一种深海油气田供电系统及方法技术方案

本发明专利技术属于海洋工程相关技术领域，并公开了一种深海油气田供电系统及方法。该供电系统中包括浮式风场、海上升压站、脐带缆和全水下生产机构，浮式风场设置在近海中，用于将风能转化为电能；海上升压站一方面用于将电流进行升压和稳流，另一方面用于存储全水下生产机构所需的液压液体和化学药剂，浮式风场将风能转化为电能后，电流经脐带缆传递给海上升压站，在海上升压站中被升压和稳流后，被输送给全水下生产机构，同时，海上升压站中的液压液体也通过脐带缆传递给全水下生产机构，以此实现全水下生产机构的电、液压液体和化学药剂的供应。通过本发明专利技术，降低深海油气田的开采风险和供电成本，以完善深海开发关键技术的知识体系，保障能源安全。

【技术实现步骤摘要】
一种深海油气田供电系统及方法
本专利技术属于海洋工程相关
，更具体地，涉及一种深海油气田供电系统及方法。
技术介绍
海上油田石油储量丰富，目前浅水域的石油开采已取得一定的发展，但是已探明大量油气资源分布在深远海区，海况恶劣，使用目前的海上石油平台进行开采难度较高，危险系数大。以我国南海为例，南海海域的油气储量十分巨大，但海况相当复杂，离岸二十公里左右水深便断崖式下降至1500米水深，加之南海台风频繁，极端天气情况出现频率增加，使得浅水域使用的油气开采方案不再适用。因此，有必要提出一种新型的深海油气田供电方法。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种深海油气田供电系统及方法，其通过对该系统的整体布局和关键组件的结构设计，实现全水下生产机构的电、液压液体和所需化学药剂的工艺，降低深海油气田的开采风险和供电成本，以完善深海开发关键技术的知识体系，保障能源安全。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种深海油气田供电系统，该供电系统中包括浮式风场、海上升压站、脐带缆和全水下生产机构，其中：所述浮式风场设置在近海中，用于利用海面上的风能转化为电能；所述海上升压站一方面用于将来自所述浮式风场的电流进行升压和稳流，另一方面用于存储所述全水下生产机构所需的液压液体和化学药剂，所述脐带缆用于连接海上升压站和全水下生产机构，所述全水下生产机构设置在深海底下的油气处理设备，所述浮式风场将风能转化为电能后，电流经所述海洋电缆传递给所述海上升压站，在所述海上升压站中被升压和稳流后，被输送给所述全水下生产机构，同时，所述海上升压站中的液压液体也通过所述脐带缆传递给所述全水下生产机构，以此实现所述全水下生产机构的电、液压液体和化学药剂的供应；其中：所述浮式风场中设置有多个浮在近海中的风机，每个风机通过缆绳锚固在深海海底，其自下而上包括底座、浮力提供单元和发电单元，所述底座包括固定压载和第一存储箱，所述固定压载用于提供压载力以保障稳性，所述第一存储箱用于存储所述全水下生产机构所需的液压液体和化学药剂；所述浮力提供单元中设置有垂荡板和多个长度不一的浮箱，所述浮箱沿垂直于海平面的方向设置，为所述风机提供浮力，所述垂荡板沿海平面方向设置，捆绑在所述浮箱上，在所述风机上下浮动时增加其运动阻尼；所述发电单元用于将风能转化为电能，设置在海平面上，包括风叶和发电机组，所述风叶随风转动，所述发电机组将所述风叶转动的风能转化为电能。进一步优选地，所述海上升压站通过缆绳锚固在深海海底，包括上半部分和下半部分，上半部分设置在海平面上，其包括多块间隔分布的基板和设置在基板中的升压和稳流单元，所述下半部分自下而上包括压载水舱、第二存储箱和浮力舱，所述压载水舱中设置有海水，用于提供压载力以保障海上升压站的稳性，所述第二存储箱用于存储所述全水下生产机构所需的液压液体和化学药剂，所述浮力舱用于提供浮力；所述上半部分和下半部分之间由竖直方向的立柱连接，通过该立柱连接间隔分布的基板。