CN104118539A - 大型多功能深海浮式基地 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型多功能深海浮式基地，所述大型多功能深海浮式基地包括中心的平台主体和周围的半岛结构，平台主体呈圆形，其中心区域设有钻井设备，中心区域周围分为多个扇形的作业区域；所述多个扇形的作业区域包括钻采物资堆放区，原油处理输送区，LNG处理输送区，太阳能发电站区，深海蔬菜养殖区以及人员居住区；所述平台主体为基地提供浮力和舱容；每个扇形作业区域的外围各对应设置一个半岛结构，半岛结构采用模块拼接而成，每个模块内部配有海上漂浮物回收设备。本发明同时具有石油开采、天然气分离储存的功能，溢油回收功能；独立作业能力强，适应长期远洋开采作业；主体抗风暴能力强，适应海域广；储卸油工况对平台的吃水影响较小。

Description

大型多功能深海浮式基地

技术领域

本发明涉及一种新型海洋平台，具体系一种大型多功能深海浮式结构。属于深海油气资源开发及设备技术领域。

背景技术

海洋油气资源的开发需要各种海洋平台作为载体完成油气钻探和生产作业。随着海上油气开发逐渐向深海拓展，传统的固定式平台和重力式平台随水深增加其自重和工程造价大幅提高，难以适应深海油气开发的需要。浅海中的移动平台在深水海浪作用下，运动性能较差，亦不能满足正常作业要求。为满足深海油气开采的需求，新型的海洋平台不断涌现，主要包括深水钻井船、半潜式钻井平台、张力腿平台、立柱式平台、浮式生产储油系统、浮式液化天然气生产储卸船以及浮式钻井生产储油轮等。

目前，深海油气开发主要是先采用深水钻井船、半潜式钻井平台等钻井平台钻井，钻完井之后，再采用上述浮式生产储油系统等平台进行油气处理和外输，钻井和采油是分开进行，同时，由于一处油田的开发需要经历勘测、钻探、修井、生产等多道工序，每道工序都需专门的平台来完成。为完成一处油田的开采生产，需要建造多艘平台进行工作，频繁的工序交接，导致整个海上油田开发周期长，所租用深海装备多，效率较低，时间节点很难保证。针对这一问题，海洋工程界提出了浮式钻井生产储油轮，以解决钻井采油等工艺的不连续性，以期提高油田开发效率，减少开发成本。

现有的浮式钻井生产储油轮均用于环境条件相对温和的海域。而我国南海环境条件特殊，平均水深1000米以上，夏季有强热带风暴，冬季有季风，还有内波、海底沙脊沙坡等，使得在恶劣海况下，深水油气开发工程设计、建造、施工更加困难，现有的浮式钻井生产储油轮均采取船形，稳定性难以满足这个要求。

此外，现有的浮式钻井生产储油轮没有溢油回收功能，需要其它具有溢油回收功能的海洋工程船帮助其清理海上溢油，这样对于深海油气开采来说，当发生溢油时，相关溢油船无法及时到达，不利于溢油发生早期阶段的溢油处理，一旦海上溢油在深海扩散开来，造成溢油污染局面失控，错失良好溢油清理时机。

目前，节能减排是当前各行各业普遍关注的热点,低碳经济已经成为全球共识，而传统的采油平台在开采原油过程中会产生大量的伴生气(天然气)，除少部分用作海上平台的燃料、封缸气、吹扫气，大部分伴生气均通过火炬系统烧掉，导致伴生气不能物尽其用，能源白白浪费，同时增加全球碳排放，加剧全球“温室效应”。现有的浮式钻井生产储油轮由于其结构限制，难以兼顾天然气开采等需求，因此功能上也有所欠缺。

因此，必须对现有技术的海洋平台结构以及工艺流程和功能进行改造和改良，以满足深海开发的需要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的浮式钻井生产储油轮均采取船形，稳定性难以满足我国南海恶劣海况的需求；现有的浮式钻井生产储油轮没有溢油回收功能，需要其它具有溢油回收功能的海洋工程船帮助其清理海上溢油，一旦海上溢油在深海扩散开来，将造成溢油污染局面失控，错失良好溢油清理时机；现有的浮式钻井生产储油轮由于其结构限制，难以兼顾天然气开采等需求，因此功能上也有所欠缺。

