CN105000137B - 扇面回转单点系泊输液系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扇面回转单点系泊输液系统包括：两个或三个固定式、或一个可搬迁式系泊输液模块，一尾拖轮与一辅助限位拖轮；系泊输液模块安装于直筒式浮式平台的浮体的顶部外缘；系泊输液模块包括外输滚筒和系泊绞车；浮体包括直立筒体和减动结构；穿梭运输船在以系泊点为顶点，以直筒式浮式平台的中心与作为顶点的系泊点的连线为对称线的扇形平面内作回转运动；直筒式浮式平台的中心至系泊点的连线方向与平台所处水域的主导风向一致；当穿梭运输船超出对称线两侧分别偏离扇形平面范围时，辅助限位拖轮将顶住或拉住穿梭运输船。本发明还提供了另一种扇面回转单点系泊输液系统。本发明可将储液安全和便捷地外输至传统穿梭运输船。

Description

扇面回转单点系泊输液系统

相关申请

本发明申请要求2014年7月7日提出的申请号为201410316853.6、名称为“直筒式浮式平台与扇面回转单点系泊输液系统”的优先权，其相关内容在此引入作为参考，并对其中的直筒式浮式平台部分作了进一步改进和优化。

技术领域

本发明涉及一种扇面回转单点系泊输液系统，用于海上、尤其是南中国海海上固定或浮式结构物，如海上固定式平台或浮式平台，与液体运输船(如穿梭油轮)之间的液体转运，如原油外输。

背景技术

为了将储液安全和便捷地外输至穿梭运输船，带储液功能的海上平台和结构物(如FPSO)需要设置外输系统。例如，南中国海现有8条内转塔单点系泊船形FPSO，均采用常规穿梭油轮串靠的系泊方式提油。穿梭油轮系泊于FPSO船体的艉部，穿梭油轮的艉部有一条尾拖轮拖拉以保持一定的张力，使得穿梭油轮和船形FPSO的船体在风标效应作用下，共同以内转塔单点为中心实现转动，其转动的角度一天之内可能超过360°。由于单点系泊系统价格高昂，对于不带有单点系泊装置的海上具有储液功能的平台，如何实现海上固定或浮式结构物与液体运输船(如穿梭油轮)之间的液体转运，如原油外输，是个技术挑战。

由于上述海上结构物与运输船之间的液体转运为具有一定时间间隔、批次输液作业，如间隔数日，每次输液作业的时间通常不到24小时；因此，有可能不采用现行价格高昂的单点系泊装置而实现输液。为此，申请人在2014年1月22日提出的“吸力式桩腿、海上沉箱及坐底式海上平台(PCT/CN2014/071120)”和“一种环翼式浮式平台(PCT/CN2014/071121)”两项发明专利申请中，同时提出“扇面回转单点系泊输液系统”的构想。为了实现PCT/CN2014/071120所述的平台和PCT/CN2014/071121所述的浮式平台所生产的原油或凝析油等的外输，上述两项申请提出：不采用现行360°全回转的单点系泊系统，而是“采用两套或三套扇面廻转单点系泊液体外输装置，每套扇面廻转单点系泊装置包括一套系泊缆绞车和一套滚筒式漂浮软管外输装置，安装布置在平台的两侧或呈120°均布。常规穿梭油轮通过系泊缆系泊在平台的导缆孔上；在保持一定张紧力的条件下，穿梭油轮可以导缆孔为中心，在风浪流的作用下将产生限定的约240°扇面廻转的风标效应，当穿梭油轮超出扇面角时需要解脱。滚筒式漂浮软管外输装置将储液从平台外输至穿梭油轮。如果采用带动力定位(Dynamic Positioning)系统的穿梭油轮上，上述系泊绞车可以取消”。

但是，上述“扇面回转单点系泊输液系统”仅仅是初步概念，十分粗糙，还达不到工业实际应用的要求。

众所周知，穿梭油轮风标效应是由风浪流作用形成的合力的大小和方向，以及尾拖轮所施加的系泊张力的大小和方向共同作用的结果，使得穿梭油轮的船艏始终迎向上述环境和系泊共同形成的合力。为了尽可能顺应环境条件，导缆孔(系泊点)作为风标效应回转的中心点，其方位和位置应根据平台所处的环境条件来决定；而环境条件是随时间段或季节有规律地变化的。只有搞清所在海域在全年不同时间段或季节系泊于某一定点的穿梭油轮风标效应的规律，并据此来确定扇面回转单点系泊输液系统及其系泊点，如导缆孔(器)在平台的安装方位和位置，该系统才能有效运转。上述两个PCT申请仅仅说明采用两套或三套扇面廻转单点系泊液体外输装置，安装布置在平台的两侧或呈120°均布，没有说明方位和位置、或如何确定其方位和位置的方法。因此，上述两个PCT申请所述系统很难实际应用。

其次，如何保证实现“在限定的约240°扇面廻转的风标效应”，是否需要人工干预自然风标效应，如何干预，在上述两个申请均未说明。事实上，即使系泊点的方位和位置选择正确，如不人为干预，仅仅依靠自然风标效应，要求将穿梭油轮的风标效应转动的角度限制于240°扇面是不可能的。并且，将240°扇面作为穿梭油轮解脱的界限也是存在很大安全风险的。

为了完善“扇面回转单点系泊输液系统”概念，弥补上述两个PCT的缺陷和不足，通过对南中国海两个油田的船形FPSO原油外输提油作业近4年、近500船次提油作业的观测和记录资料的分析，借鉴船形FPSO单点和水下系统在线不停产维修作业过程中人为强制干预风标效应的施工经验，终于完成本发明。