进一步优选地，所述升压和稳流单元包括变压器和换流站，所述变压器用于将来自所述浮式风场的电流升压，所述换流站用于将升压后的电流进行稳流。进一步优选地，所述脐带缆中包括多个电缆和管道，所述电缆用于传送电流，所述管道用于传送液压液体和化学药剂。进一步优选地，所述供电系统中还包括陆地电网集控中心，该陆地电网集控中心与所述海上升压站通过高压直流动态电缆连接，用于回收所述浮式风场中剩余的电能。进一步优选地，所述第一存储箱中设左右多个独立的腔室，用于分开且独立的存储液压液体和化学药剂，每个腔室中设置有进料管道和出料管道。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种上述供电系统的供电方法，该方法包括下列步骤：首先，所述浮式风场将风能转化为电能，接着所述电流通过所述海洋电缆传递至所述海上升压站进行升压和稳流，最后将升压和稳流后的电流通过所述脐带缆传递给所述全水下生产机构，同时，将所述海上升压站中的液压液体和化学药剂通过所述脐带缆传递给所述全水下生产机构，以此实现所述全水下生产机构的电、液压液体和化学药剂的供应。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：1.本专利技术利用浮式风场向全水下生产机构供电，一方面可以减少脐带缆的用量，另一方面则可以大大降低深海油气田的开采风险和供电成本，以完善深海开发关键技术的自主知识体系，保障能源安全；2.本专利技术提供的供电系统，安全系数高，降低生产成本，提高远海油田，深海油田和海况恶劣的油气田开采的可能性的特点，提高恶劣海况下的深海油气田开采的可能性，降低开采成本，减少人员及开采设备的危险性。附图说明图1是按照本专利技术的优选实施例所构建的深海油气田供电系统的结构示意图；图2是按照本专利技术的优选实施例所构建的风机的结构示意图；图3是按照本专利技术的优选实施例所构建的风机的不同位置的截面示意图，其中：(a)是A-A处的截面示意图；(b)是B-B处的截面示意图；(c)是C-C处的截面示意图；图4是按照本专利技术的优选实施例所构建的海上升压站的结构示意图；图5是按照本专利技术的优选实施例所构建的海上升压站N-N处的截面示意图；图6是按照本专利技术的优选实施例所构建的升压和稳流过程的示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-浮式风场，2-海上升压站，3-脐带缆，4-全水下生产机构，5-陆地电网集控中心，6-海洋，7-高压直流动态电缆，8-轮毂，9-浮箱平台，10-上部塔架，11-风机，12-海洋电缆，13-固定压载，14-第一存储箱，15-垂荡板，16-浮箱，17-风叶，18-发电机组，19-腔室，20-储存海水腔室，21-基板，22-压载水舱，23-第二存储箱，24-浮力舱，25-立柱，26-传输电缆的中央管道，27-传输液压液体和化学药剂的管道，28-电缆与脐带缆的接口，29-抽水、排水的管道口，30-钢筋混凝土基础侧壁。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，一种深海油气田供电系统，该供电系统中包括设置在海洋6中的浮式风场1、海上升压站2、脐带缆3、全水下生产机构4和高压直流动态电缆7，本实施例中的脐带缆3采用的是高压直流脐带缆，其中：所述浮式风场1设置在近海中，用于利用海面上的风能转化为电能；所述海上升压站2一方面用于将来自所述浮式风场1的电流进行升压和稳流，另一方面用于存储所述全水下生产机构4所需的液压液体和化学药剂，所述脐带缆3用于连接海上升压站2和全水下生产机构4，所述全水下生产机构4设置在深海海底的油气处理设备，其用于从油气田中抽取油和气，并对油和气进行相应的处理，在处理过程中，其需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海