一种极深水海洋油气田工程开发系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种极深水海洋油气田工程开发系统，包括海面浮式生产装置、一级立管支撑浮筒、一级刚性立管、二级立管支撑浮筒、二级刚性立管、水中采油设备、上部柔性跨接管、张力系泊装置以及海底井口装置；所述的张力系泊装置包括张力缆绳和桩基。本实用新型专利技术将海底的采油设备安装在距离海面下200-350m处的二级立管支撑浮筒上，由于压力降低和温度升高，从而降低了对采油设备的设计要求与技术难度，进而极大地降低建造、安装与维修成本。本实用新型专利技术采用两级立管支撑浮筒分级承担水中刚性立管的载荷，避免了单一立管支撑浮筒的尺寸过大，同时有效地减少了海面浮式生产装置支撑的总重量，降低了海面浮式生产装置的设计要求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种海洋油气田开发技术，特别是ー种极深水海洋油气田工程开发系统。
技术介绍
全世界海洋深度3000 6000m占据了海洋面积的绝大部分，达到73. 83%，因此，对于极深水海域海底资源的开发是当代高新技术追求的重要目标。目前，依托传统的海洋工程装备与海洋工程技术，人类海洋油气资源开发的极限水深在3000 3500m之间，且投入的开发成本巨大。此外，由于极深水海域的海况条件恶劣(如暴雨、飓风)等，使得正常的油气开采作业风险剧增。 基于上述问题的存在，传统的海洋油气工程装备与海洋油气工程技术在极深水海域环境下(3000 6000m)作业的可行性、安全性和经济适用性均已无法满足要求。
技术实现思路
为解决现有海洋油气工程装备和技术在极深水海域环境下存在的上述问题，本技术要设计ー种极深水海洋油气田工程开发系统，该系统对海洋深度不敏感，可以极大地提升海洋油气田开发的作业水深；可以应对极深水海域环境中恶劣海况所带来的安全性挑战；可以应对极深水海域水中生产立管系统重量过大的挑战；可以应对水面浮式生产装置在极深水海域环境中设计要求过高的挑战；可以应对极深水海域环境下对采油设备耐高压的挑战。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下—种极深水海洋油气田工程开发系统，包括海面浮式生产装置、一级立管支撑浮筒、一级刚性立管、ニ级立管支撑浮筒、ニ级刚性立管、水中采油设备、上部柔性跨接管、张力系泊装置以及海底井口装置；所述的张力系泊装置包括张カ缆绳和桩基，所述的桩基固定在海床上；所述的ー级立管支撑浮筒位于海面下H/2处，通过张カ缆绳系泊在海床上的桩基上，使一级立管支撑浮筒平稳地停留在水下指定位置；所述的H为作业的海域深度；所述的ー级刚性立管的顶端连接一级立管支撑浮筒、其底端与海底井口装置连接;所述的ニ级立管支撑浮筒位于海面下Hl处，所述的ニ级刚性立管顶端连接ニ级立管支撑浮筒、底端与一级立管支撑浮筒的上部连接；所述的Hl为200到350m水深；所述的水中采油设备安装在ニ级立管支撑浮筒上；所述的上部柔性跨接管的下端与管线中转装置相连接、上端连接至海面的浮式生产装置。本技术所述的ー级刚性立管和ニ级刚性立管上安装环形浮力装置。本技术工作时，海底的油气资源通过海底井口装置、一级刚性立管、一级立管支撑浮筒、ニ级刚性立管、ニ级立管支撑浮筒、水中采油设备、上部柔性跨接管，最終到达海面浮式生产装置，从而进行海洋油气资源的开发工作。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果I、在1500米以上的超深海，采油设备大都安装在海底，在海底的采油设备要求具有耐高压、耐低温的要求，故而对技术要求高、造价高；本技术将海底的采油设备安装在距离海面下Hl处的ニ级立管支撑浮筒上，由于压カ降低和温度升高，从而降低了对采油设备的设计要求与技术难度，进而极大地降低建造、安装与维修成本。2、本技术采用两级水中立管支撑浮筒分级承担水中刚性立管的载荷，避免了 单一水中立管支撑浮筒的尺寸过大，同时有效地減少了海面浮式生产装置支撑的总重量，降低了海面浮式生产装置的设计要求，极大地降低了投资成本。3、本技术的一级立管支撑浮筒通过张カ缆绳系泊在海床上，具有良好稳性。4、本技术的ニ级刚性立管具有传输物料和稳定ニ级立管支撑浮筒的双重作用，简化建造和安装エ艺。5、将海底的采油设备安装在距离海面下Hl处的ニ级立管支撑浮筒上，通过柔性跨接管连接海面浮式生产装置，减小了近海面处载荷与海面浮式生产装置运动对采油设备的影响，使采油设备对海面浮式生产装置引起的疲劳不敏感。