CN101666080A

CN101666080A - 一种可搬迁的混凝土人工岛

Info

Publication number: CN101666080A
Application number: CN200810196338A
Authority: CN
Inventors: 吴植融
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-10

Abstract

本发明涉及海上石油天然气开发所需的、可搬迁的固定式和浮式共两种混凝土人工岛，固定式用桩、浮式用系泊定位系统分别将岛体固定或系泊于海床上；它们具有钻井、原油、天然气、凝析油、LPG和LNG生产和液体产品储运，以及公用和生活的功能。人工岛的岛体为伸出水面的多种形式混凝土立式组合罐。上部设施安装在岛体的顶部；根据液体产品的不同，储存和装卸采用不同的“压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统”。本人工岛建造和安装灵活，操作维护简单，安全环保，造价和操作费用低；一个油气田开发结束后，可以迁移至其它油气田重复使用；既可用于海上大型、生产寿命长的油气田的开发，又可用于小型、生产寿命短的油气田，尤其是边际油气田的开发。

Description

一种可搬迁的混凝土人工岛

所属技术领域

本发明涉及海上石油天然气开发所需的、可搬迁的固定式和浮式共两种混凝土人工岛，它具有钻井、石油天然气生产、液体产品储存的功能，固定式和浮式分别适用于海上浅水和深水油气田的开发。

背景技术

目前，适用于海上浅水油气田开发、具有储液功能的固定装置主要包括：人工岛、混凝土重力平台和申请人发明的“带海床储罐的坐底固定式平台”。人工岛含大型吹填堆积型和小型混凝土预制型，它们都是永久设施，无法搬迁。混凝土重力平台采用油水直接置换的方法储油，这一方法存在诸多缺点；平台依靠巨大的重力坐落在海床上，搬迁和重复使用比较困难。小型混凝土人工岛和混凝土重力平台类似，采用油水直接置换的方法储油，也需要较多的固定压载，依靠巨大的重力坐落在海床上；二者的区别在于人工岛的储罐从海床伸出水面，重力平台的储罐则位于水下、支腿伸出水面。带海床储罐的坐底固定式平台的下部结构包括组合式储液罐和支腿，卸油需要采用多点或单点系泊装置，难以采用靠船墩直接靠驳穿梭油轮的方案，结构相对比较复杂，靠驳卸油装载造价和操作费较高。除采用带竹排式组合罐的固定平台外，带海床储罐的坐底固定式平台难以用于水深在20米以内的海域。因此，在环境条件较好的浅水水域，带海床储罐的坐底固定式平台仍具有局限性。适用于深水的浮式人工岛主要是圆柱形浮筒平台(SSP-SEVAN STABILIZED PLATFORM)，已有多个分别用于北海和巴西海域，它采用和油轮相同的油水置换方法储油，压载海水卸载泵和原油卸载泵为深井泵或传统的舱底泵，必须配备惰性气生成、分配和排放系统，设施和系统比较复杂，建造和操作维护工作量较大。

发明内容

本发明采用申请人已申报的发明专利“液体水下储存、装载和外卸装置”的两项核心技术——(1)“密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统”，用于储存、装卸普通常温液体；(2)“组合式储液罐”，以其中的立式组合罐为本发明混凝土人工岛的岛体，同时本发明开发了适合于人工岛的“子母式组合罐”。本发明同时采用申请人另一项发明专利“多功能海上基地和压载海水与LNG或LPG等质量置换方法”的核心技术——“气压式压载海水和LNG(LPG)等质量流率自动置换流程系统”和配套的用的组合罐，用于储存、装卸LNG(LPG)。为了储存、装卸普通常温常压液体，本发明还可以采用与油轮压载海水和货油系统相似的、海水和储液(等质量流率)置换流程，简称“常规置换流程系统”。上述三种流程系统统称“压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统”。两种人工岛的岛体均伸出水面，具有足够高的干舷。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是可搬迁的固定式混凝土人工岛的正视图。

