CN103442979A - 具有可压舱旋转对称外壳和船井的开采单元 - Google Patents

Abstract

一种浮式开采单元可操作以用于油气开采和储存。开采单元在操作中呈现使得可以连接由合适的材料制成的一个或多个松弛悬挂立管(5)。这种单元包括外壳(1)和位于外壳(1)的上端中的甲板(12)，该甲板根据预期应用被适当地装配。该浮式开采单元的区别特征在于，外壳(1)被构造成允许立管(5)悬浮在设置在位于外壳(1)的中心处的竖井/船井(3)中的至少一个框架(6)上，其中外壳(1)的垂直运动被最小化，并且除了在将一个或多个立管(5)连接到至少一个框架(6)上期间的相应保护之外，所述单元的船井(3)包围并保护所述一个或多个立管(5)的上部和固定管以用于抵抗诸如波浪、冰和船的碰撞的外力将流体输送至所述开采单元的处理设备。

Description

具有可压舱旋转对称外壳和船井的开采单元

背景技术

对于油气钻探，以及在海上开采油气的储存和开采，存在大量想法。当前，选择例如基于船体或半浸入式平台的单元的浮式开采单元以进行多种近海开发。

对于浮式开采单元，常见的是通过在海底采用管线和从海底到开采单元的柔性立管而将井连接至开采单元。一种可选方案是采用从独立式垂直″刚性″立管的顶部开始的柔性立管，其中立管由浮力元件保持，即混合立管结构。使用柔性立管是因为考虑到它们抵抗开采单元和对应的连接点之间的相对运动的能力，对应的连接点可能位于海底，或者对于混合方案来说，位于刚性立管的顶部处。

在深海情况中，采用从海底开始的柔性立管更加复杂和昂贵，这是因为诸如浮力元件的不同相关装置必须刚好确保柔性立管设法承载其自身的重量。由钢(SCR)制成的松弛悬挂立管(即，由钢或诸如钛之类的其它合适的材料形成的全焊接管)在深海情况中的使用将明显地降低复杂性和成本，这是因为这种立管可以承载其自身的重量并且可以布置成悬链线结构。

为了能够使用刚性立管，可行的是在浮式开采单元和海底的固定连接点之间实现可接受的相对运动。

存在实现可接受的相对运动的不同的浮式开采单元。然而，所有所述浮式开采单元都具有一些形式的限制，如对工具的负载能力、立管的悬挂点、立管的连接、转塔/旋转缸的使用，立管在波浪区域中的保护、所述单元的安装、立管在海底的预安装、用于所开采的石油、所开采的水、所开采的浓缩物的储存能力、以及从立管的连接点的泄漏期间的安全性。根据已知的公开可用的技术，主要参考授权的挪威专利NO319971，其公开了圆柱形类型、主要是平底的近海平台，其中圆柱直径明显大于平台的深度。平台的水下部分的浮力中心位于平台的重心的下面。这种构造已经以多个方式(例如，通过为甲板上的装载和石油的储存都提供大的容量)显现是有利的。平台的形式使得根据天气和风力条件转动的动作是多余的，并且其运动和应力与其它类型的浮式设施相比较小。

在专利申请WO2009136799A1中公开了这种平台的另一种发展，其特别适合用在易暴露到冰的水域中。平台的外壳/主体分成多段，其中外壳直径沿向下方向分别减小、保持恒定和增加。此外，平台可以具有连接部件，该连接部件本身具有浮力，以用于连接/引导管线、立管和类似部件。

对于布置成悬链线结构的钢制立管，重要的是平台具有被调整到立管的运动特性。这种调整通过合适的外壳设计并优化定位在外壳的下部中的法兰盘结构(″舱底箱″)来实现。该法兰盘结构被形成为具有大于主外壳的直径的环形结构。

发明内容

本发明的目标是提供一种开采单元，所述开采单元被构造成应用由诸如钢或钛之类的合适的材料制成的松弛悬挂立管。本发明期望被用在具有恶劣天气条件的深水和海域中。

合适的材料因此被限定为具有使由这种材料制成的立管能够承载其自身重量的材料性质的材料，并且可配置成悬链线结构。

根据本发明，上述目标是由如在权利要求1中限定的、具有在该权利要求的特征部分中限定的表征特征的开采单元实现。在从属权利要求2-11中公开了本发明的其它优选实施例。

更具体地，本发明包括用于尤其在深海处的油气开采和储存的浮式开采单元/平台，其中本发明的开采单元具有使得能够连接由诸如钢之类的合适材料制成的一个或多个松弛悬垂/悬挂立管的运动特性。该单元包括外壳和位于外壳的上端中的甲板，该甲板根据所述平台的预期应用被适当地装配。此外，本发明的特征在于，外壳被构造成允许所述例如由钢(SCR)制成的立管悬浮在设置在位于外壳的中心处的竖井/船井中的至少一个框架上，即其中外壳的垂直运动是最有利的。除了在将所述一个或多个立管连接到所述至少一个框架上期间的相应保护之外，船井还被构造成使得该船井包围和保护所述一个或多个立管的上部和固定管以用于抵抗诸如波浪、冰和船的碰撞的外力将流体输送至处理设备。

