专利名称：一种定位系泊在浅水海域的浮体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海上浮体，特别是关于一种定位系泊在浅水海域的浮体。
背景技术：
目前，我国海洋石油业除继续开发大中型海洋油气田之外，也在积极进行近海边际油田的开发。然而，对于这些小油藏资源的近海边际油田，如果继续按照大中型油气田的开发方式，继续采用大中型油气田的开发设备，无疑会投入相当大的成本，甚至有些油田根本无法收回成本，因此必须使用相应的小型设备。当前，我国海洋石油业正在积极开发应用的小型浮式生产储油装置(FPSO)和浮式储油装置(FSO)，就是一种非常适合浅水区域边际油田使用的小型设备。FPSO的外形有八角型和圆型两种，为满足常规海上石油生产，需要对这种FPSO装置进行海上定位系泊，其定位系泊时，既要避免常规锚链系泊存在占用海域面积较大，影响船舶航行的缺点，又要能够降低系泊工程投资，同时还要适合近海边际油田浅水区域的使用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种占用海域面积小、工程投资省、适合近海边际油田开发使用的定位系泊在浅水海域的浮体。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种系泊定位在浅水海域的浮体，它包括具有进排水装置的浮体本体和与其连接的系泊定位装置，其特征在于所述系泊定位装置包括一组安装在海底的锚固装置及分别连接在每一所述锚固装置与每一浮体本体系泊位置之间的具有预张力的张力腿式系泊缆，所述预张力使所述浮体保持其满载排水量5％～10％的储备浮力，所述浮体本体上的系泊位置为围绕所述浮体本体设置的3～4处。
所述系泊缆与海底水平线之间的夹角随水深的增加在30°～90°之间变化。
所述浮体本体上的每一系泊位置设置2～4个系泊点。
所述浮体本体为浮式生产储油装置或浮式储油装置中的一种。
所述浮体本体为一浮筒，在所述浮筒的顶部设置有一系泊耳，在所述系泊耳上连接另一系泊缆，该系泊缆的另一端连接船形浮式生产储油装置或船形浮式储油装置中的一种。
连接所述浮筒和锚固装置之间的所述系泊缆与海底水平线之间的夹角，随水深的增加在30°～60°之间变化。
所述锚固装置为桩锚或吸力锚中的一种。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于设置了一组锚固装置、一组系泊缆，且浮体本体上具有进排水装置和多处系泊点，因此可以在系泊浮体本体时，先向浮体本体进水舱内输水，待将系泊缆系泊完成后，再将进水舱中的水排出，使靠自身浮力升起的浮体本体与锚固装置之间的系泊缆形成一个个具有预张力的张力腿，其不但可以使浮体本体定位系泊在预定海域，而且可以使浮体本体储备一定的浮力，一旦浮体本体受到环境外力，张力腿具有一定的张拉能力，当环境外力撤除后，张力腿又会使浮体本体回到原来的位置。2、本发明提供的张力腿式定位系泊装置，将常规系泊缆的悬链线特性改变为张力特性，使FPSO的系泊性能大为改善。3、本发明可以根据海上环境情况设置数量不同的系泊缆，同时可以根据不同的海水深度，确定系泊缆与海底水平线的夹角，配合不同的浮力储备，因此可以以最短的系泊缆，实现最恰当的系泊能量，实现本发明占用海域面积小、工程投资省的目的。4、本发明不但可以系泊一八角形或圆形FPSO或FSO，而且可以系泊一浮筒，该浮筒与张力腿式系泊缆构成单点浮筒系泊的主体，再在浮筒顶部通过系泊缆连接一船形FPSO或FSO，在环境力作用下，船形FPSO或FSO可围绕浮筒作360°的旋转，本发明可以广泛用于我国近海水域较浅的边际油田的开发。
图1是采用本发明定位系泊的八角形FPSO示意图图2是图1的俯视图图3是图1的另一种定位系泊状态图4是采用本发明定位系泊的圆形FPSO示意图图5是图4的俯视图图6是图4的另一种定位系泊状态图7是采用本发明定位系泊的单点浮筒及与船形FPSO连接的示意图图8是图7的俯视图图9是图7在深水定位系泊状态示意图图10是图9的俯视图具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