图2是一个包含钻井、原油生产、伴生气回收的浅海油气田开发生产全套装置的平面示意图。

图3是图2的人工岛1-1岛体所采用的“立式圆筒形单组储液单元组合罐”图，其中：图3-1是正剖面图，图3-2是图3-1的A-A剖视图。

图4是图2的人工岛1-2岛体所采用的“立式(六边形)蜂窝状多组储液单元组合罐”图，其中：图4-1是俯视图，图4-2是半边剖面的正视图(B-B剖)，图4-3是图4-2局部放大图C(LPG储罐罐壁结构)，图4-4是图4-2局部放大图D(LNG储罐罐壁结构)。

图5是子母式组合罐图，其中：图5-1是俯视图(A-A剖)，图5-2是半边剖面的正视图(B-B剖)。

图6是可搬迁的浮式混凝土人工岛的正视图。

图7是轮圈式固定压载舱图，其中：图7-1是俯视图，图7-2是图7-1的半边剖面的正视图A-A剖放大图。

图中：

1.固定式人工岛，其中，1-1.具有钻井、原油生产和储运、公用设施和生活设施等多种功能的混凝土固定式人工岛，1-2.具有伴生气处理、凝析油和LPG回收、天然气液化、凝析油储运、LPG和LNG储运等多种功能的混凝土固定式人工岛；2.岛体组合罐；3.桩、水下桩或吸力锚；4.上部设施；5.海水压载舱；6.储液舱；7.外突裙边底部固定压载舱；8.LPG组合罐；9.凝析油组合罐；10.LNG组合罐；11.LNG或LPG储罐的混凝土或玻璃钢保护罐；12.LPG储罐的钢罐；13.LNG储罐的外钢罐；14.LNG储罐的真空隔热技术所需的材料；15.LNG储罐的内钢罐；16.系缆墩；17.艏缆；18.穿梭油轮、LNG或LPG运输船；19.栈桥；20.安装于海床上的水下竹排式组合式储油罐；21.艉缆；22.子母式组合罐，22-1.母罐，22-2.子罐；23.浮式人工岛；24.系泊腿定位系统；25.轮圈式固定压载舱兼底部裙边阻尼板；26.轮圈式固定压载舱舱体；27.连接钢结构；27-1.辐射状径向连接板；27-2.上方斜拉杆。

压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统

根据液体产品的性质，本发明人工岛液体产品的储运可采用上述三种流程系统中的任一种或二种。用于储存、装卸常温普通液体，如原油和凝析油的压载海水和储液置换流程系统，既可采用“密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统”，也可采用“常规置换流程”。二者均包含海水压载泵、海水卸载泵、储液装载泵、储液卸载泵和相应的管路、阀门和控制系统。后者海水压载舱和储液舱之间没有自动开关阀连通，两舱内部液面之上的气体不是密闭连通带压惰性气体，而必须配置专用的惰性气体生成、补给和排放设备和系统。因此，后者的技术经济性远远不如前者。用于储存、装卸LNG(LPG)的压载海水和储液置换流程系统，采用“气压式压载海水和LNG(LPG)等质量流率自动置换流程系统”。有关“密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统”，有关“气压式压载海水和LNG(LPG)等质量流率自动置换流程系统”，可分别参阅发明专利“压载海水和储液置换方法、组合罐和液体水下储运装置”和发明专利“多功能海上基地和压载海水与LNG或LPG等质量置换方法”，不再赘述。

组合式储液罐

本发明选用的发明专利“压载海水和储液置换方法、组合罐和液体水下储运装置”所涉及的4种立式混凝土组合罐，以及发明专利“带水下储罐的浮式平台”所涉及的多层圆塔状多组储液单元混凝土组合罐，作为人工岛的岛体，均为立式罐中罐结构，形成了5种不同形式的人工岛。这5种混凝土组合罐是：

