CN104709445A - 一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其包括设置在甲板上的系船缆绞车、结构塔架、导缆装置、直通液体旋转通道、输油管和外输油管。系船缆绞车包括支架、缆线转轮和系船缆；钢质结构塔架包括上中下三层操作平台；导缆装置包括两个导向孔板、一个导向柱和一个导向轮；直通液体旋转通道包括固定管段、回转支承、转动管段和上下法兰等；钢质输油管连接储油设施和直通液体旋转通道；外输油管连接直通液体旋转通道和穿梭油轮。本发明使用时需配合定位拖轮使用。本发明的直通液体旋转通道能避免原油外输时外输油管受到弯扭作用导致的破损引起的泄漏损失。本发明可以广泛应用于海洋工程领域非单点系泊的海上原油储存设施的外输过程中。

Description

一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置

技术领域

本发明涉及一种原油的外输装置，特别是关于一种应用于海洋工程领域的非单点系泊海上原油储存设施的外输装置。

背景技术

海上油气开发过程中，如果油田远离海岸线，且无海底管网输送产出的原油，则需要采用储存设施储存产出的原油，并经外输装置外输给穿梭油轮运送到岸上油气接收终端。目前常用的海上原油储存设施为船型FPSO(浮式原油处理储存外输设施)，FPSO一般通过单点系泊系统系泊于海上，利用单点系泊系统的风标效应根据海上环境载荷方向的变化自动调整艏向，使系统受到的环境作用力最小。外输时，穿梭油轮串靠系泊在FPSO的艉部，与FPSO和连接于两浮体的外输油管形成统一的围绕单点系泊系统转动的动态系统，与FPSO同步随环境载荷方向运动，从而保证外输油管处于较好的受力状态，且穿梭油轮与FPSO之间始终保持足够的安全距离，保证了海上原油外输作业的安全性。

对于非常规船型FPSO、常规船型但多点系泊的FPSO，或其它固定式海上储油设施(如自升式储油平台)，由于没有风标效应，故不使用单点系泊系统。这类设施在原油外输时，如果采用与单点系泊FPSO相同的外输装置，由于自身不能随环境载荷方向调整位置，而穿梭油轮随环境载荷的变化将有明显的方位变化，将造成连接储油设施与穿梭油轮的外输油管受到弯扭载荷的作用，易于损坏而造成原油泄漏；穿梭油轮与FPSO之间的距离难以保证，易于造成碰撞事故。为避免此缺点，对于非单点系泊海上原油储存设施，一般在储油设施之外设置独立的外输设施，或采用动力定位穿梭油轮进行外输。但对于后者，额外的工程设施会造成油田开发成本的上升，且国内目前没有动力定位穿梭油轮，因此限制了此类设施在中国海上油气开发中的应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种安全有效且造价低的非单点系泊海上原油储存设施的外输装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其包括设置在非单点系泊海上原油储存设施甲板上的一系船缆绞车、一结构塔架、一套导缆装置、一直通液体旋转通道、一输油管和一外输油管；所述系船缆绞车包括一支架，一转动支撑在所述支架上的缆线转轮，所述缆线转轮上固定连接一系船缆的一端；所述结构塔架焊接在甲板上，其包括三层操作平台，所述三层操作平台上同心开设有通孔，且中间的所述操作平台的通孔为一台阶孔；所述导缆装置包括一设置在所述支架上的导向孔板，一设置在甲板上的导向孔板，一设置在中间的所述操作平台顶面的导向柱和一转动支撑在中间的所述操作平台台阶孔上方的导向轮；所述系船缆穿过两个所述导向孔板、导向柱后，缠绕在所述导向轮上，所述系船缆的伸出端用于连接穿梭油轮；所述直通液体旋转通道包括一中部具有凸缘的转动管段，所述转动管段的凸缘顶部通过螺栓固定连接一回转支承的内圈，所述回转支承的外圈底部设置一环形的连接板，所述回转支承的外圈顶部设置一底部具有凸缘且周向密封连接在所述转动管段上的固定管段，通过螺栓将所述固定管段的凸缘、回转支撑的外圈和连接板固定连接成一体，且将所述连接板通过螺栓固定连接在中间所述操作平台的台阶孔内；所述固定管段的顶部焊接一上法兰，所述转动管段的底部焊接一下法兰；所述输油管上设置有开关阀门，其一端连接储油设施的储油舱，另一端穿过顶层的所述操作平台后，固定连接在所述直通液体旋转通道的上法兰上；所述外输油管的一端固定连接所述直通液体旋转通道的下法兰，另一端穿过底层的所述操作平台用于连接所述穿梭油轮的输油口。