深水此后被限定为具有4500米或更深的深度的水。

而且，被认为有利的是，本发明的单元可以被压舱，使得至少一个框架的垂直位置在所述一个或多个立管的安装期间被调整到位于吃水线上方的位置。

通过在所述单元操作期间将所述至少一个框架定位在吃水线下方，因为这种位置在船井内产生更多被抑止的水运动，或者在所述单元操作期间将所述至少一个框架定位在吃水线下方以用于防止在立管中的一个或多个中发生的泄露引起诸如爆炸和/或着火之类的意外事故，这种意外事故会再次影响其它安装好的立管中的一个或多个，实现本发明的其它优点。

在本发明的优选实施例中，船井延伸到平台上方以减小船井中的诸如爆炸和/或着火之类的一个或多个意外事故的影响。换句话说，船井的这种延伸是有利的，这是因为其有助于努力避免船井区域内的一个或多个事故影响主甲板上的区域或处理区域。

在本发明的另一个实施例中，船井在其下端处具有圆锥形形状，从而允许立管的静态和动态角偏转。

在本发明的另一个实施例中，外壳装配有减少在外壳被浸入水下之后的冲压和摇摆运动的突出部或法兰盘。

在本发明的另一个实施例中，外壳的形状是圆形的，或者大致圆形的，和/或外壳的外侧壁具有绕所述单元的垂直中心轴线的主旋转对称性。

在本发明的另一个实施例中，所述单元的吃水深度(t)明显小于所述单元的直径(D)。例如，T和D之间的比值可以小于0.5，更优选地小于0.4。

本发明的单元的水下部分的浮力中心优选地被定位得比所述单元的重心低。

本发明的外壳的主旋转对称外侧优选地可以包括从外壳的上端开始计算/测量的至少三段：

上段，所述上段沿着中心轴线在向下方向上具有减小的直径，

中间段，所述中间段具有圆柱形形状或接近圆柱形形状，和

下段，所述下段具有圆柱形形状或接近圆柱形形状并且具有大于中间段的直径。

最后，优选的是本发明的开采单元被构造/装配成使得所述开采单元以对地静止的方式被保持在水下，而与例如天气和风力条件的外力无关。这种对地静止位置使得可以安装多个立管。

松弛悬挂立管在操作中将被拉向船井结构中的平台/单元的中心。在船井内，设置悬浮框架，其中立管被紧固在悬浮框架中，所述悬浮框架还连接至开采单元/平台中的管状系统。一个或多个悬浮框架被放置成使得可以在平台具有其最小吃水深度时在水上方进行立管的连接(干连接)。除了给予抵抗任何冰或船碰撞的保护之外，立管在中心船井中的布置还提供立管上的减少的波浪运动。

如前所述，船井定位在外壳的中心中。在该位置中，垂直运动是最小的，这主要是由于来自摇摆和冲压运动的小/微小贡献。

本发明的开采单元可以在码头完成，并且可以被拉出并安装在油/气田中以准备运转，从而产生显著的成本和时间节省。

附图说明

在下文中将采用一些示例性实施例并参照附图进一步描述根据本发明的开采单元，其中

图1是本发明的开采单元的横截面的图示。

具体实施方式

在本发明的实施例中，开采平台或单元包括圆柱形外壳1，其具有由外壳1的一个或多个侧壁设置的近似圆形外形。概念′近似圆形′在本案中还包括多边形设计，如在侧壁由大量连接在一起的平面元件或表面(都位于外壳1的周边周围)组装或形成时。外壳1包括在下面或下方的沉重地向外突出的平台盘2，通常称为法兰盘或″舱底箱″，并且该平台盘2有助于在平台暴露至诸如波浪之类的外力时明显地减少平台的运动。垂直开口(以后称为″船井3″)位于外壳1的中心中，其中在下部中设置有用于悬挂优选由钢(SCR)制成的立管5的框架6。框架6在正常操作吃水期间是浸在水中的。然而，平台在连接立管5期间的吃水深度减小，使得悬浮框架6位于吃水线上方。例如由钢(SCR)制成的松弛悬挂立管5在柔性连接装置9处悬挂在框架6中。柔性连接装置9例如可以是挠性接头或由诸如钛或高强度钢之类的合适材料制成的立管5的柔性上部。例如由钢制成的固定管从柔性连接装置9紧固至悬浮框架6的位置处连接至立管5，并且还连接至平台在处理甲板13上的处理工具。例如由钢(SCR)制成的松弛悬挂立管5从船井3中的悬浮以悬链线结构延伸至海底。