本发明采取以下技术方案：

一种大型多功能深海浮式基地，所述大型多功能深海浮式基地包括中心的平台主体和周围的半岛结构，所述平台主体呈圆形，其中心区域设有钻井设备，中心区域周围分为多个扇形的作业区域；所述多个扇形的作业区域包括钻采物资堆放区，原油处理输送区，LNG处理输送区，太阳能发电站区，深海蔬菜养殖区以及人员居住区；所述平台主体为基地提供浮力和舱容；每个扇形作业区域的外围各对应设置一个半岛结构，所述半岛结构采用模块拼接而成，每个模块内部配有海上漂浮物回收设备，所述半岛机构既可以与平台主体相连作为过往船只加油加气的系泊码头，又可以分离成多个模块转变为回收海上漂浮物的环保装置；所述半岛结构按功能划分包括加气码头3，加油码头5，救助码头7，浮油回收码头8，分机起飞码头9，装卸货码头10；加气码头3与LNG处理输送区对应，加油码头5与原油处理输送区对应，救助码头7与人员居住区对应，浮油回收码头8与深海蔬菜养殖区对应，分机起飞码头9与钻采物资堆放区对应，装卸货码头10与太阳能发电站区对应。

本技术方案的特点是：提供了一种新型结构的多功能深海浮式基地，结构上采用中心的平台主体和周围的半岛结构，稳定性强，适应我国南海恶劣的海况；功能区域分布便捷、合理，而且同时具有石油开采、天然气分离储存的功能，溢油回收功能。由于采用主体圆形结构，基地对风浪流方向不敏感，主体抗风暴能力强，适应海域广，基地主体水线面较大，储卸油工况对平台的吃水影响较小。

进一步的，所述平台主体的水面线附近设置开孔式消波墙。

进一步的，所述大型多功能深海浮式基地周围设有若干风能发电站14，所述风能发电站通过漂浮式线管与基地主体连接，为基地提供日常生活用电。

进一步的，所述人员居住区还设有避难中心兼科研中心。

进一步的，所述钻采物资堆放区还设有直升机坪11。

本发明的有益效果在于：

1)结构稳定性强，能够适应恶劣的海况。

2)功能区域分布便捷、合理，而且同时具有石油开采、天然气分离储存的功能，溢油回收功能。

3)考虑全面，功能完备，独立作业能力强，适应长期远洋开采作业。

4)由于采用主体圆形结构，基地对风浪流方向不敏感，主体抗风暴能力强，适应海域广。

5)基地主体水线面较大，储卸油工况对平台的吃水影响较小。

附图说明

图1是本发明大型多功能深海浮式基地的立面示意图。

图2是图1的部分结构放大图。

图3是本发明大型多功能深海浮式基地带风能发电站时的俯视图。

图4是本发明大型多功能深海浮式基地的俯视图。

图5是图4中部分结构的放大示意图。

图中，1.钻采功能区，2.加气区，3.加气码头，4.加油区，5.加油码头，6.避难中心兼科研中心，7.救助码头，8.浮油回收码头，9.飞机起飞码头，10.装卸货码头，11.直升机坪，12.大型冷库储存中心，13.油气储存区。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

如图1-5所示，本发明大型多功能深海浮式基地包括钻采功能区1，加气区2，加气码头3，加油区4，加油码头5，避难中心兼科研中心6，救助码头7，浮油回收码头8，飞机起飞码头9，装卸货码头10，直升机坪11，大型冷库储存中心12，油气储存区13。

“海上皇冠”大型多功能深海浮式基地(以下简称“基地”)在进行油田开发时，在钻采功能区1起下钻钻井，并且在第一口井出油时，在钻采功能区1同时进行采油工作。利用“基地”开采过程中所产生的原油伴生气，在加气区2进行伴生气液化处理，并且通过加气码头3给使用LNG燃料的船舶进行加气或者将多余的液化气通过LNG船运往陆地。在加油区4进行原油油气水分离，并且将分离的原油提炼为船用燃油，在加油码头5给过往的深海工作工程船和渔船进行加油服务，并且通过加油码头5将多余的原油输往陆地。避难中心6为深海遭遇海难被营救的人员提供休息和疗伤处所。同时科研中心6为深海科考人员提供深海科学实验室。救助码头7为在风暴来临时来不及撤离深海的作业船与其系绑，通过“基地”主体优良的抗风暴能力共同抵抗风暴。浮油回收码头8为深海发生漏油时，该码头可以分离作为浮油回收装置，回收深海漂浮的原油。飞机起飞码头9通过飞机实现人员紧急撤离，快速高效，以弥补直升机航程短，载员少的不足。直升机坪11为深海直升机停放处所，当深海船只失事时，直升机可以从该平台迅速起飞赶往失事地点，营救遇险人员。大型冷库储存中心12可以为深海作业渔船提供鱼类冷冻服务，以实现深海渔船在深海捕捞能力的最大化，同时解决了基地在深海后勤补给困难的难题。油气储存区13为经处理的原油和液化气提供储存处所，实现“基地”油气储存功能。