所述转动管段外壁上端等间隔设置有若干环形凹槽，所述凹槽内设置有与所述固定管段内壁下端动密封连接的密封圈，每两个相邻的所述密封圈之间的所述固定管段上沿周向均布设有若干测漏接头，每一所述测漏接头均延伸出所述固定管段的外径，在每一所述测漏接头的端部均用一金属螺塞进行封堵。

所述密封圈采用格莱圈，所述密封圈均匀布置。

顶层所述操作平台和底层所述操作平台的周围都设置有围栏。

所述输油管在临近储油设施的一侧设置有一开关阀门、在临近顶层所述操作平台的一侧设置有另一开关阀门。

所述结构塔架和所述输油管材质均为钢质。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用了直通液体旋转通道和导向轮，相当于在储油设施上为穿梭油轮提供了单点系泊功能，使得系泊于其上的穿梭油轮可以围绕外输装置在一定范围内转动，同时直通液体旋转通道使得外输油管在随穿梭油轮运动时，能够释放端部的弯扭载荷，因此避免了外输油管受到弯扭载荷的作用，避免了油管破损泄漏造成的损失。2、本发明由于在外输时使用辅助拖轮对穿梭油轮进行拖带，因此能够使穿梭油轮与FPSO之间保持足够的安全距离，从而避免外输事故的发生，保障了海上外输作业的安全性。3、本发明由于在非船型FPSO建造时与船体一体建造，避免了单独设立外输设施带来的建造和海上安装施工作业，因此可以大大节省海上油田开发过程中的工程投资，且对穿梭油轮除载重吨位外没有特殊的其它要求。本发明可以广泛应用于海洋工程领域非单点系泊的海上原油储存设施的外输过程中。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图

图2是本发明结构塔架模型示意图

图3是本发明直通液体旋转通道的剖面示意图

图4是本发明多点系泊的八角形FPSO的连接俯视示意图

图5是本发明多点系泊的八角形FPSO的连接侧视示意图

图6是本发明插桩固定的自升式生产储油设施的连接俯视示意图

图7是本发明插桩固定的自升式生产储油设施的连接侧视示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括设置在非单点系泊海上原油储存设施甲板上的一系船缆绞车10、一结构塔架20、一套导缆装置30、一直通液体旋转通道40、一输油管60和一外输油管70。

本发明的系船缆绞车10包括一支架11，一转动支撑在支架11上的缆线转轮12，缆线转轮12上固定连接一系船缆13的一端。

如图1、图2所示，本发明的钢质结构塔架20焊接在甲板上，其包括一顶层操作平台21、一中间操作平台22和一底层操作平台23，三层操作平台21、22、23通过支承柱和斜撑梁等垂向间隔连接成一体。顶层操作平台21上开有一通孔24，中间操作平台22上同心设置一台阶孔25，底层操作平台23上也同心设置有一通孔26。顶层操作平台21和底层操作平台23的周围都设置有围栏27。

如图1所示，本发明的导缆装置30包括一设置在支架11上的导向孔板31，一设置在甲板上的另一导向孔板32，一设置在中间操作平台22顶面的导向柱33和一转动支撑在中间操作平台22台阶孔25上方的导向轮34。系船缆13穿过导向孔板31、32、导向柱33缠绕在导向轮34上，其伸出端用于连接穿梭油轮8，以使穿梭油轮8不会过度远离储油设施；导向轮34保证穿梭油轮8在随环境力方向变化方位时，系船缆13能够自由转动。

