发成本，尤其适用于边际油气田的开发。已有的多种简易平台方案，或者平台重量仍然偏大，或者制造、安装过程仍然比较繁琐，且不能重复利用或者搬迁过程复杂，重复利用的费用过高。专利申请号：201410215018.3公开了一种筒型基础单腿柱采油平台，它包括筒型基础，筒型基础位于泥面下，水平桁架位于泥面处首尾相连构成三角形水平面，各连接点一端面分别焊接在筒型基础上，另一端面与支撑桁架和中央立柱焊接；中央立柱焊接在由水平桁架连接构成的一个连接点上，中央立柱最底部与筒型基础焊接；两个支撑桁架一端分别焊接在其余两个连接点上，另一端都焊接在中央立柱上，且与中央立柱的焊接点位于水平面以下、泥面以上；水平桁架、支撑桁架和中央立柱形成空间四面体结构；登船平台位于水面以上，设置在中央立柱上部；作业平台位于登船平台上方，设置在中央立柱的顶部；位于登船平台与作业平台之间还设置有爬梯。该结构的缺陷为：整体结构不对称，中央立柱位置处的桶形基础受到的竖向荷载较大，而其它两个桶形基础受到的竖向荷载较小，导致中央立柱位置处桶形基础产生的竖向沉降必然大于其它两个桶形基础的竖向沉降，基础在安装及使用过程中容易产生不均匀沉降而使采油平台发生倾斜，进而影响采油平台的使用；另外，所述两个支撑桁架和中央立柱与桶形基础焊接在一起，整体重量较大，对起吊设备的起重能力要求高，也不利于工程结束后采油平台的起浮、转场与重复利用。
技术实现思路
：为了弥补现有技术问题的不足，本专利技术的目的是提供一种轴对称的桶形基础单腿柱采油平台及其施工方法，其结构简单，施工方便，重复利用便利，经济效益好，适用于边际油气田的开采，为边际油气田的开采降低开发成本。本专利技术的技术方案如下：轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，包括下部桶形基础系统与上部作业平台系统，所述的下部桶形基础系统包括三个呈品字形放置的、相同的副桶及其中央的主桶，各个桶形基础外壁之间通过肋板相连，副桶的桶顶设有底部中空支座，主桶的桶顶设有底部实心支座；所述的上部作业平台系统包括与副桶相配合三个上部支座，三个上部支座中央设有与主桶相配合的中央立柱，三个上部支座外壁上连接有水平桁架，三个上部支座外壁与中央立柱外壁之间设有倾斜设置的支撑桁架，中央立柱上端安装有作业平台；所述的上部作业平台系统与下部桶形基础系统对接安装固定，其中上部作业平台系统上部支座套装于下部桶形基础系统底部中空支座上，中空的中央立柱套在底部实心支座上。所述的轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，所述的主桶和副桶均倒置，主桶直径大于副桶直径，主桶与副桶的高度相同，主桶与副桶之间通过肋板两两焊接相连；三个副桶通过肋板两两焊接相连后形成等边三角形布置，主桶位于等边三角形的中心位置处。所述的轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，所述的副桶的桶顶中心设有底部中空支座，底部中空支座为内部中空的圆形钢管，底部中空支座上部设有螺栓孔。所述的轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，所述上部支座为中空的圆形钢管，内孔直径大于底部中空支座外径，上部支座高度小于底部中空支座高度。所述的轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，所述的中央立柱为中空的圆形钢管，中央立柱位于上部作业平台系统的中心对称轴上，三个水平桁架、三个支撑桁架和中央立柱形成侧面相同的空间四面体结构。一种轴对称的桶形基础单腿柱采油平台的施工方法，包括如下步骤：1）、下部桶形基础系统直立于预定海面上，取三根导向棒插入且固定在下部桶形基础系统的底部中空支座中，导向棒上端系缚控制绳索；2）、缓慢下降下部桶形基础系统至海水中，直至接触海底，打开连接各桶形基础抽水孔并利用水泵抽负压，使下部桶形基础系统逐步贯入至海床中，当桶形基础全部贯入海床且水平度满足要求时，下部桶形基础系统沉贯作业结束；3）、平稳地起吊上部作业平台系统直立于预定海面上，先控制绳索穿入上部支座中，至三个上部支座分别套在三个导向棒上，上部作业平台系统沿着导向棒缓慢下降；直至三个上部支座分别准确套在三个底部中空支座上，上部作业平台系统下沉就位作业结束；4）、上部作业平台系统下沉就位后，把三根导向棒从底部中空支座中拔出，派潜水员下水，利用螺栓组件穿过底部中空支座上的螺栓孔，即完成系统的安全固定，整个系统组装完毕。