立式圆筒形单组储液单元组合罐(参见图3)；

立式花瓣圆筒形单组储液单元组合罐；

立式花瓣圆筒形多组储液单元组合罐；

立式(圆形或正多边形)蜂窝状多组储液单元组合罐(参见图4)；

多层圆塔阶梯状多组储液单元组合罐。

有关组合罐的结构形式、技术要素和特点、设计建造的最重要的要求，可参阅上述两个专利，不再赘述。其中，立式蜂窝状多组储液单元组合罐的中心小组合罐(参见图4)的海水压载舱还可以取消，仅保留一个中心储液舱，而以周边连续分布的小组合罐和中心储液舱形成的密闭空间为中心储液舱的海水压载舱。固定式和浮式人工岛均可采用外突裙边形固定压载舱7，浮式人工岛还可采用轮圈式固定压载舱25。需要注意的是，当组合罐为多组储液单元时，岛体组合罐必须在水平面上保持结构的几何对称性和装载的对称性，以保证在储运作业过程中，操作重心和岛体的浮心在同一条垂线上。

上述组合罐用于储存LNG或LPG时，位于混凝土海水压载舱内部的储液舱为LNG储罐或LPG储罐，其舱(罐)壁结构与储存普通液体产品的混凝土结构储液舱不同。LNG储罐的结构和围护系统和LNG槽车基本相似(参见图4-4)：内钢罐15为两端带中拱封头(如椭圆形封头)立式圆筒形钢制内压压力容器，材料为耐低温(-162℃)且温度膨胀系数小的不锈钢材料，如耐低温的奥氏体不锈钢0Cr18Ni9；外钢罐13为两端带中拱封头(如椭圆形封头)立式圆筒形钢制外压压力容器，材料为低合金钢板，如16MnR；内外罐之间如需要支承，可采用耐低温且隔热性能好(高热阻)的环氧玻璃钢与Cr18Ni9钢板组合结构(图中没有示明)；内外钢罐之间填充真空隔热技术所需的材料14，真空隔热技术包括高真空多层隔热(简称CD)技术、真空纤维隔热(简称CB)和真空粉末隔热(简称CF)技术；和LNG槽车不同的是，本发明可以根据需要，在LNG储罐的外钢罐13外侧紧紧包覆钢筋混凝土或玻璃钢保护罐11；如果不加混凝土或玻璃钢保护层则必须采取可靠的防腐保护措施。立式圆筒形LPG储罐由于它的顶部和混凝土海水压载舱顶部不连通，内部工作压力(不低于20bar)高于外部海水压载舱的内压力，属内常温内压容器。与原油储液舱的结构和LNG储罐的结构不同(参见图4-3)，它需要一个钢罐12，但不需要双层钢罐和低温真空隔热维护系统。钢罐12为两端带中拱封头(如椭圆形封头)立式圆筒形钢制内压压力容器，材料为低合金钢板，如16MnR，钢筒12的外侧紧紧包覆钢筋混凝土或玻璃钢保护罐11；如果不加混凝土或玻璃钢保护层则必须采取可靠的防腐保护措施。

对于采用立式圆筒形单组储液单元组合罐，或立式花瓣圆筒形单组储液单元组合罐为岛体的人工岛，如果该人工岛需要储存两种不同液体产品，或同一液体需要分两罐储存，可在它的单组储液单元的中间位置增设水平分隔封头，将其变为上下相连的两组独立的储液单元，实现分罐储存。

子母式组合罐(参见图5)