为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明提供了一种以海上钻井采油平台为主要功能，兼顾能源供给、物资中转、海上避难救助、科考科研于一体的“海上皇冠”大型多功能深海浮式基地(以下简称“基地”)，以提高平台使用率，加速深海资源的开发，解决开发深海所面临的问题。

本发明通过下述技术方案实现的。基地由平台主体和半岛结构组成。平台主体为主要的作业区域，为基地提供浮力和舱容，平台主体共分为“一中心六区域”。“一中心”是指在平台中心区域设置月池，安放井架等钻井设备。通过中心钻井区域，可完成基地钻勘探井、生产井以及修井等功能。“六区域”是指以基地钻井区域为中心，将基地主甲板钻井区域周围共分为六个区域，分别为钻采物资堆放区、原油处理输送区，LNG处理输送区，太阳能发电站区，深海蔬菜养殖区以及人员居住区，居住区设有深海科考中心及深海救助中心。平台主体周围共有六个半岛结构。半岛结构采用模块拼接方法，工作空间可根据对应功能区的需要进行变换。每个模块内部配有海上漂浮物回收装备。半岛结构机动灵活，既可以与主体结构相连作为码头，又可分离成各浮油回收模块转变为环保装置。

在日常工作状态下，半岛结构作为船只系泊码头，过往船只添加燃料、躲避风浪时可以系泊在半岛结构上。同时每个模块内部的海上漂浮物回收装备能定时处理浮油和海上垃圾。在油田发生溢油事件时，半岛结构将分离成各浮油回收模块，模块配备上动力系统将转变为环保装置，第一时间赶往事发海域处理溢油事件。

同时，基地在水线面附近采用开孔式消波墙，消波墙的设置能有效减轻了主体所受波浪能级，降低平台运动响应。

基地系泊方式采用张力腿系泊与动力定位。由于油气密度比水低，在设计吃水时，浮力大于重力，多余的浮力我们通过张力腿的预张力进行平衡，与平台本身特点完美结合，同时减小了系泊长度和范围。

基地设置了太阳能发电区域，以及风能发电站，如图5所示，利用深海丰富的太阳能，风力等可再生能源，为“基地”提供本身运转所需要的能源，打造“绿色基地”，建设绿色环保的深海油气田开发模式。

由于“基地”所处深海，远离大陆，人员生活补给很困难，因此，在基地上设置了深海蔬菜养殖区，可为深海工作的人员长期提供可持续培养的绿色蔬菜，尽可能达到自给自足，减少外界资源供给次数，可保障在极端恶劣环境下的生存性，从而解决了深海后勤补给困难问题，为工作人员提供人性化的工作环境。

基地主要功能工作模式：

①钻采工作模式

基地钻采功能区，集钻井，原油处理储存，天然气处理储存三大功能于一体。这样使基地的工作范围更广，灵活性更高，主要应用于以下方面：

适于油田开发早期生产。所谓早期生产，就是在油田勘探过程中，当探井发现工业油气流之后，在全面开发方案及生产设施装备未准备好之前，为了早日获取油气，回收资金，在短期内先使局部小块油区投入生产的油气田开发方式。在早期生产时，“基地”因为具有钻井、采油功能，故可以在钻完评价井之后，即钻生产井和注水井，并安装水下采油树，进行采油。同时，因平台具有油、气、水分离处理及存储功能，所以就可以将早期生产出来的合格原油，通过穿梭油轮外运。这是现有的半潜式钻井平台等其它类型平台所不能实现的优势。

适于邻近油田滚动开发。所谓滚动开发，是指在相邻较近的油田或区块之间，将单纯具有钻井功能的移动式平台，与“基地”交替使用，使钻井平台的钻勘探评价井，与“基地”的钻生产井、注水井和原油处理、储存、外运，形成“接力”，从而使早期生产不断地向邻近油田滚动扩大，即当“基地”自第一个油田转移至第二个油田之后，第一个油田采出的油气可以通过海底管道输送至“基地”进行处理、储存和外运，从而实现油田滚动开发。显然，这种油田开发方式可以大大降低油田开发成本和提高经济效益。

