使用水下柔性儲(chǔ)存裝置的深水浮式油氣平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋油氣開發(fā)領(lǐng)域，特別是涉及一種使用水下柔性儲(chǔ)存裝置的深水浮式油氣平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]海上油田產(chǎn)出原油后有兩種方法來(lái)進(jìn)行后續(xù)處理:I)用海底管道輸出；2)儲(chǔ)存在儲(chǔ)油裝置里定期用穿梭油輪運(yùn)出，該儲(chǔ)油裝置可以是生產(chǎn)平臺(tái)的一個(gè)固定組成部分，也可以是單獨(dú)的一個(gè)結(jié)構(gòu)。如果一個(gè)海上油田的產(chǎn)量不夠大，鋪設(shè)昂貴的海底輸油管道就得不償失，這種情況下要開采就只能使用某種低成本但安全可靠的儲(chǔ)油裝置。
[0003]儲(chǔ)油裝置具體安置在哪里事關(guān)重大?？蛇x的位置只有三個(gè):I)水線面以上并固定在平臺(tái)上層組塊中；2)水面上作為浮式結(jié)構(gòu)的一部分;3)水線面以下作為平臺(tái)下層結(jié)構(gòu)的一部分，或作為一個(gè)單獨(dú)的設(shè)施。位于水線面以下的儲(chǔ)油裝置需要通過(guò)管系與平臺(tái)生產(chǎn)組塊相連接來(lái)進(jìn)行原油的裝卸作業(yè)。在實(shí)際應(yīng)用中三個(gè)位置各具優(yōu)、缺點(diǎn)。I)在水線面以上時(shí):儲(chǔ)油裝置通常作為上層組塊的一個(gè)固定部分，直接置于工藝模塊和生活模塊之下。優(yōu)點(diǎn)是不受海浪和潮汐產(chǎn)生的海流力的影響。然而，巨大的儲(chǔ)油裝置安置在工藝模塊和生活模塊之下會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重的安全隱患。此外，更糟糕的是這種布局給平臺(tái)頂部增加了巨大重量，使之在原油裝卸過(guò)程中產(chǎn)生很大的重量變化，從而極大地影響了平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特點(diǎn)。因此，這種方案目前僅少量應(yīng)用在位于極淺水域的固定式平臺(tái)上。2)在水面:優(yōu)點(diǎn)是可以很容易地增加平臺(tái)類似船形FPSO浮式結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)油容積。但缺點(diǎn)是，浮式結(jié)構(gòu)易受風(fēng)浪產(chǎn)生的環(huán)境力的影響，從而需要依靠一個(gè)昂貴的錨泊系統(tǒng)或定位系統(tǒng)來(lái)保持海上定位，因此會(huì)比常規(guī)的固定平臺(tái)成本要高得多。為此，浮式結(jié)構(gòu)只有在深水采油或淺水采油所需的輸油管道實(shí)在成本太高時(shí)才會(huì)用到。3)在水線面以下:無(wú)論對(duì)于固定式平臺(tái)還是浮式平臺(tái)，這都是最佳位置，因?yàn)橹灰獌?chǔ)油罐在水下的深度足夠深，由風(fēng)產(chǎn)生的環(huán)境力就完全消失了，由波浪產(chǎn)生的環(huán)境力也會(huì)大大減弱。此外，平臺(tái)的重心也會(huì)下降，總體來(lái)說(shuō)有利于平臺(tái)的動(dòng)力特性和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。不過(guò)水下儲(chǔ)油裝置會(huì)面臨許多挑戰(zhàn)。最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)是如何處理裝卸油時(shí)產(chǎn)生的巨大浮力和相應(yīng)的平臺(tái)重量變化。
