带水下储罐的浮式平台制造技术

一种带水下储罐的浮式全混凝土结构的钻井、修井、生产、公用和生活综合平台，具有１２种不同的形式，均由储液系统、支腿、上部设施和系泊腿定位系统共四部分构成。本发明专利技术平台既具有ＳＰＡＲ平台深吃水、小水线面面积、浮心高于重心，以及平台固有周期大于百年一遇有效波高所对应的波浪周期等一系列的特点和优点，具有储液（油）功能，在储、卸油作业过程中平台的吃水深度不变。本发明专利技术平台与单点或多点系泊装置配套，可形成一个海上石油和天然气生产、钻井、修井、储存和外运完整的开发系统；既可用于海上大型、深水和长生产寿命的油气田的开发，又可用于小型、深水和短生产寿命的油气田，尤其是边际油气田的开发，一个油气田开发结束后，可以很方便地迁移、重复使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海洋石油天然气开发所需的、具有钻井、采油生产和储油(液) 综合功能的深水浮式平台。本专利技术是申请人即将申报的PCT申请"液体水下储 运装置及以其为基础的海上平台"三个分案申请的第三个分案申请。
技术介绍
当前世界上海上石油和天然气浮式生产平台最主要和最常用的有三种类型， 即张力腿(TLP)平台、SPAR平台和半潜式平台，它们通常都不具有储油功能， 并且都存在造价高、建造周期长和维护费用高等缺点。这三种平台的水线面面积 都比较小，浮体的绝大部分都潜没在水下，因此水动力特性都相当好。三者分别 采用不同的方法保证平台的稳性TLP主要依靠定位系统一一张力腿，SPAR主 要依靠平台的重心低于浮心的"不倒翁"效应，半潜式则依靠水线面面积的惯性 矩。TLP和SPAR由于垂荡运动很小，井口采油树安装在平台上，通过隔水套管 与各油井连接，即采用干式井口；半潜式通常需要和水下井口 (湿式井口)相配 套，只有在环境条件非常好的极少数海域，半潜式才有可能采用干式井口。水下 井口的技术已日趋成熟，但造价比较高。如果不考虑技术制约条件，干式井口和 湿式井口的选择主要取决于建设投资和操作费，后者包括井口的维护修理费和修 井费用。水下井口的修井需要移动式钻井船或巻管式修井船，作业费用很高；干 式井口的修井则方便得多。因此，修井频度越高，越希望采用干式井口。根据统 计资料，北海的油井大约每5年需修井一次，墨西哥湾的油井大约每年两次，中 国海域的油井修井的频度则很高。无论是建设投资还是操作费，干式井口无疑均 优于湿式井口。近年来深水平台的技术日趋成熟，平台的垂荡运动可以很小，干 式井口因此已被广泛采用。除TLP和SPAR外，采用干式井口的浮式平台还有 多种专利。例如一种水动力特性非常好的"TENDEN—BASED FLOATING STRUCTURE"浮式平台，也称之为FLOATING TOWER— 一浮塔式平台，它兼 具SPAR和TLP某些特点它同时采用垂悬线和柔性拉筋(SOFTTENDON,也 可称之为柔性张力腿)系泊定位系统；它和SPAR—样，浮心高于重心；由于浮 体伸出水面的为导管架形的钢结构，通透性好，它的水线面面积远小于SPAR,所 需的垂荡刚度依靠柔性拉筋的预张力获得；和SPAR类似而不同于TLP,它的垂 荡固有周期大于有效波高所对应的周期。当前世界上最主要和最常用的具有储油 功能的浮式生产设施为船形浮式生产、储油和卸油装置(FLOATING PRODUCTION STORAGE OFFLOADING UNIT——FPSO)。 FPSO是储油轮和平 台的上部设施结合的产物，它的稳性依靠大水线面面积的惯性矩。由于水线面面 积很大，FPSO的水动力特性不如上述三种平台。受水动力特性的制约，在FPSO 上增加钻井功能和安装干式井口、或实现天然气的液化及储存是十分困难的。只 有在环境条件很好的海域才有可能实现带钻井的FPSO，即FPDSO;才有可能实 现用FPSO液化天然气和储存，S卩FLNG。此外，FPSO存在系统接口多、设施 相对复杂、建造周期偏长、造价偏高等缺点。FPSO从上世纪七十年代问世以来 已得到广泛应用，已成为当今海上石油开发生产设施的主流形式之一。和船形 FPSO类似，采用大水线面面积的浮体储油的其它浮式设施还有多种专利。上世 纪80年代人们提出了圆锥形浮桶式平台的概念；此后又提出EXTENDED BASEFLOATER,亦称SINGLE COLUMN FLOATER,简称SCF的概念；此后出现了 SEMO(SEMI-SUBMARSIBLEMONOHULL)的概念；它们都是圆(锥)柱形浮 筒平台或多边柱形浮筒平台，均采用多条悬链线式锚泊腿系泊。它们和SPAR平 台有三点最大的区别 一是筒体直径和水线面面积都比SPAR大得多，二是吃水 比SPAR浅，浮桶底部大都设有增加阻尼和连体水质量的外突"裙边"，三是重 心高于浮心，浮体的稳性所需的初稳性高GM完全依赖水线面面积的惯性矩。 