适用于边际油田投入开发。所谓边际油田，是指从经济效益上衡量，处于可获利开发与不获利可不开发的边界的油田。这种边际油田往往是需要采用先进技术与装备等措施手段，通过创新，才能够赿过“边界”，投入获利开发。由于上述两项特点，浮式多功能平台既能实现油田早期生产，又能与移动式钻井平台协作，进行油田滚动开发。因此，“基地可以使边际油田从微利变为有利开发。

②能源供给工作模式

利用“基地”在深海油气田开发过程中所获得的原油、伴生气等，经提炼处理之后，可以获得船舶动力所需要的能源，如燃油和LNG。因此，基地在能源补给区设置加油中心和加气中心。加油中心为远洋渔船、深海工程船补充燃料，增加其续航力。而目前LNG燃料船，由于加气站太少和续航力不足，无法进行长距离运输，在深海设置的加气中心刚好可以弥补这一点，为过往LNG燃料船提供加气服务，及时补充LNG，促进LNG动力远洋船舶发展，进而推动MARPOL附则VI关于减少船舶有害气体排放规则修正案的执行。同时，深海岛礁开发，需要足够的能源为其提供动力，“基地”利用其本身所具有的强大油气开发能力所获得的油气，可为岛礁开发提供能源支持。

③资源储存工作模式

资源储存区可进行150万m3油气储存。此外，设置了大型冷冻舱，为远洋渔船提供鱼货仓储服务。这样在远洋渔船来“基地”进行燃料补给时，可为其提供鱼货仓储服务，让渔船腾出更大的舱容去捕获更多的渔业资源。存储的鱼货除一部分供给给“基地”以解决“基地”在深海后勤补给困难的难题，多余的将由渔业公司其它的运输船将鱼货运至大陆，这样既提高了远洋渔船的利用效率，也解决了“基地”自身深海后勤补给困难的问题。

④科考科研工作模式

由于一个深海油气田的开发将会持续20-30年，因此基地将是深海海域的一个长期观察站和科考站。在“基地”的人员生活区域设置相关的科考科研室，可进行深海矿产，海洋环境，深海渔业，大洋测量等研究，为深海科考提供一个长期稳定的科考平台。这是现有研究深海环境资源科考方式所不具备的独特方式。

⑤深海救助避难工作模式

由于“基地”身处深海，远离大陆，因此对海上遇难事故需要较高的应变处置措施。因此，在“基地”上设置了救助码头，直升机平台，飞机码头，以提高“基地”深海救助避难能力。基地深海避难救助区有三种救助形式。一是在风暴来临时，来不及撤离的作业船通过与基地码头系绑抵抗风暴。二是利用直升机为深海失事船只提供海上搜救服务。三是通过飞机实现人员紧急撤离，快速高效，弥补直升机航程短载员少的不足。

本实施例的特点详细描述如下：

首先，“钻井采油”功能合而为一。“基地”由于是针对深水油气开发，在“基地”的主要功能上，配置了独具特色的钻采功能和大容量的油气储存功能，对深水油气开发具有明显的适用性和优越性，如图1-5所示。

适于油田开发早期生产。所谓早期生产，就是在油田勘探过程中，当探井发现工业油气流之后，在全面开发方案及生产设施装备未准备好之前，为了早日获取油气，回收资金，在短期内先使局部小块油区投入生产的油气田开发方式。在早期生产时，“基地”因为具有钻井、采油功能，故可以在钻完评价井之后，即钻生产井和注水井，并安装水下采油树，进行采油。同时，因平台具有油、气、水分离处理及存储功能，所以就可以将早期生产出来的合格原油，通过穿梭油轮外运。这是现有的半潜式钻井平台等其它类型平台所不能实现的优势。

适于邻近油田滚动开发。所谓滚动开发，是指在相邻较近的油田或区块之间，将单纯具有钻井功能的移动式平台，与“基地”交替使用，使钻井平台的钻勘探评价井，与“基地”的钻生产井、注水井和原油处理、储存、外运，形成“接力”，从而使早期生产不断地向邻近油田滚动扩大，即当“基地”自第一个油田转移至第二个油田之后，第一个油田采出的油气可以通过海底管道输送至“基地”进行处理、储存和外运，从而实现油田滚动开发。显然，这种油田开发方式可以大大降低油田开发成本和提高经济效益。