在图示的实施例中，船井3具有圆柱形形状，该圆柱形形状在其下部中可以被给予向外指向的圆锥形形状4，以在立管5和外壳1正在移动的情况下在立管5和外壳1之间获得一距离。为了避免船井区域中影响主甲板12或处理甲板13上的区域的事故，船井3延伸到处理甲板13上方。在主甲板12上方，延伸的垂直船井3变窄以用于增加可用于容纳主甲板12上以及定位在上方的处理甲板13上的工具的空间。在平台的顶部处，在船井3的延伸范围内，如图1所示，任选地安装有用于天气防护的防爆板14。

为了减少船井3内的水运动，处于使立管5悬浮的位置中的框架6被给予足以减缓水的流入和流出的水平区域。

Claims (13)

1.一种用于油气开采和储存的浮式开采单元，其中所述开采单元具有使得能够连接由合适的材料制成的一个或多个松弛悬挂立管(5)的运动特性，其中所述浮式开采单元包括：

外壳(1)，和

位于外壳(1)的上端处的甲板(12)，甲板(12)根据所述平台的预期应用被适当地装配，

其特征在于，

外壳(1)被构造成允许所述一个或多个立管(5)悬浮在至少一个框架(6)上，所述至少一个框架设置在外壳(1)的中心处的竖井/船井(3)中，其中外壳的垂直运动在操作中被最小化；以及

除了在将所述一个或多个立管(5)连接到所述至少一个框架(6)上期间的相应的保护之外，所述浮式开采单元的船井(3)包围并保护所述一个或多个立管(5)的上部和固定管以用于抵抗外力将流体输送至所述浮式开采单元的处理设备，所述外力例如是波浪、冰和船的碰撞。

2.根据权利要求1所述的浮式开采单元，其特征在于，所述浮式开采单元能够被压舱，使得在所述一个或多个立管(5)的安装期间所述至少一个框架(6)的垂直位置获得位于吃水线(7，8)上方的位置。

3.根据权利要求1或2所述的浮式开采单元，其特征在于，所述至少一个框架(6)在使用所述浮式开采单元时位于吃水线(7，8)的下方以用于抑止在船井(3)中的水运动。

4.根据权利要求1或2所述的浮式开采单元，其特征在于，所述至少一个框架(6)在使用所述浮式开采单元时位于吃水线(7，8)的下方以用于防止所述一个或多个立管(5)中的一个或多个中的泄漏产生意外事故，所述意外事故例如是爆炸和/或着火，所述意外事故会再次影响其它安装的立管(5)中的一个或多个。

5.根据前述权利要求中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，船井(3)延伸到平台(12)上方以减小船井(3)中的诸如爆炸和/或着火之类的一个或多个意外事故的影响。

6.根据前述权利要求中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，船井(3)在船井(3)的下端处具有圆锥形形状(4)，从而允许所述一个或多个立管(5)的静态和动态角偏转。

7.根据前述权利要求中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，外壳(1)装配有用于减少所述浮式开采单元操作时的冲压和摇摆运动的法兰盘(2)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，所述单元能够操作以在操作时保持对地静止位置。

9.根据前述权利要求中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，外壳(1)具有为圆形或大致圆形的外形。

10.根据前述权利要求中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，外壳(1)的外侧壁具有绕所述浮式开采单元的垂直中心轴线的主旋转对称性。

11.根据前述权利要求中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，所述浮式开采单元的吃水深度(T)和所述浮式开采单元的直径(D)之间的比值小于0.5。

12.根据前述权利要求中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，所述浮式开采单元的水下部分的浮力中心被定位得比所述浮式开采单元的重心低。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的浮式开采单元，其特征在于，外壳(1)的主旋转对称外侧包括从外壳(1)的上端开始计算/测量的至少三段：

上段，所述上段沿着外壳(1)的中心轴线在向下方向上具有减小的直径，

中间段，所述中间段具有圆柱形形状或接近圆柱形形状，和

下段(2)，所述下段具有圆柱形形状或接近圆柱形形状并具有大于中间段的直径。

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