如图3所示，本发明的直通液体旋转通道40包括一中部具有凸缘41的转动管段42，在转动管段42的凸缘41顶部通过螺栓固定连接一回转支承43的内圈，在回转支承43外圈的底部设置有一环形的连接板44，连接板44通过螺栓固定连接在中间操作平台22的台阶孔25的台阶上。在回转支承43的外圈顶部设置一底部具有凸缘45的固定管段46，固定管段46底部的凸缘45通过螺栓与回转支承43的外圈和连接板44固定连接成一体。转动管段42外壁上端等间隔设置有若干环形凹槽47，在凹槽47内设置有与固定管段46内壁下端动密封连接的密封圈48，在每两个相邻的密封圈48之间的固定管段46上沿周向均布设有若干测漏接头49，每一测漏接头49均延伸出固定管段46的外径，在每一测漏接头49的端部均用一金属螺塞50进行封堵。在固定管段46的顶部焊接一上法兰51，在转动管段42的底部焊接一下法兰52。

上述密封圈48可以采用格莱圈，密封圈48均匀布置。

如图1所示，本发明的钢质输油管60的一端用来连接储油设施的储油舱，另一端穿过顶层操作平台21的通孔24后，固定连接在直通液体旋转通道40的上法兰51上。输油管60在临近储油设施的一侧设置有一开关阀门61、在临近顶层操作平台21的一侧设置有另一开关阀门62，在顶层操作平台21上应具有方便开关阀门62的操作空间和安装连接清管装置管路的空间，以在甲板上增加安装清管装置等已有技术的设备。

如图1所示，本发明的外输油管70与直通液体旋转通道40的下法兰52固定连接于中间操作平台22的下部，底层操作平台23提供外输油管70与下法兰52连接的操作空间，方便外输油管70的连接或解脱。外输油管70的另一端穿过底层操作平台23上的通孔26用于连接穿梭油轮8的输油口。外输油管70与系船缆13空间上的错位可以避免原油外输时系船缆13与外输油管70的交缠干涉。

本发明使用时，直通液体旋转通道40的固定管段46相对储油设施保持固定不动，转动管段42随穿梭油轮8方位的变化在±90°范围内转动，从而释放外输油管70端部因穿梭油轮8方位变化造成的弯扭作用力。密封圈48可以防止原油泄漏。

本发明使用时，需配合定位拖轮9使用。定位拖轮9通过缆绳与穿梭油轮8艉部相连，定位拖轮9以一定的拖力拖带穿梭油轮8，可以避免穿梭油轮8过度接近原油储存设施。

实施例1：

本发明应用于多点系泊的八角形FPSO 14的实例如图4～5所示。在FPSO 14左右两舷建造时各安装有本发明外输装置一套。每套装置可允许系泊其上的穿梭油轮8以外输装置为中心旋转±90°，以适应原油外输期间应用海域环境力方向相应的变化。左右舷各设置一套外输装置可以使穿梭油轮8适应环境里全方位的变化，使FPSO 14在全年各季节都可进行外输作业。

卷绕在缆线转轮12上的系船缆13，经导向孔板31、32和导向柱33变换方向后，经导向轮34与穿梭油轮8相连，使穿梭油轮8不会过度远离FPSO 14。导向轮34保证穿梭油轮8在随环境力方向变化方位时，系船缆13能够自由转动。穿梭油轮8艉部通过缆绳与定位拖轮9相连。定位拖轮9以一定的拖力拖带穿梭油轮8，可以避免穿梭油轮8过度接近FPSO 14。穿梭油轮8与FPSO 14之间的距离目前考虑100米。

