技术领域
[0001] 本
发明属 于海洋工程 及
船舶工 程技术领 域，涉及一种DDMS(Deep DraftMulti-Spars)深吃水立柱平台，适用于深海海域的油气钻探与生产。
背景技术
[0002] 目前，世界上的深水平台的主要类型有半潜式SEMI、张
力腿TLP和Spar。半潜式平台经过几十年的发展在设计与建造技术上已经比较成熟，目前已有超过90座平台用于深水钻井。但半潜式平台的运动性能不及
张力腿与Spar平台，不支持干式采油树系统。半潜式平台吃水较浅，
重心在
浮心之上，极端海况下的
稳定性问题不能忽略。
[0003] 张力腿平台借助张力键与海底
基础相连，垂荡响应极小，但平台造价对设计水深敏感，目前张力腿平台水深记录为1425m。此外垂向高频的振荡对张力键产生的疲劳问题比较突出。
[0004] Spar平台近年来在墨西哥湾依靠其良好的运动性能，得到了众多石油公司和海洋工程技术公司的青睐。1997年第一座Spar平台Neptune下水，作为第一代Spar平台，仅建造了3座就被第二代Truss Spar取代。Truss Spar用空间
桁架结构代替了Classic Spar的刚制
外壳作为主体中段并使用垂荡板增加附加水
质量并提供粘滞阻尼，改良了平台水动力特性，虽然吃水相对较浅，但同样具有良好的运动性能。相比第一代Classic Spar，Truss Spar虽然丧失了储油功能，但降低了
钢材用量，因而降低了建造
费用。2004年第三代多柱式平台CellSpar诞生，较低的建造难度和造价是其最大的优点，但有效荷载受到限制。虽然Spar平台具有良好的稳定性和运动性能等优点，但建造难度较大，平台上体空间狭窄，有效使用面积较小，主体涡激振动明显等方面的不足也引起了人们的重视。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种新型的深吃水立柱平台，该平台能够显著降低平台的建造成本和建造难度，其水动力性能得到了提高且具有良好的运动性能。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] DDMS型深吃水立柱平台由4个深吃水的立柱spars(硬舱)、一个中央井立柱spar、垂荡板、横向浮桥、软舱、系泊系统、立管系统(软舱)以及平台上体等主要部分构成。
[0008] 4个深吃水的立柱布置在平台横截面的4个
角点上，主要为平台提供
浮力。
[0009] 中央井立柱位于横截面中心，直径比4个深吃水的立柱稍大，作为中央井并在底部向
海水开放，使立管从中穿过，有效地保护立管，减小波浪与海流对立管冲击。
[0010] DDMS平台采用顶部张紧式立管系统，并利用连接在立管顶部的浮桶提供所需的张力。
[0011] DDMS软舱位于硬舱立柱的底部与硬舱相隔一定距离，其中充满高
密度液体或金属，使平台重心
位置(CG)位于浮心位置(CB)之下；在极端环境下，平台也因此具有良好的稳定性。
[0012] 硬舱与软舱通过4根小直径的立柱连接。在硬舱吃水部位配置三
块水平垂荡板，连接4个深吃水的立柱和一个中央井，向平台提供总体侧向
刚度，并有效改良平台的水动力性能。每一层垂荡板由4块三角形
子板组成，由四根水平45度安置的
横撑隔开，横撑连接角点和中央井立柱。在硬舱的底部安装水平浮桥，一方面连接平台4个深吃水的立柱，还可以作为可变压载舱用以调整平台的重心位置，避免偏心。在硬舱顶部设置了K型梁连接各个立柱，进一步增加平台主体的整体侧向刚度。
[0013] DDMS平台使用系泊系统约束水平方向位移，系泊索一端安装在平台甲板上另一端在海底固定。平台上体采用双层的桁架结构，由钻井塔及设备、人员宿舍、
直升机平台、生产车间和动力车间等部分组成。
[0014] DDMS深吃水立柱平台的设计是一个交互式的过程，包括平台功能与设计要求、主体尺寸估计、平台重量与甲板布置、平台压载舱和硬舱设计、空舱排水量、锚泊系统、立管设计、荷载施加、设计计算、平台稳定性验算和平台响应验算等方面。
[0015] 本发明深吃水立柱平台DDMS具有以下优点：
[0016] 1、硬舱由直径相对较小的立柱组成，平台的建造难度与成本较低；平台硬舱各部分可在就近船坞生产并安装，节省了一定的平台运输费用。
