一種深海水中儲油與外輸系統及方法
2023-10-17 20:49:54 1
專利名稱：一種深海水中儲油與外輸系統及方法
技術領域：
本發明涉及海洋工程領域，特別涉及一種深海水中儲油與外輸系統及方法。
背景技術：
深海石油開發的最終目的是將海底的石油資源開採出來，外輸至海岸終端，並進一步分輸至石油銷售市場。目前，深海油田原油的外輸主要通過穿梭油輪來完成。由於穿梭油輪的作業受海洋環境影響較大，以及穿梭油輪需要進行定期的休養和維護，這將導致穿梭油輪無法按計劃完成海上的提油作業；與此同時，海上的石油生產設施可能會由於缺乏足夠的儲油空間而無法進行連續生產。因此，深海原油資源的經濟開發存在著油田連續生產和原油間斷外輸之間的矛盾。傳統的海上儲油設施主要是海面浮式生產設施內置的儲油艙或單獨的儲油輪。然 而，將儲油艙內置在海面浮式生產設施之中，會極大地增加海面浮式生產設施的主體結構，從而增加其主體結構的建造難度與建造成本；使用單獨的儲油輪進行海上石油的存儲與外輸作業，容易受到惡劣海洋環境的影響而中斷，從而導致海面浮式生產設施無法進行連續生產。此外，深海油田的原油外輸作業屬於高風險的海上作業，現行的穿梭油輪的系泊工藝使得穿梭油輪易與海面浮式生產設施及相關工作船發生碰撞；同時，原油外輸系統自動化程度低，相關設備佔據海面浮式生產設施的空間較大，原油外輸作業前期的準備工作繁複。
發明內容
發明目的為解決現有深海油田開發中原油存儲和外輸作業時遇到的上述問題，本發明提供一種深海水中儲油與外輸系統及方法。該系統能夠方便地進行深海油田的原油存儲和外輸作業，不受海面惡劣環境的影響，同時該系統可為穿梭油輪提供單點系泊，進而極大地降低了現有深海油田原油外輸作業的風險並簡化原油外輸工藝。採用的技術方案提供了一種深海水中儲油與外輸系統，包括水中儲油罐10、張力纜繩3、樁基4、進油軟管12、輸油軟管14，所述水中儲油罐10位於海面26下，其通過張力纜繩3系泊在位於海床27的樁基4上；進油軟管12 —端與海面浮式生產設施連接，另一端與水中儲油罐10連接；輸油軟管14 一端與水中儲油罐10連接，另一端與穿梭油輪30連接。其中，深海水中儲油與外輸系統進一步包括旋轉接頭15及系泊纜繩16 ;旋轉接頭15設置於水中儲油罐10的頂部，系泊纜繩16 —端與旋轉接頭15相連接，另一端與穿梭油輪30連接，輸油軟管14 一端與旋轉接頭15相連接，另一端與穿梭油輪30連接，且系泊纜繩16的長度要短於輸油軟管14的長度。其中，海面26上漂浮有兩類導航定位浮筒，導航定位浮筒A與輸油軟管14和系泊纜繩16連接的；導航定位浮筒B與進油軟管12連接的，導航定位浮筒上設有導航信號燈。
其中，水中儲油罐10位於海面26下50-150m。一種深海水中儲油與外輸的方法，包括以下步驟
步驟A.準備與安裝作業
步驟Al.如權利要求I至4的任一種深海儲油與外輸系統在工作海域安裝完畢；
步驟A2.海面浮式生產設施通 過位於導航定位浮筒B18處的進油軟管12與水中儲油罐10連接；
步驟B.海面浮式生產設施將初步處理後合格的原油通過進油軟管12輸 送至水中儲油罐10進行儲存；
步驟C.原油外輸作業；
步驟Cl.穿梭油輪30與導航定位浮筒A17處的系泊纜繩16連接，穿梭油 輪30通過系泊纜繩16系泊在水中儲油罐10的旋轉接頭15上；
步驟C2.位於導航定位浮筒A17處的輸油軟管14與穿梭油輪30連接；
步驟C3.水中儲油罐10通過輸油軟管14給穿梭油輪30裝油；