子母式组合罐22的母罐22-1为共用海水压载舱5，它是一个大的立式圆筒形容器，当需要设置固定压载舱时，底部为外突裙边形固定压载舱7、或为仅用于浮式人工岛的轮圈式固定压载舱25。子罐22-2为多个储液舱6，每个子罐22-2均为一个小的立式圆筒形容器，呈蜂窝状竖向、中心对称的紧密或不紧密排列形成子罐群，位于母罐22-1内部，子罐群的对称垂直中心轴线和母罐22-1圆筒垂直中心轴线重合。每两个对称的子罐22-2为一组，储存同一种储液，同步装卸。当采用“密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统”，用于储存、装卸同一种或多种普通常温液体时，无论子罐22-2储存的液体是否相同，全部子罐22-2的自动开关阀均与母罐22-1连通；子母罐22内上方为密闭带压的惰性气体，储卸作业过程中罐内惰性气体不和子母罐22外部发生传质交换。当单独采用“气压式压载海水和LNG(LPG)等质量流率自动置换流程系统”，或同时采用上述两种流程系统时，母罐22-1需要设置天然气排出阀和注入阀，与人工岛上部设施的天然气生产流程相连接，每一个储存普通常温液体的子罐22-2的自动开关阀均与母罐22-1连通；母罐22-1和储存普通常温液体的子罐22-2的内部上方为密闭带压的常温天然气，储卸作业过程中，罐内天然气和子母罐22外部发生传质交换。储存LNG(LPG)的子罐22-2同样需要设置天然气排出阀和注入阀，与人工岛上部设施的天然气生产流程相连接，其天然气注入和排出流程和采用上述5种组合罐的流程系统没有差异。子母罐22用于上述两种流程系统时，装卸作业过程中卸载泵的背压、装载泵所需的扬程，虽然和采用上述5种组合罐的流程系统存在差异，但不影响压载海水和储液的等质量流率的置换。对于常规置换流程系统，采用子母罐22和上述5种组合罐的流程系统没有实质变化。

和上述3种多组储液单元组合罐相比较，子母式组合罐22的优点是结构和系统简单，建造更方便。

用于浮式人工岛的轮圈式固定压载舱兼底部裙边阻尼板(参见图7)

轮圈式固定压载舱兼底部裙边阻尼板25包括：(1).一个轮圈舱体26，它是中空的、上部开口或不开口的容器，其径向截面可为矩形、U形或O形。如果浮式人工岛需要加固定压载，固定压载物填充在舱体26内；如果浮式人工岛不需要加固定压载，舱体26内则充满海水，成为单纯的底部裙边阻尼板。舱体轮圈的内径大于组合罐2罐体(海水压载舱5或母罐22-1)的外径，二者垂直中心轴线重合；轮圈舱体26的底部平面可低于、或略高于组合罐2罐体(海水压载舱5或母罐22-1)的底部平面，二者的高度也可相同。轮圈舱体26可采用钢材、玻璃钢或混凝土材料建造。(2).将轮圈舱体26安装固定在组合罐2罐体(海水压载舱5或母罐22-1)的底部的连接钢结构27，它包括若干个辐射状径向连接板27-1，和在必要时设置的、与连接板27-1配套的上方斜拉杆27-2。

和外突裙边形固定压载舱7相比较，采用轮圈式固定压载舱25的浮式人工岛的水动力特性更好。这是因为轮圈舱体26和组合罐2罐体(海水压载舱5或母罐22-1)之间的水体上下通透性好，轮圈舱体26的阻尼矩和回转半径均比外突裙边形固定压载舱7大。

固定式人工岛(参见图1)

本发明固定式人工岛1的岛体为伸出水面的混凝土组合式储液罐2，水下桩或吸力锚3将岛体组合罐2固定在海床上，上部设施4安装在岛体组合罐2的顶部。本发明固定式人工岛不依靠自身的重量，而依靠桩3将岛体固定在海床上。人工岛的桩3可根据设计条件也采用桩、水下桩或吸力锚(三者统称“桩”)。

本发明固定式人工岛的重量控制应遵循的原则是：第一，人工岛满载时的操作重量应大于等于高潮位时岛体设计吃水的浮力；第二，岛体组合罐内部海水和储液排空后，人工岛空载的重量小于等于低潮位时岛体设计吃水的浮力。第一条原则可保证不会出现由于操作重量小于浮力的问题，避免由此产生作用于桩的上拔力。第二条原则既可保证建造安装和拖航过程人工岛的浮性，也可保证搬迁时岛体具有起浮的条件。如果不考虑搬迁要求，第二条原则可取消，由此形成一种永久固定的混凝土人工岛。