[0017] 2、封闭的中央井结构使穿过其中的立管得到保护，免受波浪或海流的冲击；
[0018] 3、多柱的硬舱配置方案使DDMS平台具有更大的上体使用空间，获得了更大的整体设计弹性；
[0019] 4、垂荡板结构提供了大量的附加水质量，并能够激起一定的粘滞阻尼，水动力性能得到提高，具有良好的运动性能特别是垂荡响应。
[0020] 5、支持干式采油树的使用，进一步降低油气开采成本；
[0021] 6、适用于多种不同的海域及海况条件。
[0022] 7、多柱式的硬舱配置方案能够通过扰乱漩涡的脱落降低涡激振动VIV效应。
附图说明
[0023] 图1为本发明的总体结构示意图。
[0024] 图2为本发明的平台上体布置示意图。
[0025] 图3为本发明的总体结构示意图1-1剖面图。
[0026] 图4为本发明的总体结构示意图2-2剖面图。
[0027] 图5为本发明的系泊系统示意图。
[0028] 图6为本发明的立管系统示意图。
[0029] 图中：1平台上体；2 K型梁；3深吃水立柱；4中央井立柱；5垂荡板；
[0030] 6横向浮桥；7软舱；8系泊系统；9立管系统。
[0031] 101直升机平台；102人员膳宿；103控制车间；105钻井塔；
[0032] 104钻井模块106动力供应模块；107平台生产车间；108
起重机。
具体实施方式
[0033] 下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体
实施例。
[0034] 本发明深吃水立柱式平台由平台上体1、K型梁2、深吃水立柱spars3、中央井spar4、垂荡板5、横向浮桥6、软舱7、系泊系统8、立管系统9组成。
[0035] 所述的平台上体1采用双层桁架结构，利于通
风，对设备安全运行有利。直升机平台101、人员膳宿102、控制车间103位于平台前端。钻井塔105在甲板中心，中央井之上。钻井模块104位于甲板左舷仅靠钻井塔，平台动力供应模块106例如
涡轮发
电机，位于甲板右舷。平台生产车间107位于甲板尾部。两座起重机108分别位于甲板的左舷和右舷。
[0036] 所述的K型梁2的水平横梁连接深吃水的立柱(3)和中央井立柱(4)，45度
斜梁一端与深吃水的立柱或中央井，另一端与水平横梁连接。
[0037] 所述的深吃水立柱布置在平台主体的4个角点，每一个立柱由若干小舱室构成，其中充满空气，主要功能是为平台提供浮力。
[0038] 所述的中央井立柱4长度与硬舱相同，直径更大。中央井为中空结构，底部向海水开放，立管从中穿过直到海底井口。DDMS平台也支持液压式立管的使用，平台业主可根据实际情况决定是否安装封闭的中央井。
[0039] 所述的垂荡板5由三角型子板502与水平45度横撑501组成。横撑501用于连接深吃水立柱3和中央井立柱4，增大整体结构刚度。垂荡板为水平面积很大的薄板，平台竖向运动时，法向方向能够激起较大附加水质量，同时尖锐的平板边界提供了一定的粘滞阻尼，调整DDMS平台的垂荡自然周期调整到特征波浪周期之上，避免共振产生较大的响应。
[0040] 所述的横向浮桥6在底部连接深吃水立柱3，同时设置了水平45度横撑601。横向浮桥同时也作为可变压载舱以调整平台的重心位置，避免偏心。
[0041] 所述的软舱7位于平台最底部，通过小直径圆柱与平台深吃水立柱3连接。软舱提供大量压载，其中充满了高密度液体或金属。
[0042] 所述的系泊系统8用于约束平台水平位移。系泊索由链-缆-链结构组成，一端安装在平台甲板上另一端在海底固定，导缆器的位置与平台重心的竖向位置一致，可避免锚缆在平台转动时产生不良附加弯矩。DDMS平台采用12根系泊索，编号为801～812，分成4组，对称布置硬舱上。每组系泊索之间呈90度，每一组中的3根系泊索分别呈5度的方向角。DDMS平台为浮体顺应式结构，因此系泊系统提供的纵荡回复力较小，其自然周期通常在150～350s之间。
[0043] 所述的立管系统9由1根钻井立管901和8根生产立管902组成。立管的数量直接决定中央井立柱4的尺寸。所有立管均为顶部张紧式，由浮力桶提供张力。