直通液体旋转通道40的固定管段46与FPSO 14的储油舱上来的输油管40相连，外输时相对FPSO 14保持不动；直通液体旋转通道40的转动管段42与外输油管70连接，可允许外输油管70在±90°范围内转动，从而释放外输油管70端部因穿梭油轮8方位变化造成的弯扭作用力。

实施例2：

本发明应用于插桩固定的自升式生产储油设施15的实例如图6～7所示。在生产储油设施15建造时安装有本发明外输装置一套。外输装置可允许系泊其上的穿梭油轮8以外输装置为中心旋转±90°，以适应外输期间应用海域环境力方向相应的变化。外输穿梭油轮8系泊于外输装置上，进行外输作业。

外输装置与穿梭油轮8的连接，外输装置的工作原理，保证穿梭油轮8与生产储油设施15安全距离的方案同实施例1。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其包括设置在非单点系泊海上原油储存设施甲板上的一系船缆绞车、一结构塔架、一套导缆装置、一直通液体旋转通道、一输油管和一外输油管；

所述系船缆绞车包括一支架，一转动支撑在所述支架上的缆线转轮，所述缆线转轮上固定连接一系船缆的一端；

所述结构塔架焊接在甲板上，其包括三层操作平台，所述三层操作平台上同心开设有通孔，且中间的所述操作平台的通孔为一台阶孔；

所述导缆装置包括一设置在所述支架上的导向孔板，一设置在甲板上的导向孔板，一设置在中间的所述操作平台顶面的导向柱和一转动支撑在中间的所述操作平台台阶孔上方的导向轮；所述系船缆穿过两个所述导向孔板、导向柱后，缠绕在所述导向轮上，所述系船缆的伸出端用于连接穿梭油轮；

所述直通液体旋转通道包括一中部具有凸缘的转动管段，所述转动管段的凸缘顶部通过螺栓固定连接一回转支承的内圈，所述回转支承的外圈底部设置一环形的连接板，所述回转支承的外圈顶部设置一底部具有凸缘且周向密封连接在所述转动管段上的固定管段，通过螺栓将所述固定管段的凸缘、回转支撑的外圈和连接板固定连接成一体，且将所述连接板通过螺栓固定连接在中间所述操作平台的台阶孔内；所述固定管段的顶部焊接一上法兰，所述转动管段的底部焊接一下法兰；

所述输油管上设置有开关阀门，其一端连接储油设施的储油舱，另一端穿过顶层的所述操作平台后，固定连接在所述直通液体旋转通道的上法兰上；

所述外输油管的一端固定连接所述直通液体旋转通道的下法兰，另一端穿过底层的所述操作平台用于连接所述穿梭油轮的输油口。

2.如权利要求1所述的一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其特征在于：所述转动管段外壁上端等间隔设置有若干环形凹槽，所述凹槽内设置有与所述固定管段内壁下端动密封连接的密封圈，每两个相邻的所述密封圈之间的所述固定管段上沿周向均布设有若干测漏接头，每一所述测漏接头均延伸出所述固定管段的外径，在每一所述测漏接头的端部均用一金属螺塞进行封堵。

3.如权利要求2所述的一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其特征在于：所述密封圈采用格莱圈，所述密封圈均匀布置。

4.如权利要求1或2或3所述的一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其特征在于：顶层所述操作平台和底层所述操作平台的周围都设置有围栏。

5.如权利要求1或2或3所述的一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其特征在于：所述输油管在临近储油设施的一侧设置有一开关阀门、在临近顶层所述操作平台的一侧设置有另一开关阀门。

6.如权利要求4所述的一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其特征在于：所述输油管在临近储油设施的一侧设置有一开关阀门、在临近顶层所述操作平台的一侧设置有另一开关阀门。

7.如权利要求1或2或3或6所述的一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其特征在于：所述结构塔架和所述输油管材质均为钢质。

8.如权利要求4所述的一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其特征在于：所述结构塔架和所述输油管材质均为钢质。

9.如权利要求5所述的一种非单点系泊海上原油储存设施的外输装置，其特征在于：所述结构塔架和所述输油管材质均为钢质。