油气田供电系统，其特征在于，该供电系统中包括浮式风场(1)、海上升压站(2)、脐带缆(3)和全水下生产机构(4)，其中：/n所述浮式风场(1)设置在近海中，用于利用海面上的风能转化为电能；所述海上升压站(2)一方面用于将来自所述浮式风场(1)的电流进行升压和稳流，另一方面用于存储所述全水下生产机构(4)所需的液压液体和化学药剂，所述脐带缆(3)用于连接海上升压站和全水下生产机构，所述全水下生产机构(4)设置在深海底下的油气处理设备，所述浮式风场(1)将风能转化为电能后，电流经海洋电缆(12)传递给所述海上升压站(2)，在所述海上升压站中被升压和稳流后，被输送给所述全水下生产机构(4)，同时，所述海上升压站(2)中的液压液体也通过所述脐带缆(3)传递给所述全水下生产机构(4)，以此实现所述全水下生产机构的电、液压液体和化学药剂的供应；其中：/n所述浮式风场(1)中设置有多个浮在近海中的风机(11)，每个风机通过缆绳锚固在深海海底，其自下而上包括底座、浮力提供单元和发电单元，所述底座包括固定压载(13)和第一存储箱(14)，所述固定压载(13)用于提供压载力以保障稳性，所述第一存储箱(14)用于存储所述全水下生产机构所需的液压液体和化学药剂；所述浮力提供单元中设置有垂荡板(15)和多个长度不一的浮箱(16)，所述浮箱(16)沿垂直于海平面的方向设置，为所述风机提供浮力，所述垂荡板(15)沿海平面方向设置，捆绑在所述浮箱(16)上，在所述风机上下浮动时增加其运动阻尼；所述发电单元用于将风能转化为电能，设置在海平面上，包括风叶(17)和发电机组(18)，所述风叶随风转动，所述发电机组将所述风叶转动的风能转化为电能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种深海油气田供电系统，其特征在于，该供电系统中包括浮式风场(1)、海上升压站(2)、脐带缆(3)和全水下生产机构(4)，其中：
所述浮式风场(1)设置在近海中，用于利用海面上的风能转化为电能；所述海上升压站(2)一方面用于将来自所述浮式风场(1)的电流进行升压和稳流，另一方面用于存储所述全水下生产机构(4)所需的液压液体和化学药剂，所述脐带缆(3)用于连接海上升压站和全水下生产机构，所述全水下生产机构(4)设置在深海底下的油气处理设备，所述浮式风场(1)将风能转化为电能后，电流经海洋电缆(12)传递给所述海上升压站(2)，在所述海上升压站中被升压和稳流后，被输送给所述全水下生产机构(4)，同时，所述海上升压站(2)中的液压液体也通过所述脐带缆(3)传递给所述全水下生产机构(4)，以此实现所述全水下生产机构的电、液压液体和化学药剂的供应；其中：
所述浮式风场(1)中设置有多个浮在近海中的风机(11)，每个风机通过缆绳锚固在深海海底，其自下而上包括底座、浮力提供单元和发电单元，所述底座包括固定压载(13)和第一存储箱(14)，所述固定压载(13)用于提供压载力以保障稳性，所述第一存储箱(14)用于存储所述全水下生产机构所需的液压液体和化学药剂；所述浮力提供单元中设置有垂荡板(15)和多个长度不一的浮箱(16)，所述浮箱(16)沿垂直于海平面的方向设置，为所述风机提供浮力，所述垂荡板(15)沿海平面方向设置，捆绑在所述浮箱(16)上，在所述风机上下浮动时增加其运动阻尼；所述发电单元用于将风能转化为电能，设置在海平面上，包括风叶(17)和发电机组(18)，所述风叶随风转动，所述发电机组将所述风叶转动的风能转化为电能。


2.如权利要求1所述的一种深海油气田供电系统，其特征在于，所述海上升压站(2)通过缆绳锚固在深海海底，包括上半部分和下半部分，上半部分设置在海平面上，其包括多块间隔分...

【专利技术属性】
技术研发人员：代天娇，詹贵宁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42