[0004]水下儲(chǔ)存裝置通常有兩種方法來(lái)儲(chǔ)存處理過(guò)的原油或其他液態(tài)碳?xì)浠衔铩５谝环N叫“濕式儲(chǔ)油法”，即將油和海水一起儲(chǔ)存在同一個(gè)儲(chǔ)油罐里。由于密度不同，原油或液態(tài)碳?xì)浠衔飼?huì)浮在儲(chǔ)油罐的上方，并且雖然油水會(huì)直接接觸但兩者會(huì)自然分成上下兩層。在裝油作業(yè)時(shí)處理過(guò)的原油被注入儲(chǔ)油罐中，同時(shí)等量的海水會(huì)被排放出儲(chǔ)油罐，從而使儲(chǔ)油罐內(nèi)液體的體積保持不變。卸油的過(guò)程正好相反，海水被注入罐中而等量的原油被擠出罐外。該儲(chǔ)油法的最大優(yōu)點(diǎn)是裝卸油時(shí)儲(chǔ)罐的坐底重量變化很小，變化量?jī)H為最大坐底重量的15%左右。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于儲(chǔ)罐在整個(gè)使用壽命中其內(nèi)部的壓力與外部的海水始終保持流體靜力的壓力平衡，因此不需要將它設(shè)計(jì)成壓力容器。然而，該方法也有三大缺點(diǎn)。第一就是對(duì)環(huán)境污染的擔(dān)憂。由于儲(chǔ)罐在水下不斷地晃動(dòng)，原油和海水的接觸面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)混合層，該混合層如釋放出去就會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。第二是隔熱問題，油保持液態(tài)需加熱保溫，而外部進(jìn)來(lái)的水是冷的，因此油水大面積的接觸很難對(duì)原油采取保溫措施。第三，該方法無(wú)法存儲(chǔ)水溶性液體，例如甲醇。正是由于這些缺點(diǎn)，特別是環(huán)境污染問題，盡管業(yè)內(nèi)人士作出了巨大的努力，但濕式儲(chǔ)油法無(wú)論是在固定平臺(tái)或浮式平臺(tái)上得到實(shí)際應(yīng)用的案例極少。
[0005]第二種儲(chǔ)油的方法叫“干式儲(chǔ)油法”。使用此法油水不會(huì)直接接觸，因此無(wú)論處理過(guò)的原油還是液態(tài)碳?xì)浠衔锒伎梢詢?chǔ)存在水下儲(chǔ)罐中。此外，原油可以很好地保溫。不過(guò)，該方法面臨兩個(gè)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。首先，卸油過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量浮力。其次，需要使用惰性氣體，而惰性氣體泄漏會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。將惰性氣體注入封閉儲(chǔ)油罐油層上方空間來(lái)阻止原油揮發(fā)的氣體漏出儲(chǔ)罐造成空氣污染。然而，應(yīng)用中惰性氣體的產(chǎn)生、注入并形成密封層、排氣等過(guò)程都可能會(huì)泄漏并成為污染源。以上提到的多個(gè)嚴(yán)重挑戰(zhàn)中，消除大量浮力問題的解決方法通常是使用一個(gè)水泥制造的重力基礎(chǔ)來(lái)抵消卸油過(guò)程中產(chǎn)生的浮力。另外一種解決過(guò)量浮力的方法是在儲(chǔ)油罐邊上另外建造幾個(gè)壓重罐，卸油時(shí)往壓重罐里注水來(lái)抵消整體產(chǎn)生的浮力。不論哪種方法都會(huì)使整個(gè)儲(chǔ)存裝置本身很笨重。上述的種種問題，使干式儲(chǔ)油法在海洋采油行業(yè)得到實(shí)際運(yùn)用的案例很少，在僅有的案例中絕大多數(shù)應(yīng)用于水泥重力基礎(chǔ)平臺(tái)。
[0006]在2012年10月23日，美國(guó)專利文獻(xiàn)US8292546B2公開了一種干式儲(chǔ)油法的具體方案，提出一個(gè)液體儲(chǔ)罐配一個(gè)相對(duì)應(yīng)的海水壓重罐，兩者對(duì)稱，在兩罐內(nèi)液體上方都注入有惰性氣體并互通。裝卸油作業(yè)時(shí)該儲(chǔ)油裝置通過(guò)兩套油/水栗系統(tǒng)不斷地進(jìn)行油水重量置換來(lái)保持裝置總質(zhì)量的一致性，同時(shí)裝置重心只可以沿一個(gè)軸線上下移動(dòng)。