专利名称：：张力腿平台整体式负压式基础及其沉贯方法
技术领域：
：本发明属于海洋工程领域海洋工程结构物基础，涉及一种张力腿平台基础。
背景技术：
：桶形基础作为一门技术来研究始于20世纪50年代，最初应用于系泊的吸力锚桩，在很多锚泊系统中得到成功的运用。在20世纪90年代开始把它运用到平台基础上，起初用作张力腿平台的锚固，接着又用作导管架平台的基础。桶形基础平台作为一种目前世界上最新型移动式采油设施，适用的土质范围、水深范围及环境荷载均相当宽广，可以满足开发我国深海边际油田的要求，采用新型桶形基础平台对这些边际油田进行开发，具有重大的社会和经济效益。桶形基础工作机理可追溯到1958年，Mackereth在英国的一个湖底软泥床上取样作业时首次使用负压桶，上下拉动活塞式土样取芯器。此后，人们对负压吸力桩、吸力锚以及桶形基础的研究和应用一直没有中断。1980年SBM公司设计的两套链式锚腿系泊装置(CALM)的12个吸力锚埋置锚桩接于海底；1994年7月挪威国家石油公司在水深70米的北海安装了Europipe16/11-E大型吸力式基础导管架平台。在1996年建成了SleipnerVest平台，由于基础外形类似倒扣的桶，因此称之为桶形基础。从而宣告桶形基础平台正式进入使用阶段。我国海洋工程界对桶形基础也十分重视，1994年在渤海CFD—6—1油田首次成功安装了吸力锚作为延长试验油轮系泊的两点系泊基础；1995年在JZ20—2油田成功安装了系泊一个吸力锚和"自强号"沉垫自升式平台的四根吸力式防滑桩；1996年在南海陆丰22/1油田安装了用于STP单点系泊的6.个吸力锚;1997年胜利油田的桶形基础平台研制，列入中国石油天然气总公司重大装备计划，1998年通过由"海洋探査和资源开发技术(820)"主题办公室组织的可行性论证，正式纳入国家"863"计划。在经过大量试验和研究的基础上，于1999年10月成功在胜利埕北海区CB20B井位，将国内第一座桶形基础生产平台安装就位，这标志着我国的桶形基础平台进入使用阶段。目前，国内外桶形基础绝大部分只应用于浅海，尚未应用于上千米水深，究其原因第一，由于水深原因海底压力很大，桶内水很难由泵排出，内部无法产生负压环境，导致桶基不能沉贯到海底。第二，由于水深原因，单桶沉贯很难保证沉贯位置的准确性，沉贯后桶基之间相对位置不能确定，从而不能保证锚索平行；并且桶基到海底时的状态难于控制，可能需要很长的海上施工时间。由于上述原因，至今世界上仅有一例张力腿平台海底基础使用桶形基础。此平台为挪威Saga公司在1992年设计的SnorreTLP，其工作水深为335m。实际测验表明，SnorreTLP的桶形基础是一种新型经济的海洋浮体结构的基础形式，比较适合软黏土海底地基，并一起经济性和安全性在软土地基中取代了装基础。它的成功使海洋工程界看到了未来海上基础的雏形，可其海上施工的困难性也使得它成为世界上唯一成功的范例。如今，张力腿平台的海底基础绝大部分采用桩基础，如Shell公司在墨西哥湾建造的MarsTLP、PowellTLP以及Brutus.TLP平台均采用12根100多米的桩基础系固。每根桩基础打入海底大约需要2周时间，所有桩基础打入海底需要很长的海上施工时间。
发明内容本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种适用于张力腿平台的海底基础，本发明的桶形基础可以在24小时内沉贯入海底，大大縮短了海上施工时间，并且易于控制。本发明采用如下的技术方案一种张力腿平台整体式负压式基础，包括四个大小、形状、材质相同的桶基，四个桶基成正方形布置，每个桶基的主体为柱状，桶基之间通过排布在所述正方形边长上的四根储水管相连通，每根储水管与桶基顶端的连接处设置有能够利用无线通信方式控制其打开与闭合的电子阀门，以所述的四根储水管的中点为顶点，内接有同样成正方形排布的四根斜向储水管，各根储水管以及斜向储水管之间相互连通。作为优选实施方式，各根储水管由T型钢制成，其内具有环向筋和纵向筋；储水管的外管直径3m，壁厚0.1m，环向筋间距为2m，桶基之间的储水管长为80m;桶基内总排水容量为4286m3，储水安全系数为1.601。本发明同时提供一种上述负压式基础采用的沉贯方法，包括下列步骤.-第一步在确保四个桶基的相对位置固定、确保其与张力腿上部平台连接的四根缆索保持平行的情况下，使四个桶基同时垂直沉贯；第二步储水管内部以常压沉入海底，桶基依靠自身重力，沉入海底泥土造成桶内密封环境后，由四个桶基一起向储水管内排水，通过对电子阀门对排水状态进行控制，完成沉贯。本发明提出的整体式负压式基础，.