由于固定式人工岛伸出水面，考虑到水面以上岛体的操作重量，有可能不需要设置固定压载舱7和添加固定压载就可满足上述第一条原则。此时，岛体组合罐的固定压载舱7可以取消。总之，本发明固定式人工岛的组合罐可根据需要，采用或不采用固定压载舱。如果需要固定压载舱7，可采用外突裙边形底部固定压载舱，如图3和图4-1、4-2所示。

由于固定式人工岛1水线面面积很大，潮位的变化将造成岛体2吃水相应改变，由此将严重影响人工岛1的浮力大小的变化，桩3的受力也将随之变化，十分不利。为了平衡吃水造成的浮力变化，需要相应地增减压载海水。为此，需要在上述三种压载海水和储液置换流程中增加压载海水自动增减补偿系统，或者单独设置补偿海水压载舱和独立的压载海水增减补偿系统，每种系统均可根据周期性的和可预报的潮位的变化，进行压载海水的自动增减补偿。

浮式人工岛(参见图6)

本发明浮式人工岛23的岛体同样为伸出水面的混凝土组合式储液罐2，依靠系泊腿定位系统24系泊固定在海床上，上部设施4安装在岛体组合罐2的顶部。本发明浮式人工岛23的重心高于浮心，稳性依靠自身非常大的水线面面积。本发明浮式人工岛23依靠底部裙边阻尼板改善水动力性能，可适用于恶劣海况，这一点已被SSP平台所证明。因此，无论本发明浮式人工岛23是否需要加固定压载，固定压载舱兼底部裙边阻尼板(7或25)都是必须的；区别是，如需要、则固定压载物灌注在固定压载舱舱体内，如不需要、则固定压载舱舱体内充满海水。本发明浮式人工岛23于SSP平台看似相同，实际上有非常大的不同：

1.储运系统不同。本发明浮式人工岛23可采用三种“压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统”。如果采用申请人发明的两种自动置换流程系统，在装载、卸载的过程中，岛体2的吃水深度不变；没有含烃气体和惰性气体的排放，环保节能；既可用于原油的储运，也可用于多种性质不同的液体的储运；岛体储罐内部除必要的管路，没有设备，方便建造和维修；不需要配套的惰性气体发生、配送和排放设备和系统。因此，设施和系统简单、维护工作量减少，建造投资和操作费相应降低。

2.岛体结构形式不同。本发明浮式人工岛23的岛体采用多种形式的混凝土组合罐，结构简单、抗腐蚀、抗碰撞、免维护、建造投资和操作费低。

3.底部裙边阻尼板结构形式不同。本发明采用外突裙边固定压载舱7的浮式人工岛23和SSP的水动力特性类似，采用轮圈式固定压载舱25的浮式人工岛23则优于SSP。

需要特别说明的是，两种人工岛的岛体组合罐必须在水平面上保持结构的几何对称性和装载的对称性，保持整个人工岛(含上部设施)的操作重心和岛体的浮心在同一条垂线上。其目的是避免因二者不在同一条垂线造成的倾覆力矩，避免由此造成固定式人工岛一侧的桩受压、另一侧的桩受拉，造成浮式人工岛的侧倾。

上部设施

本发明两种人工岛岛体2组合罐的顶部伸出水面，干舷的高度取决于罐顶部是否允许上浪。如果不允许顶部上浪，必须保证较高和足够的干舷高度，岛体2周边还可设置防浪墙。如果允许上浪，上部设施4结构的支腿的长度必须足够长，以避免上部设施4的底甲板上浪，支腿和支腿座的设计建造必须考虑上浪的载荷。和船形FPSO相类似，上部设施4通过多根支腿固定在组合罐的顶部。由于岛体没有明显的中垂和中拱，支腿与岛体2顶部的连接可采用固定节点支座，顶部罐壁应采取相应的结构加强。上部设施4采用单层或多层甲板的结构形式。上部设施4的底层甲板和组合罐顶部之间应保持一个安全距离，通常不小于2.5～3米。