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1、本专利技术上部作业平台系统与下部桶形基础系统相互独立，可独立制作，互不影响；2、本专利技术先完成下部桶形基础系统的沉贯后，再组装上部作业平台系统，即上部作业平台系统对下部桶形基础系统的沉贯作业无影响，方便桶形基础的施工；3、本专利技术整体组装后呈轴对称状态，荷载分布均匀，产生的不均匀沉降小，有利于采油平台的使用与维护；4、本专利技术下部桶形基础系统的沉贯完成后，基于导向棒下沉安装上部作业平台系统，施工速度快、精度高，缩短了海上作业时间；5、本专利技术当采油平台使用结束需转场时，卸除螺栓、螺帽后即可起吊上部作业平台系统，再开展下部桶形基础系统的注水、起浮工作，可见上部作业平台系统对下部桶形基础系统的起浮作业无影响，方便采油平台系统的重复利用与回收作业。附图说明：图1为本专利技术的下部桶形基础系统示意图。图2为本专利技术的上部作业平台结构系统示意图。图3为本专利技术的副桶结构示意图。图4为本专利技术的上部作业平台系统的撑杆部结构示意图。图5为本专利技术的上部作业平台系统与下部桶形基础系统的对接组装示意图。图6为本专利技术的结构示意图。图7为本专利技术对接组装施工过程示意图。附图标记：1、副桶；2、主桶；3、肋板；4、抽水孔；5、底部中空支座；6、螺栓、螺帽；7、上部支座；8、水平桁架；9、支撑桁架；10、中央立柱；11、作业平台；12、底部实心支座；13、螺栓孔；14、撑杆；15、导向棒；16、控制绳索。具体实施方式：参见附图：一种轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，包括下部桶形基础系统与上部作业平台系统；下部桶形基础系统，由三个相同的副桶1与一个主桶2组成，各个桶形基础之间通过肋板3相连，副桶1的桶顶设有底部中空支座5，主桶2的桶顶设有底部实心支座12；上部作业平台系统，由三个水平桁架8、三个支撑桁架9、中央立柱10、系列撑杆14及上部作业平台11组成，三个水平桁架8的首尾连接处设有中空的上部支座7；通过上部作业平台系统中空的上部支座7套在下部桶形基础系统底部中空支座5上，中空的中央立柱10套在底部实心支座12上，完成下部桶形基础系统与上部作业平台系统的对接组装。副桶1与主桶2的高度相同，主桶2的直径大于副桶1的直径。副桶1与主桶2之间通过肋板3两两焊接相连，肋板的顶面与桶形基础的顶面平齐；副桶1与主桶2的顶部均设有抽水孔4；副桶1的桶顶中心位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，包括下部桶形基础系统与上部作业平台系统，所述的下部桶形基础系统包括三个呈品字形放置的、相同的副桶及其中央的主桶，各个桶形基础外壁之间通过肋板相连，副桶的桶顶设有底部中空支座，主桶的桶顶设有底部实心支座；所述的上部作业平台系统包括与副桶相配合三个上部支座，三个上部支座中央设有与主桶相配合的中央立柱，三个上部支座外壁上连接有水平桁架，三个上部支座外壁与中央立柱外壁之间设有倾斜设置的支撑桁架，中央立柱上端安装有作业平台；所述的上部作业平台系统与下部桶形基础系统对接安装固定，其中上部作业平台系统上部支座套装于下部桶形基础系统底部中空支座上，中空的中央立柱套在底部实心支座上。

【技术特征摘要】
1.一种轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，包括下部桶形基础系统与上部作业平台系统，所述的下部桶形基础系统包括三个呈品字形放置的、相同的副桶及其中央的主桶，各个桶形基础外壁之间通过肋板相连，副桶的桶顶设有底部中空支座，主桶的桶顶设有底部实心支座；所述的上部作业平台系统包括与副桶相配合三个上部支座，三个上部支座中央设有与主桶相配合的中央立柱，三个上部支座外壁上连接有水平桁架，三个上部支座外壁与中央立柱外壁之间设有倾斜设置的支撑桁架，中央立柱上端安装有作业平台；所述的上部作业平台系统与下部桶形基础系统对接安装固定，其中上部作业平台系统上部支座套装于下部桶形基础系统底部中空支座上，中空的中央立柱套在底部实心支座上。2.根据权利要求1所述的轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，所述的主桶和副桶均倒置，主桶直径大于副桶直径，主桶与副桶的高度相同，主桶与副桶之间通过肋板两两焊接相连；三个副桶通过肋板两两焊接相连后形成等边三角形布置，主桶位于等边三角形的中心位置处。3.根据权利要求1所述的轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特征在于，所述的副桶的桶顶中心设有底部中空支座，底部中空支座为内部中空的圆形钢管，底部中空支座上部设有螺栓孔。4.根据权利要求1所述的轴对称的桶形基础单腿柱采油平台，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金龙，刘洁群，徐满满，宁华晶，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34