如图1、图2所示，本发明包括一具有进排水装置的浮体本体1和与浮体本体1连接的系泊定位装置，系泊定位装置包括一组安装在海底的锚固装置2及分别连接在每一锚固装置2与每一浮体本体1位置之间的具有预张力的张力腿式系泊缆3，浮体本体1上的系泊位置为围绕浮体本体1设置的3～4处，每个系泊位置设置2～4个系泊点4。
本发明安装时，首先将一组锚固装置2分别固定安装在海底预定设置浮体本体1的位置，在各所述锚固装置2上连接系泊缆3；然后用拖船将浮体本体1拖至上述海域，向浮体本体1中的预定进水舱内输入海水，用海水压载浮体本体1，然后将各条系泊缆3连接在浮体本体1的各个系泊点4上；最后将浮体本体1进水舱内的海水排出，浮体本体1依靠自身浮力上浮，使各条系泊缆3产生张力，既使在浮体本体1满载时，也保持5％～10％的储备浮力。
由上述安装步骤可知本发明系泊缆的预张力是如何产生的，各系泊缆3的长度在连接浮体本体1后，均短于浮体本体1满载时锚固装置2到浮体本体1系泊点的长度，向上的浮力作用会产生了一定的预张力，形成一个个张力腿，其不但可以使浮体本体1定位系泊在预定海域，而且一旦浮体本体1受到环境外力，张力腿具有一定的张拉能力，当环境外力撤除后，张力腿又会使浮体本体1回到原来的位置。
本发明中，系泊缆3与海底水平线的夹角θ，当水深大于浮体本体1最大吃水深度4倍时，夹角θ等于90°，即系泊缆3与锚固装置2呈垂向连接，当水深小于浮体本体1最大吃水深度4倍时，夹角θ在30°～90°之间，角度越大，系泊缆3的长度就越短，其弹性就越低；角度越小，系泊缆3的长度就越长，其弹性就越好。本发明方法的实际使用中，海域水深应小于200米。
本发明的储备浮力，约占浮体本体1满载排水量的5％至10％，储备浮力作用是让各系泊缆3产生一定张力，当水深大于浮体本体1最大吃水深度4倍时，系泊缆3垂直布置，为避免锚固装置2的过大上拔力，应使用较小的储备浮力；当水深较浅时，因系泊缆3与海底成一定角度，使锚固装置2的上拔分力较小，因此可使用较大的储备浮力。锚固装置2应具有足够大的上拔力，一般大于安全系数的3倍，使本发明具有较强的抗御海洋环境力的能力。
本发明中，系泊缆3数量根据浮体本体1满载排水量与具体海洋环境条件选定，浮体本体1的系泊位置可在浮体本体1上的3个位置或4个位置设置，每一个位置设置2个或3个或4个系泊点4，比如呈4×2或4×3或4×4的分布，各系泊点4与对应的锚固装置2之间用系泊缆3相连接。系泊缆3选用质地优良、弹性较好的尼龙缆或钢缆，应具有良好的抗腐蚀性。系泊缆3产生的预张力，增强了抵抗海洋环境力的能力，可使系泊缆3的破断强度达到其最大负荷的3倍。
下面是一些具体实施例。
实施例一如图1～3所示，本实施例定位系泊的是一个小型八角形FPSO，其排水量为1万吨至3万吨，在海底的预定位置固定安装了一组八个锚固装置2，在每个锚固装置2上连接一条系泊缆3，在八角形浮体本体1的四角边设置系泊位置，每个角边布置2个系泊点4，每个系泊点4连接一条系泊缆3。每条系泊缆3与海底水平线成θ角度，比如45°(如图1所示)或90°(如图3所示)。
实施例二如图4～6所示，本实施例定位系泊的是一个圆形FPSO，首先在海底分三处设置六个锚固装置2，沿浮体本体1的圆形按120°间隔分散设置3个系泊位置，每个位置设置2个系泊点4，各系泊点4与对应的锚固装置2之间用系泊缆3连接，每条系泊缆3与海底水平线成θ角度比如50°(如图4所示)或90°(如图6所示)。
实施例三如图7～10所示，本实施例定位系泊的浮体本体1是一浮筒5，浮筒5为圆柱状，其外壳为钢质材料并具有密封防水结构，其上设置有注水和排水装置。沿浮筒5的周向按120°间隔设置3个系泊位置，每个位置设置3个系泊点4，并用系泊缆3连接系泊点4和海底锚固装置2，一共是9条系泊缆3。浮筒5顶部设置有一系泊耳6，该系泊耳6通过另一条系泊缆7连接另一浮体8，浮体8可以是一船形FPSO或船形FSO。单点系泊的浮体8可以围绕浮筒5做360°的自由旋转。当遭遇海洋环境力影响时，浮筒5和系泊在浮筒5上的船形FPSO或FSO会一起偏离原有位置，在环境力撤离后，浮筒5以及系泊其上的船形FPSO或FSO会在张力腿式系泊缆3的作用下，被拉回原位置，从而起到对船形FPSO或FSO在海上定位系泊的作用。
上述系泊缆7可以选用质地优良、弹性好、抗海水腐蚀性的尼龙缆或钢缆，或在尼龙缆两端设置耐磨链。