建造、安装和搬迁

本发明岛体2组合罐采用混凝土结构。本发明所指混凝土结构包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构、纤维增强混凝土结构、钢板混凝土结构(也可用玻璃钢板取代钢板)之中的一种或数种，具体采用哪种，应根据工程的实际和技术、经济比较的结果确定。所谓钢板混凝土结构是指混凝土结构的内外壁为薄钢板，两层钢板之间焊有许多钢柱，使之成为壳结构，钢板中间浇筑混凝土。

本发明人工岛建造的关键是岛体组合罐的建造。既可和混凝土重力平台一样，在深的土干坞完成岛体下部的建造，但建造地点的选择十分有限；也可在普通干船坞建造或岸上码头场地完成下部钢板壳体、玻璃钢壳体或混凝土壳体的建造；下部或下部壳体建造完成后运至海上油气田现场、或水深满足人工岛漂浮的水域，在漂浮状态继续完成岛体的全部建造。在船坞或码头场地建造下部壳体的关键是减轻重量。例如，全部或下部采用钢板(玻璃钢板)混凝土结构的岛体，在陆上仅建造钢板(玻璃钢板)壳体，而不浇筑混凝土。再如，对于不采用钢板(玻璃钢板)混凝土结构的罐体下部，可在陆上仅完成能保证水密性能的外壳体的建造，其余部分留待海水建造。采用普通干船坞或码头场地建造的地点选择十分广泛。

本发明人工岛的上部设施在陆上和岛体分开建造，上驳拖航至海上现场，在海上安装至岛体顶部。整个人工岛抵达油气田现场后，固定式人工岛的海上安装主要工作包括就位、下沉、坐底和调平、最后打入桩或水下裙桩、或使吸力锚贯入海床；浮式人工岛的海上安装工作主要是锚腿在海床的安装、与岛体的回接。

采用桩或水下桩的固定式人工岛需要搬迁时，主要步骤如下：切断桩或水下桩；排空压载海水和储液，使人工岛空载的重量小于其水下部分的浮力；向建造时已预安装的喷水管线和罐底部喷嘴注入具有足够压力的海水，目的是破坏海床表面对罐底的吸附力，保证岛体起浮；上浮后湿拖搬迁。采用吸力锚的固定式人工岛需要搬迁时，主要步骤如下：排空压载海水和储液，使人工岛空载的重量小于其水下部分的浮力；向建造时已预安装的喷水管线和罐底部喷嘴注入具有足够压力的海水，目的是破坏海床表面对罐底的吸附力，保证岛体起浮；同时，向吸力锚内注入高压海水，实现岛体上浮；上浮后湿拖搬迁。浮式人工岛的搬迁更简单，无须多述。

浮式人工岛的搬迁十分容易，不再多述。

适用条件和主要优点

本发明人工岛的水线面面积大，它所受到的波浪载荷较大，固定式人工岛适用于环境条件相对较好的浅水海域；浮式人工岛由于外突裙边固定压载舱7的阻尼作用，其水动力性能仍然相当好，适用于恶劣海况的深水水域。

本发明人工岛和穿梭油轮系泊设施(如，浅水海域靠船小平台加系缆墩、单点或多点系泊装置等)配套后，可以实现海上石油、天然气开发生产所需要的钻井、石油天然气生产、天然气液化、油气液体产品和LNG、LPG的储存和外输的全套功能，实现油田伴生气全组分回收。在生产和储运过程中不会造成油气的浪费(排放)和任何污染。