适用于边际油田投入开发。所谓边际油田，是指从经济效益上衡量，处于可获利开发与不获利可不开发的边界的油田。这种边际油田往往是需要采用先进技术与装备等措施手段，通过创新，才能够赿过“边界”，投入获利开发。由于上述两项特点，浮式多功能平台既能实现油田早期生产，又能与移动式钻井平台协作，进行油田滚动开发。因此，“基地可以使边际油田从微利变为有利开发。

其次，将深海油气田的伴生气合理利用，为深海作业船只提供燃料补给。利用本身所开采的油气经提炼处理后，为深海作业船只提供燃料补给，解决了深海作业船只的燃眉之急，使其具备在深海的“无限作业能力”。同时创造性的在深海设置加油和加气中心，对现有的油田开采模式提出了大胆的创新，改变了常规的油田运营模式。

此外，考虑深海油气资源丰富，同时油田远离大陆，油气输送困难，“基地”设置了大舱容的油气储存空间，这样可以利用大容量的穿梭油轮提油，减少“基地”提油作业次数，从而达到降低油田开发费用，提高经济效益。

同时，“基地”考虑了与深海作业的渔船的互动，提供了油气开采行业与深海渔业的联合互动，为深海开发提供了新的模式。

此外，利用“基地”在深海将长期开发的特性，设置了深海科考科研中心，为深海科考提供了新模式，解决了人类无法长期在深海进行科考的问题。

最后，考虑深海发生海难对人民和财产安全所造成的危险，提出了深海油气开发所独具的深海救助模式，解决了深海救助困难的问题。同时，对油气开发中可能出现的“深海溢油”事件，利用“基地”半岛结构的独特特点，设置了“深海溢油回收装置”，能有效解决深海溢油对深海环境的污染。

与现有的浮式钻井生产储油轮相比，“基地”的优势有：

1.结构布置更合理，应用更方便，功能更齐全。

2.可以进行天然气分离储存卸载。

3.由于基地主体是圆形结构，基地对风浪流方向不敏感，并且通过前面计算的对比，主体抗风暴能力强，适应海域广。

4.主体水线面较大，储卸油工况对平台的吃水影响较小。

“海上皇冠”大型多功能深海浮式基地已从传统海洋石油开采战术性装备，变为以石油开采为核心，深海渔业，航运，深海科考，深海岛礁开发多行业联动开发的战略性装备，实现了深海开发各行业之间的资源整合和互动，它的出现，将极大解决深海开发所存在的问题，加强深海海洋开发力度，实现海洋为人类服务的目标。

Claims (5)

1.一种大型多功能深海浮式基地，其特征在于：

所述大型多功能深海浮式基地包括中心的平台主体和周围的半岛结构，所述平台主体呈圆形，其中心区域设有钻井设备，中心区域周围分为多个扇形的作业区域；

所述多个扇形的作业区域包括钻采物资堆放区，原油处理输送区，LNG处理输送区，太阳能发电站区，深海蔬菜养殖区以及人员居住区；所述平台主体为基地提供浮力和舱容；

每个扇形作业区域的外围各对应设置一个半岛结构，所述半岛结构采用模块拼接而成，每个模块内部配有海上漂浮物回收设备，所述半岛机构既可以与平台主体相连作为过往船只的系泊码头，又可以分离成多个模块转变为回收海上漂浮物的环保装置；

所述半岛结构按功能划分包括加气码头(3)，加油码头(5)，救助码头(7)，浮油回收码头(8)，分机起飞码头(9)，装卸货码头(10)；

加气码头(3)与LNG处理输送区对应，加油码头(5)与原油处理输送区对应，救助码头(7)与人员居住区对应，浮油回收码头(8)与深海蔬菜养殖区对应，分机起飞码头(9)与钻采物资堆放区对应，装卸货码头(10)与太阳能发电站区对应。

2.如权利要求1所述的大型多功能深海浮式基地，其特征在于：所述平台主体的水面线附近设置开孔式消波墙。

3.如权利要求1所述的大型多功能深海浮式基地，其特征在于：所述大型多功能深海浮式基地周围设有若干风能发电站(14)，所述风能发电站通过漂浮式线管与基地主体连接，为基地提供日常生活用电。

4.如权利要求1所述的大型多功能深海浮式基地，其特征在于：所述人员居住区还设有避难中心兼深海科研中心。

5.如权利要求1所述的大型多功能深海浮式基地，其特征在于：所述钻采物资堆放区还设有直升机坪(11)。