步驟C4.穿梭油輪30裝滿油後，解脫系泊纜繩16和輸油軟管14，駛離工作海域。有益效果1、本發明是全新一代的水中儲油和外輸系統，水中儲油罐張力系泊在海床上，受海面處風浪力影響小，安全性和穩定性高，適於在深海環境下的惡劣海況作業；同時排除了穿梭油輪與水中儲油罐碰撞的風險。2、本發明將儲油系統從現有的海面浮式生產設施中剝離，簡化了現有海面浮式生產設施的設計與建造難度，從而降低了海面浮式生產設施的建造成本。3、本發明原油外輸作業的操作工藝簡便，系纜、解纜以及收放軟管的工作均簡便。
圖I為本發明一種深海水中儲油與外輸系統的整體結構示意圖。圖2為本發明一種深海水中儲油與外輸系統作業的整體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和以張力腿平臺為海面浮式生產設施的實施例對本發明進行詳細說明。附圖標識3_張力纜繩，4-樁基，10-水中儲油罐，12-進油軟管，14-輸油軟管，15-旋轉接頭，16-系泊纜繩，17-導航定位浮筒A，18-導航定位浮筒B，26-海面，27-海床，30-穿梭油輪，35-張力腿平臺。本發明的一種深海水中儲油與外輸系統，包括水中儲油罐10、張力纜繩3、樁基4、進油軟管12、輸油軟管14，水中儲油罐10位於海面26下，以避開海面26下的紊流區，同時使得水中儲油罐10幾乎不受近海面26處巨大風浪力的影響，為原油的儲存和外輸作業提供一個相對平穩安全的工作環境；水中儲油罐10通過張力纜繩3系泊在位於海床27的樁基4上，水中儲油罐10通過預設定的剩餘浮力對張力纜繩3進行張緊，從而使得水中儲油罐10具有較好的運動性能。張力纜繩3的數目可為三根或六根，依據水中儲油罐10的外形及相關的設計要求確定，附圖I和附圖2為採用三根張力纜繩3和三個樁基4對水中儲油罐10進行系泊定位，為圖示清楚只畫出了兩根張力纜繩3和兩個樁基4。進油軟管12 一端與張力腿平臺35連接，另一端與水中儲油罐10連接；輸油軟管14 一端與水中儲油罐10連接，另一端與穿梭油輪30連接。所述深海水中儲油與外輸系統進一步包括旋轉接頭15及系泊纜繩16 ;旋轉接頭15設置於水中儲油罐10的頂部，可圍繞水中儲油艙10上部的固定部分旋轉；系泊纜繩16一端與旋轉接頭15相連接，另一端與穿梭油輪30連接；輸油軟管14 一端與旋轉接頭15相連接，另一端與穿梭油輪30連接，且系泊纜繩16的長度要短於輸油軟管14的長度，以避免輸油軟管14承擔對穿梭油輪30的系泊力，從而造成輸油軟管14的損壞。所述海面26上漂浮有兩類導航定位浮筒，導航定位浮筒A與輸油軟管14和系泊纜繩16連接的；導航定位浮筒B與進油軟管12連接的，導航定位浮筒上設有導航信號燈。所述進油軟管12 —端與水中儲油罐10連接，另一端與導航定位浮筒B18連接，導航定位浮筒B18簡化了進油軟管12與張力腿平臺35的連接工藝。輸油軟管14 一端與旋轉接頭15連接，另一端與導航定位浮筒A17連接；導航浮筒A17簡化了輸油軟管14和系泊 纜繩16與穿梭油輪30的連接工藝。所述水中儲油罐10位於海面26下50-150m。一種深海水中儲油與外輸的方法，包括以下步驟
步驟A.準備與安裝作業
步驟Al.深海儲油與外輸系統在工作海域安裝完畢；
步驟A2.張力腿平臺35通過位於導航定位浮筒B18處的進油軟管12與水中儲油罐10連接；
步驟B.張力腿平臺35將初步處理後合格的原油通過進油軟管12輸送至 水中儲油te 10進彳丁儲存；
步驟c.原油外輸作業；
步驟Cl.穿梭油輪30與導航定位浮筒A17處的系泊纜繩16連接，穿梭油輪30通過系泊纜繩16系泊在水中儲油罐10的旋轉接頭15上；當海面風浪變化時，穿梭油輪30在系泊力的作用下，可圍繞旋轉接頭15在一個平面內自由轉動，從而使得穿梭油輪30的運動和系泊載荷減小到最低限度；