6、本技术在台风或飓风来袭时，上部柔性跨接管可与水中ニ级立管支撑浮筒迅速断开，从而形成海面与海中设备的断开状态，进而水面浮式生产装置运行至无台风区域，具有防台风或飓风来袭的功能。7、若作业水深H极大时(一般大于6000m)，由于极深水海域巨大水深、低温和高压的影响，水下刚性立管的重量会急剧增加，一级立管支撑浮筒和ニ级立管支撑浮筒为支撑巨大的水下刚性立管的载荷，浮筒的尺寸会变得很大，建造与安装成本急剧增加。为此，本技术在水下刚性立管上安装环形浮力装置，减小刚性立管在水中的承重，从而減少浮筒所需承受的下部立管载荷，降低浮筒的尺寸和重量，从而简化浮筒的建造エ艺与安装エ艺难度，降低成本。附图说明本技术共有附图4张，其中图I是本技术的整体结构示意图。图2是本技术的一级立管支撑浮筒的俯视图。图3是本技术的ニ级立管支撑浮筒的俯视图。图4是本技术的水中刚性立管安装环形浮力装置后的整体结构示意图。图中2、桁架结构，5、环形浮力装置，7、张カ缆绳，8，桩基，9、井口头，10、一级立管支撑浮筒，11、中央柱结构，12、悬臂浮筒，15、一级刚性立管，16、海面，17、海床，19、采油设备，20、ニ级立管支撑浮筒，21、管线中转装置，25、ニ级刚性立管，27、上部柔性跨接管，28、海底井口装置，30、海面浮式生产装置。具体实施方式以下结合附图对本技术进行进一歩地描述。如图I所示，ー种超深海洋油气工程开发系统，主要包括海面浮式生产装置30、一级立管支撑浮筒10、一级刚性立管15、ニ级立管支撑浮筒20、ニ级刚性立管25、水中采油设备19、上部柔性跨接管27、张カ系泊装置以及海底井口装置28。为便于说明本技术的具体实施方式，假设作业的海域深度(H大于3000m)。所述的ー级立管支撑浮筒10位于海面下H/2处，通过张カ缆绳7固定在位于海床17的桩基8上，以使得一级立管支撑浮筒10平稳地定位于水下指定位置H/2处。所述的ー级立管支撑浮筒10上部有三个井ロ头9 (井口头9下部为贯穿一级立管支撑浮筒10的通道，图中未展示)，井口头9用来引导ー级刚性立管15通过ー级立管支撑浮筒10并与海底的井口装置28连接所述的ー级刚性立管15的顶端连接一级立管支撑浮筒10，底端与海底井口装置28连接，从而ー级刚性立管15的载荷由海床17和一级立管支撑浮筒10共同承担。所述的ニ级立管支撑浮筒20位于海面下Hl处，使得ニ级立管支撑浮筒20几乎不受近海面处的风、浪、流影响，有很好的在位性能。所述的ニ级刚性立管25顶端连接ニ级立管支撑浮筒20，底端与一级立管支撑浮筒10的上部连接。如此，ニ级刚性立管25的载荷主要由ニ级立管支撑浮筒20承担，同时一级立管支撑浮筒10为ニ级刚性立管25和ニ级立管支撑浮筒20提供支撑的基础平台。如图3所示，水中采油设备19 (主要为采油树及相关的输油管线装置)安装在ニ级立管支撑浮筒20上，水中采油设备19的输油管线装置集中汇接到管线中转装置21上(为图示清楚，输油管线在图中未展示)。如此，将原本安装在海床17上的采油设备19安装在位于海面下Hl处的ニ级立管支撑浮筒20上，降低了在极深水海域对采油设备19的性能要求，安装、维修方便，极大地降低了成本。所述的上部柔性跨接管27的下端与ニ级立管支撑浮筒20上部的管线中转装置21相连接，另一端连接位于海面16的浮式生产装置30。由此，海底的油气资源通过海底井口装置28、一级刚性立管15、一级立管支撑浮筒10、ニ级刚性立管25、ニ级立管支撑浮筒20、水中采油设备19和上部柔性跨接管27，最终到达海面浮式生产装置30，从而进行海洋油气资源的开发工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极深水海洋油气田工程开发系统，其特征在干包括海面浮式生产装置(30)、一级立管支撑浮筒(10)、一级刚性立管(15)、ニ级立管支撑浮筒(20)、ニ级刚性立管(25)、水中采油设备(19)、上部柔性跨接管(27)、张カ系泊装置以及海底井口装置(28);所述的张カ系泊装置包括张カ缆绳(7)和桩基(8)，所述的桩基(8)固定在海床(17)上； 所述的ー级立管支撑浮筒(10)位于海面(16)下H/2处，通过张カ缆绳(7)系泊在海床(17)上的桩基(8)上，使一级立管支撑浮筒(10)平稳地停留在水下指定位置；所述的H为作业的海域深度； 所述的ー级刚性立管(15)的顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄一，甄兴伟，张崎，刘刚，李红霞，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：实用新型
国别省市：