本实施例定位系泊步骤如下(1)将九个锚固装置2分别固定安装在海底的预定位置，然后在各个锚固装置2上分别连接一条系泊缆3；(2)打开浮筒5的注水装置，向浮筒5内注入海水使其沉入海底，将九条系泊缆3分别连接在浮筒5周向的系泊点4上，然后打开浮筒5的排水装置，将浮筒5内的海水排出，依靠浮筒5自身的浮力，拉紧9条系泊缆3，使其产生一定的预张力，每条系泊缆3与海底水平线成θ角度；(3)用拖船将船形FPSO或FSO浮体5拖至该海域，将系泊在浮筒5顶部的系泊缆7的另一端系泊在浮体8上，形成对浮体8的单点式定位系泊。
应用浮筒5对FPSO或FSO浮体5进行单点式定位系泊时，按照水深确定系泊缆3与海底水平线的夹角θ，当水深小于50米时，其夹角θ应为30°(如图7所示)，当水深为200米时，其夹角θ应为60°(如图9所示)，水深越浅夹角θ角度越小，变化范围为30°～60°，在实际使用中，该张力腿单点式的作业水深应小于200米。
上述各实施例中，系泊缆3的数量根据海洋环境条件选用，环境缓和时应少选，环境恶劣则多选。
权利要求1.一种系泊定位在浅水海域的浮体，它包括具有进排水装置的浮体本体和与其连接的系泊定位装置，其特征在于所述系泊定位装置包括一组安装在海底的锚固装置及分别连接在每一所述锚固装置与每一浮体本体系泊位置之间的具有预张力的张力腿式系泊缆，所述预张力使所述浮体保持其满载排水量5％～10％的储备浮力，所述浮体本体上的系泊位置为围绕所述浮体本体设置的3～4处。
2.如权利要求1所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于所述系泊缆与海底水平线之间的夹角随水深的增加在30°～90°之间变化。
3.如权利要求1所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于所述浮体本体上的每一系泊位置设置2～4个系泊点。
4.如权利要求2所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于所述浮体本体上的每一系泊位置设置2～4个系泊点。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于所述浮体本体为浮式生产储油装置或浮式储油装置中的一种。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于所述浮体本体为一浮筒，在所述浮筒的顶部设置有一系泊耳，在所述系泊耳上连接另一系泊缆，该系泊缆的另一端连接船形浮式生产储油装置或船形浮式储油装置中的一种。
7.如权利要求6所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于连接所述浮筒和锚固装置之间的所述系泊缆与海底水平线之间的夹角，随水深的增加在30°～60°之间变化。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于所述锚固装置为桩锚或吸力锚中的一种。
9.如权利要求5所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于所述锚固装置为桩锚或吸力锚中的一种。
10.如权利要求6所述的一种系泊定位在浅水海域的浮体，其特征在于所述锚固装置为桩锚或吸力锚中的一种。
专利摘要本实用新型涉及一种系泊定位在浅水海域的浮体，它包括具有进排水装置的浮体本体和与其连接的系泊定位装置，其特征在于所述系泊定位装置包括一组安装在海底的锚固装置及分别连接在每一所述锚固装置与每一浮体本体系泊位置之间的具有预张力的张力腿式系泊缆，所述预张力使所述浮体保持其满载排水量5％～10％的储备浮力，所述浮体本体上的系泊点为围绕所述浮体本体设置的3～4处。本实用新型将浮体本体与锚固装置之间的系泊缆设置成一个个具有预张力的张力腿，当环境外力撤除后，张力腿会使浮体本体回到原来的位置。本实用新型占用海域面积小、工程投资小、特别适合于近海边际油田浅水区域使用。
文档编号B63B21/50GK2900351SQ20062011368
公开日2007年5月16日 申请日期2006年5月17日 优先权日2006年5月17日
发明者曾恒一, 范模 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油研究中心