本发明人工岛建造和安装灵活，操作维护简单，造价和操作费用低；一个油气田开发结束后，可以迁移至其它油气田重复使用；既可用于海上大型、生产寿命长的油气田的开发，又可用于小型、生产寿命短的油气田，尤其是边际油气田的开发。

应用实例：一个包含钻井、原油生产、伴生气回收的浅海油气田开发生产全套装置(参见图2)

本全套装置(也可称之为“油气田地面设施的总体设计方案”)包含：一个具有钻井、原油生产和储运、凝析油储运、公用设施和生活设施等多种功能的混凝土固定式人工岛1-1，岛体为混凝土立式圆筒形单组储液单元组合罐；一个具有伴生气处理、凝析油和LPG回收、天然气液化、凝析油储运、LPG储运和LNG储运等多种功能的混凝土固定式人工岛1-2，岛体为混凝土立式正六边形蜂窝状多组储液单元组合罐，或子母罐，共7个(子)罐，周边6个，凝析油组合罐9、LPG组合罐8和LNG组合罐10各2个，同一储液的罐完全相同、对称布置，中心为一个LNG组合罐10；两个人工岛1-1和1-2的干舷高度一致，相距不远，以便作为穿梭油轮、LNG或LPG运输船18的两个靠船平台；两个人工岛的外侧不远处，各设置了一个系缆墩16(共2个)，用于系泊油轮或运输船的艏缆17和艉缆21；人工岛之间有栈桥19连接；固定式人工岛1-1、1-2和系缆墩16之间是否加设栈桥连接，可根据油气田项目的具体情况选定。

采用密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统，用于储存、装卸原油和凝析油。两种储液的组合罐海水压载舱和储液舱均采用混凝土材料建造。分别采用管线将凝析油的两个组合罐9的海水压载舱的顶部和底部相连通，两个组合罐9的储液舱的顶部和底部相连通，使两个凝析油组合罐9合而为一。LNG(LPG)的压载海水和储液置换流程系统采用气压式海水和LNG(LPG)等质量流率自动置换流程系统，用于储存、装卸LNG(LPG)。采用同样的方法将两个LPG组合罐8合而为一。LNG(LPG)组合罐的海水压载舱采用混凝土材料建造，储液舱分别是适用于储存LNG和LPG的专用储罐，储罐的钢罐外侧紧紧包覆钢筋混凝土保护罐11，参见图4-3和图4-4。为了平衡吃水造成的浮力变化，两种自动置换流程系统中均相应地增加压载海水自动增减补偿系统。

全套装置所需的电力等公用资源由第一个人工岛提供；生产污水全部由第一个人工岛处理，合格后排放或回注地层；全部生产作业可在第一个人工岛实施集中控制。因此，第一个人工岛也可称之为中心人工岛。和原油相比，天然气的生产作业更具有危险性，这是生活设施不安装在第二个人工岛的原因。

本装置作为地面设施，可用于环境条件相对较好的浅水海上油田、气田或凝析油气田的开发。

对于需要更大原油储存容量的装置，对于用于小边际油田的开发的地面设施，还可以采用其它增减设施的方案：例如，在紧邻人工岛的海床上，另外安装坐底固定式组合式储液罐，例如平面面积较大的竹排式组合式储液罐20储存原油；或者再建两个人工岛原油储罐，代替前述方案的两个系缆墩；或者在附近另建一个或多个人工岛储油罐，用栈桥或海底管道与中心人工岛相连；或者只采用一个人工岛，配以简易的靠船卸油设施，等等。如果需要较大的LNG储存容量，第一个人工岛岛体也可改为储LNG的组合罐。总之，本发明混凝土人工岛的一个最大的优点是十分灵活，可根据不同的油气田开发方案的需要，增减不同的设施，形成不同的装置。由于本发明人工岛搬迁比较方便，可形成集钻、采、储和运为一体“蜜蜂式”设施，特别适用于多个浅水边际油气田的先后滚动开发。