它们或采用油水同罐，油在水之上，油水进出直接置换，所谓"湿式法"储油， 或采用与船形FPSO相同的干式法储油。还有一种采用"湿式法"水下储油的半 潜式平台概念，称之为箱形SPAR平台——"BOXSPAR"，它包含一个用于储油 的长方体形状的箱体，潜没于足够深度(如40米左右)的水下，二排、每排数 根矩形截面筒状支腿从潜体向上升出水面，支腿上安装平台上部设施，支腿提供 设施所需浮力的绝大部分，采用和半潜式平台相同的系泊形式。由于原油和海水 存在重度差，湿式储油等容积置换必然造成系统重量变化，必须相应自动调节压 载水、以保持油水置换过程中装置的总重量不变。湿式储油还有其它一些缺点。 根据"箱形SPAR——BOX SPAR"计算分析和模型试验结果，它采用干式井口 仍然比较困难。以上所介绍的新型专利浮式平台方案或概念，除圆柱形浮筒平台(SSP—— SEVAN STABILIZED PLATFORM)有几个巳投入使用和正在实施的项目外，其它 均尚未见到用于实际工程的报道。总之，水动力特性好、'适用于深水、可采用干 式井口的现有浮式平台，如TLP和SPAR难以储油；具有储油功能的FPSO又难 以采用干式井口和带有钻井功能。因此，研发同时具有钻井、采油生产和储液等 多种功能，可采用干式井口、方便修井作业的浮式平台，尤其是深水浮式多功能 平台，是国际海洋石油工程界面临的重大挑战。
技术实现思路
本专利技术以申请人已申报的专利技术专利"液体水下储存、装载和外卸装置"的核 心技术——"密闭气压连通式海水和储液等质量流率自动置换流程系统"和"水 下组合式储液罐"为基础，将其用途扩展，另加支腿从潜浮式水下组合式储液罐(以下简称组合罐)的罐顶部伸出水面，支腿顶部安装上部结构和钻(修)井、 生产、公用及生活模块，本专利技术因此提供了一种全新的、带水下储罐的、浮式石 油和天然气开采、生产、生活和钻井、修井综合平台。本专利技术浮式平台不仅可以 储油，而且具有现有深水浮式平台，如SPAR平台、半潜式平台的优点；加上配 套的穿梭油轮单点或多点系泊装置后，可形成一个包含海上石油和天然气钻井、 生产、储存和外运完整的开发系统，优于并可取代现有的浮式生产、储卸装置(FPSO)。 附图说明下面结合附图和应用实例对本专利技术作进一步的描述图l是带水下储罐的单支腿基座式浮式平台图，其中图l-l是正面图，图1- 2是图I-IA-A剖面的放大图。图2是多层圆塔状多组储液单元组合罐图，其中图2-l是正面半剖图，图2- 2是图2-lA-A剖面图。图3是立式长圆筒形多层储液单元组合罐图，其中图3-l是正面半剖图，图3-2是图3-1A-A剖面图。图4是外突裙边形下方固定压载舱图，其中图4-l是正面半剖图，图4-2 是图4-lA-A剖面图。图5是带水下储罐的多支腿基座式浮式平台图。图6是立式长圆筒形多层储液单元组合罐浮式平台(等径)图，其中图6-l是正面图，图6-2是图6-lA-A剖面的放大图。图7是立式长圆筒形多层储液单元组合罐浮式平台(异径)图。图中l.组合罐、2.传统泵组模块、3.提供电力和实施遥控操作的工作站、4.平台支腿、5.平台上部设施、6.系泊定位系统、7.月池、8.落物防护板、9. 落本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带水下储罐的浮式钻井、修井、生产、公用和生活综合平台，具有１２种不同的形式，它们都以专利技术专利“液体水下储存、装载和外卸装置”的核心技术－－“密闭气压连通式海水和储液等质量流率自动置换流程系统”和“水下组合式储液罐”为基础，每种形式都由四大部分构成：　储液系统，包括专利技术专利“液体水下储存、装载和外卸装置”所涉及的下述部分：潜浮于水下足够深度的混凝土组合式储液罐（组合罐），它兼作本平台水下结构的基础；安装在本平台上的传统泵组模块和提供电力、实施遥控操作的工作站。　 安装于上述组合罐上的支腿，它可以采用一条、三条或四条混凝土圆锥筒形或圆筒形支腿。　安装于上述支腿上的平台上部设施，它采用具有水密舱壁结构的上部设施，或采用ＳＰＡＲ平台等相似的上部设施。　系泊腿定位系统将浮式平台系泊于海床上。　 　其技术特征在于：平台的的吃水深、水线面面积小、浮心高于重心，平台的水下结构和海水、储液的装载、卸载均具有对称性，确保在静水中无论是正常状态下和还是在一舱破舱状态下，整个平台的重心始终位于平台的中心轴线上，即平台均处于正浮态，并且在储油和 卸油的作业过程中平台的吃水深度均不变。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴植融，
申请(专利权)人：吴植融，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]