步驟C2.位於導航定位浮筒A17處的輸油軟管14與穿梭油輪30連接；
步驟C3.水中儲油罐10通過輸油軟管14給穿梭油輪30裝油；
步驟C4.穿梭油輪30裝滿油後，解脫系泊纜繩16和輸油軟管14，駛離工作海域。
權利要求
1.ー種深海水中儲油與外輸系統,其特徵在於,所述ー種深海水中儲油與外輸系統包括水中儲油罐(10)、張カ纜繩(3)、樁基(4)、進油軟管(12)、輸油軟管(14)，所述水中儲油罐(10)位於海面(26)下，其通過張カ纜繩(3)系泊在位於海床(27)的樁基(4)上；進油軟管(12)—端與海面浮式生產設施連接，另一端與水中儲油罐(10)連接；輸油軟管(14)一端與水中儲油罐(10)連接，另一端與穿梭油輪(30)連接。
2.根據權利要求I所述的ー種深海水中儲油與外輸系統，其特徵在於，所述深海水中儲油與外輸系統進ー步包括旋轉接頭(15)及系泊纜繩(16);旋轉接頭(15)設置於水中儲油罐(10)的頂部，系泊纜繩(16)—端與旋轉接頭(15)相連接，另一端與穿梭油輪(30)連接，輸油軟管(14) 一端與旋轉接頭(15)相連接，另一端與穿梭油輪(30)連接，且系泊纜繩(16)的長度要短於輸油軟管(14)的長度。
3.根據權利要求I所述的ー種深海水中儲油與外輸系統，其特徵在幹， 所述海面(26)上漂浮有兩類導航定位浮筒，導航定位浮筒A與輸油軟管(14)和系泊纜繩(16)連接的；導航定位浮筒B與進油軟管(12)連接的，導航定位浮筒上設有導航信號燈。
4.根據權利要求I所述的ー種深海水中儲油與外輸系統，其特徵在於，所述水中儲油罐(10)位於海面(26)下50-150m。
5.—種深海水中儲油與外輸的方法，包括以下步驟 步驟A.準備與安裝作業 步驟Al.如權利要求I至4的任ー種深海儲油與外輸系統在工作海域安裝完畢； 步驟A2.海面浮式生產設施通過位於導航定位浮筒B (18)處的進油軟管(12)與水中儲油罐(10)連接； 步驟B.海面浮式生產設施將初步處理後合格的原油通過進油軟管(12)輸送至水中儲油罐(10)進行儲存； 步驟C.原油外輸作業； 步驟Cl.穿梭油輪(30)與導航定位浮筒A(17)處的系泊纜繩(16)連接，穿梭油輪(30)通過系泊纜繩(16)系泊在水中儲油罐(10)的旋轉接頭(15)上； 步驟C2.位於導航定位浮筒A (17)處的輸油軟管(14)與穿梭油輪(30)連接； 步驟C3.水中儲油罐(10)通過輸油軟管(14)給穿梭油輪(30)裝油； 步驟C4.穿梭油輪(30)裝滿油後，解脫系泊纜繩(16)和輸油軟管(14)，駛離工作海域。
全文摘要
本發明公開了一種深海水中儲油與外輸系統及方法，包括水中儲油罐、旋轉接頭、張力纜繩、樁基、系泊纜繩、進油軟管、輸油軟管和導航定位浮筒。水中儲油罐位於海面下50-150m，並通過張力纜繩系泊在位於海底的樁基上；旋轉接頭位於水中儲油罐的頂部，進油軟管一端與水中儲油罐連接，另一端與海面浮式生產設施連接；系泊纜繩和輸油軟管的一端與旋轉接頭連接，另一端與穿梭油輪連接；導航定位浮筒A對穿梭油輪進行導航系泊，導航定位浮筒B對海面浮式生產設施進行導航連接。本發明將儲油系統從現有的海面浮式生產設施中剝離，簡化現有海面浮式生產設施的設計與建造難度，降低建造成本；排除了與穿梭油輪碰撞的風險，安全性和穩定性高。
文檔編號B63C11/00GK102673755SQ20121014216
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者劉剛, 張崎, 李紅霞, 王文華, 甄興偉, 陳景傑, 黃一 申請人:大連理工大學