Claims

1.一种可搬迁的混凝土人工岛，包括固定式和浮式两种型式，它们的岛体为混凝土立式组合罐，上部设施安装在岛体组合罐顶部，组合罐可根据需要设置固定压载舱；为了保证在储液装载和卸载作业的过程中，人工岛的操作重量不变，它们都采用“压载海水和储液等质量流率自动置换流程系统”。其技术特征在于：它们的岛体均伸出水面，岛体具有足够高的干舷，减少或避免岛体顶部上浪；上部设施的底层甲板和组合罐顶部之间的距离必须保证在设计海况条件下底层甲板不得上浪，且不小于最小的安全距离。

2.一种如权利要求1所述的混凝土岛体组合罐，它可以是子母式组合罐，由一个作为共用海水压载舱的母罐、多个安装在母罐内部的作为储液舱的子罐组成，其技术特征在于：母罐和子罐均为立式圆筒形容器，子罐呈蜂窝状、竖向、中心对称的紧密或不紧密排列形成子罐群，子罐群的对称中心轴线和母罐圆筒垂直中心轴线重合，每两个对称的子罐为一组，储存同一种储液，同步装卸。

3.如权利要求1所述的混凝土固定式人工岛，其技术特征在于：人工岛在储液装卸过程中的操作重量必须大于或等于高潮位时岛体设计吃水的浮力；同时，岛体组合罐内部海水和储液排空后，人工岛空载的重量小于等于低潮位时岛体设计吃水的浮力。

4.如权利要求1所述的储液储存和装卸所需的压载海水和储液置换流程系统，当它用于固定人工岛时，其技术特征在于：为了平衡潮位吃水差造成的岛体浮力的变化，需要设置压载海水自动补偿增减系统，该系统既可设置在压载海水和储液置换流程中，也可单独设置；无论何种设置方法，补偿系统均可根据潮位的变化，进行压载海水的自动增减补偿。

5.如权利要求1所述的混凝土固定式人工岛，其技术特征在于：岛体组合罐通过桩、水下桩或吸力锚固定于海床上。

6.如权利要求1所述的混凝土浮式人工岛，其技术特征在于：浮式人工岛均必须配置底部裙边阻尼板，包括外突裙边形底部固定压载舱兼阻尼板和轮圈式固定压载舱兼底部裙边阻尼板共两种形式。

7.如权利要求6所述的轮圈式固定压载舱兼底部裙边阻尼板，其技术特征在于：它由一个采用钢材、玻璃钢或混凝土材料建造的轮圈舱体、以及将轮圈舱体安装固定在组合罐罐体底部的连接钢结构组成，轮圈舱体内部填充固定压载物或海水；轮圈的内径大于组合罐罐体的外径，以保证二者之间的水体上下通透，二者垂直中心轴线重合，轮圈舱体的底部平面可低于、或略高于组合罐罐体的底部平面，二者的高度也可相同；连接钢结构包括若干个辐射状径向连接板，和在必要时设置的、与连接板配套的上方斜拉杆。

8.如权利要求1所述的混凝土浮式人工岛，其技术特征在于：岛体组合罐通过锚泊定位系统将岛体组合罐系泊于海床上。

9.如权利要求1所述的安装在岛体组合罐顶部的上部设施，其技术特征在于：上部设施的结构采用单层或多层甲板的形式，上部设施结构通过多根支腿固定在组合罐的顶部，采用固定节点支座，上部设施结构和支腿为钢材建造。

10.如权利要求1所述的一种可搬迁的混凝土人工岛，其技术特征在于：既可在深的土干塢法完成岛体混凝土下部的建造，也可在普通干船坞建造或岸上码头场地完成下部钢板(或玻璃钢)壳体的建造，下部或下部壳体建造完成后运至海上油气田现场、或水深足够的水域，在漂浮状态继续完成岛体的全部建造；下部壳体的重量控制必须保证船坞进水后壳体可以漂浮，或保证壳体可以通过滑道滑移上驳。