具有整体沉贯法、储水管排水法两大创新点，将桶形基础应用于更深的海况，解决了工程实际中张力腿平台的技术难题，克服了深海沉贯问题，有利于深海油气的勘探开发。本发明提出的整体式桶形基础可以同时沉贯，时间縮小为原来的一半，大大降低了海上施工成本。图l整体式负压式基础俯视示意图；图2整体式负压式基础侧视示意图3(a)储水管储水管截面布置情况，(b)储水管所采用的T型钢;图4储水管纵向筋和环向筋布置情况立体图；图5(a)和(b)分别为桶基主视图和主剖视图，图中标注有尺寸；图5(c)(d)(e)分别为A-A，B-B，C-C剖面图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详述。本发明设计的整体式负压式基础，结构如图1和图2所示。四个桶基1通过储水管2连成一个整体。储水管2与桶基1连接部位采用焊接联接工艺，保证焊接处水密无损伤且无热应力。桶基1顶端和储水管2连接处用电子阀门3联通，可用蓝牙系统控制其打开与闭合。桶基与储水管基本尺寸设计如下1.桶基尺寸设计表1单个桶形基础的结构参数<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2.储水管尺寸设计四个桶基1成正方形布置，边长为80m。桶基1之间的储水管2长为80m，外管直径为3m，壁厚为0.lm。.储水管的结构如图3和图4所示，储水管2内部布置纵向筋和环向筋，采用相同尺寸T型钢(截面尺寸见图4)，环向筋间距为2m，斜向储水管采用相同的截面形式。储水管总储水容量为6864m3。桶基结构尺寸如图5各图所示。桶基内总排水容量为4286nf，储水安全系数为1.601。本发明具有两大创新点第一、整体沉贯法四个桶基通过储水管连成一个整体，当落到海底时，第一保证四个桶基的相对位置，第二保证桶基垂直海底表面。使得桶基能够垂直沉贯到海底，并且沉贯相对位置固定，确保与张力腿上部平台连接的四根缆索保持平行。同时，四个桶基同时沉贯，将沉贯时间縮短为单独沉贯总时间的30—50%。第二、储水管排水法在整体结构中预留储水管，储水管内部以常压沉入海底。四个桶基一起向储水管内排水，由船上人员运用蓝牙技术，通过桶上的电子阀门对排水状态进行控制，最终完成沉贯。桶形基础依靠自身重力，其施工时，先靠其自身以及所负的上部结构的重量插入水下泥土中一定的深度，形成封闭空间，造成桶内密封环境后，四个桶基一起向储水管内排水，由船上人员运用蓝牙技术，通过桶上的电子阀门对排水状态进行控制，最终依靠桶体内与外界环境的压力差将桶体压入.泥中直到预定的深度，最终完成沉贯。权利要求1.一种张力腿平台整体式负压式基础，包括四个大小、形状、材质相同的桶基，四个桶基成正方形布置，每个桶基的主体为柱状，桶基之间通过排布在所述正方形边长上的四根储水管相连通，每根储水管与桶基顶端的连接处设置有能够利用无线通信方式控制其打开与闭合的电子阀门，以所述的四根储水管的中点为顶点，内接有同样成正方形排布的四根斜向储水管，各根储水管以及斜向储水管之间相互连通。2.根据权利要求1所述的张力腿平台整体式负压式基础，其特征在于，所述的各根储水管由T型钢制成，其内具有环向筋和纵向筋。3.根据权利要求2所述的张力腿平台整体式负压式基础，其特征在于，所述的储水管，外管直径3m，壁厚O.lm，环向筋间距为2m，桶基之间的储水管长为80m。4.根据权利要求1所述的张力腿平台整体式负压式基础，其特征在于，桶基内总排水容量为4286m3，储水安全系数为1.601。5.—种权利要求1所述的负压式基础的沉贯方法，包括下列步骤第一步在确保四个桶基的相对位置固定、确保其与张力腿上部平台连接的四根缆索保持平行的情况下，使四个桶基同时垂直沉贯；第二步储水管内部以常压沉入海底，桶基依靠自身重力，沉入海底泥土造成桶内密封环境后，由四个桶基一起向储水管内排水，通过对电子阀门对排水状态进行控制，完成沉贯。全文摘要本发明属于海洋工程领域海洋工程结构物基础，涉及一种张力腿平台整体式负压式基础，包括四个大小、形状、材质相同的桶基，四个桶基成正方形布置，每个桶基的主体为柱状，桶基之间通过排布在所述正方形边长上的四根储水管相连通，每根储水管与桶基顶端的连接处设置有能够利用无线通信方式控制其打开与闭合的电子阀门，以所述的四根储水管的中点为顶点，内接有同样成正方形排布的四根斜向储水管，各根储水管以及斜向储水管之间相互连通。本发明同时提供一种上述负压式基础采用的沉贯方法。本发明的桶形基础可以在24小时内沉贯入海底，大大缩短了海上施工时间，并且易于控制。文档编号E02D23/00GK101538864SQ20091006839公开日2009年9月23日申请日期2009年4月7日优先权日2009年4月7日发明者余建星,晋文超,源杨申请人:天津大学