該系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是在裝卸油的過(guò)程中裝置的總重量始終保持一致。然而，該裝置存在三個(gè)問題。第一，裝置整體的實(shí)際儲(chǔ)量很低，因?yàn)橄到y(tǒng)的50%以上的容積需用于儲(chǔ)存海水和惰性氣體。因此，干式儲(chǔ)油法卸油時(shí)會(huì)產(chǎn)生超過(guò)50%的過(guò)量浮力，而濕式儲(chǔ)油法只產(chǎn)生約15%的浮力。為了解決上述過(guò)量浮力的問題，通常使用沉重的水泥結(jié)構(gòu)，而不是使用海上平臺(tái)常用的鋼材料。水泥結(jié)構(gòu)直接坐底，容易產(chǎn)生底部沖刷掏空現(xiàn)象，給平臺(tái)安全造成隱患。第二，由于海水壓重罐的存在，增加了裝置的總體重量。第三，整個(gè)儲(chǔ)油裝置的有效運(yùn)作需要依賴可以對(duì)儲(chǔ)油罐和壓重罐中的原油或海水分別進(jìn)行同抽同排的一個(gè)復(fù)雜的組合栗系統(tǒng)，該系統(tǒng)存在長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種使用水下柔性儲(chǔ)存裝置的深水浮式油氣平臺(tái)，該平臺(tái)安全環(huán)保，采用柔性軟袋儲(chǔ)存介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)與水的分離，容積利用率高，成本低。
[0008]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種使用水下柔性儲(chǔ)存裝置的深水浮式油氣平臺(tái)，包括至少一個(gè)立柱和固定在其頂部的生產(chǎn)組塊，在所述立柱上設(shè)有水下柔性儲(chǔ)存裝置;所述水下柔性儲(chǔ)存裝置包括環(huán)形密閉儲(chǔ)罐和多個(gè)存儲(chǔ)單體，多個(gè)所述存儲(chǔ)單體豎直排列固接在所述環(huán)形密閉儲(chǔ)罐中；所述環(huán)形密閉儲(chǔ)罐設(shè)有與外界連通的水管；所述存儲(chǔ)單體設(shè)有一個(gè)柔性軟袋和一個(gè)開放式護(hù)套，在所述柔性軟袋上設(shè)有與所述生產(chǎn)組塊連接的裝卸介質(zhì)管道，所述裝卸介質(zhì)管道固定在所述開放式護(hù)套上。
[0009]該深水浮式油氣平臺(tái)采用圓筒式SPAR平臺(tái)，所述圓筒式SPAR平臺(tái)設(shè)有一個(gè)所述立柱，所述立柱設(shè)有環(huán)形壓載水艙，在所述環(huán)形壓載水艙的下方設(shè)有所述水下柔性儲(chǔ)存裝置。
[0010]在所述開放式護(hù)套的頂部設(shè)有與所述生產(chǎn)組塊連接的海水回收監(jiān)測(cè)管道。
[0011]在所述柔性軟袋的底部設(shè)有一連接法蘭，底部連接法蘭與所述開放式護(hù)套的底部連接，在所述柔性軟袋上設(shè)有與所述生產(chǎn)組塊連接的熱介質(zhì)加注管道，所述熱介質(zhì)加注管道的下端插入至所述柔性軟袋的底部。
[0012]所述環(huán)形密閉儲(chǔ)罐采用隔艙板隔成多個(gè)艙室，多個(gè)所述存儲(chǔ)單體在多個(gè)所述艙室中呈蜂窩狀排列。
[0013]在所述水管上設(shè)有單向閥。
[0014]在所述柔性軟袋的上方設(shè)有與其充滿介質(zhì)后的頂部外表面吻合的承壓環(huán)板，所述承壓環(huán)板與所述開放式護(hù)套固接。
[0015]當(dāng)所述柔性軟袋充滿介質(zhì)后，所述柔性軟袋的外側(cè)面與所述開放式護(hù)套的內(nèi)側(cè)面緊貼，在所述開放式護(hù)套的內(nèi)表面上有防水生物附著的涂層。
[0016]所述柔性軟袋從外至內(nèi)依次設(shè)有保護(hù)層、保溫層和密封層。
[0017]在所述柔性軟袋的頂部設(shè)有一連接法蘭，頂部連接法蘭與所述開放式護(hù)套的頂部連接，在頂部連接法蘭上設(shè)有套管，所述套管穿過(guò)所述開放式護(hù)套，并與所述開放式護(hù)套固接，在所述套管內(nèi)包含有相應(yīng)所述存儲(chǔ)