发明内容

本发明提出一种扇面回转单点系泊输液系统，可将储液安全和便捷地外输至传统穿梭运输船。还提出另一种具有有限风标效应的扇面回转单点系泊输液系统，以实现海上固定或浮式结构物与液体运输船(如穿梭油轮)之间的液体转运，如原油外输提油作业；所述固定结构物如固定平台，所述浮式结构物如圆筒形FPSO或直筒式浮式平台。

本发明提出一种扇面回转单点系泊输液系统，包括：两个或三个固定式、或一个可搬迁式系泊输液模块，一条连接于穿梭运输船艉部的尾拖轮与一条辅助限位拖轮；

所述系泊输液模块安装于直筒式浮式平台的浮体的顶部外缘；所述直筒式浮式平台包括浮体、上部设施与定位系统，所述上部设施设置于所述浮体的顶部，所述浮体通过所述定位系统系泊于海床上或定位于水面；所述系泊输液模块包括一个缠绕输液软管的外输滚筒和一个系泊绞车；所述穿梭运输船系泊于作为系泊点的所述系泊绞车上，所述穿梭运输船通过所述输液软管向所述穿梭运输船外输储液；

所述浮体包括直立筒体，所述直立筒体包括竖向结构与水平结构；所述竖向结构与所述水平结构分隔形成多个径向储液单元；每个所述径向储液单元包括一个U形连通压载舱与一个储液舱；

所述U形连通压载舱包括一个内侧垂直舱、一个外侧垂直舱和一个连接所述内、外侧垂直舱底部的水平底舱，以及一根连通所述内、外侧垂直舱上端顶部的管道；所述储液舱位于所述内侧垂直舱与所述外侧垂直舱之间，且位于所述水平底舱上方；

所述浮体还包括环绕于所述直立筒体的外筒壁下部的减动结构；

在风标效应作用下所述穿梭运输船在一个以所述系泊点为顶点，以所述直筒式浮式平台的中心与作为顶点的所述系泊点的连线为对称线的扇形平面内作回转运动；所述扇形平面控制在所述对称线两侧分别偏离设定角度的范围内；所述直筒式浮式平台的中心至所述系泊点的连线方向与所述平台所处水域的主导风向一致；当所述穿梭运输船超出所述对称线两侧分别偏离90°的扇形平面范围时，所述辅助限位拖轮将顶住或拉住所述穿梭运输船，使所述穿梭运输船不超出所述对称线两侧分别偏离设定角度的扇形平面范围，所述设定角度大于90°且小于120°。

本发明还提出另一种扇面回转单点系泊输液系统，包括：两个固定式、或一个可搬迁式系泊输液模块，一条通过尾拖系泊缆连接于穿梭运输船艉部的尾拖轮；当必须增强人为干预风标效应的力度时，所述扇面回转单点系泊输液系统还包括一条通过辅助限位系泊缆连接于所述穿梭运输船艉部的辅助限位拖轮；

所述系泊输液模块安装于海上平台甲板的外缘；所述海上平台为固定式平台或浮式平台；所述系泊输液模块包括一个缠绕输液软管的外输滚筒和一个系泊绞车，所述系泊绞车包括止链器和导缆器；系泊缆穿过所述止链器和所述导缆器将所述穿梭运输船系泊于所述海上平台上，所述导缆器为所述穿梭运输船的系泊点；所述海上平台通过与所述穿梭运输船相连接的所述输液软管实现液体外输或接收；

所述海上平台的中心至所述系泊点的连线方向与所述海上平台所处水域在生产作业季节或时间段的主导风向一致，所述系泊点的方位将随生产作业季节或时间段的改变而改变；在有限的自然风标效应作用下或在人为干预风标效应作用下，所述穿梭运输船在一个以所述系泊点为顶点，以所述海上平台的中心与作为顶点的所述系泊点的连线为对称线限定的扇形平面内作回转运动；当所述穿梭运输船的运动超出所述扇形平面限定的安全作业范围时，所述扇面回转单点系泊输液系统停止输液作业，然后所述穿梭运输船撤离。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：扇面回转单点系泊输液系统具有有限风标效应，与直筒式浮式平台配套使用，可实现常规穿梭运输船系泊和原油外输系统，将储液安全和便捷地外输至穿梭运输船；并可根据季节的主导风向灵活调整。

本发明有限风标效应扇面回转单点系泊输液系统不用价格高昂的单点系泊装置，可实现海上结构物与运输船之间的液体转运，系统简单、安全可靠，建造和运维费用低。由于直筒式浮式平台或圆筒形FPSO没有单点系泊装置，本发明的系泊输液系统与之配套使用，可实现常规穿梭油轮系泊和原油外输，并可根据季节的主导风向灵活调整。本发明的系泊输液系统还可取代近岸陆上终端所需的CALM型单点系泊装置。

附图说明

图1为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的一个实施例的结构示意图；

图2为图1的A-A截面示意图；

图3为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台另一实施例的直立筒体的横截面示意图；

图4为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例一的局部剖视示意图；

图5为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例二的局部剖视示意图；

图6为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例三的局部剖视示意图；

图7为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的环翼式减动结构的局部剖视示意图；

图8为本发明的扇面回转单点系泊输液系统(三个固定式系泊输液模块)的平面布置示意图；

图9为本发明的扇面回转单点系泊输液系统(一个可搬迁式系泊输液模块)的平面布置示意图；

图10为本发明的另一种扇面回转单点系泊输液系统(两个固定式系泊输液模块)的输液模块在海上结构物上布置的平面示意图；

图11为本发明的另一种扇面回转单点系泊输液系统在冬季自然风标效应下输液作业示意图；

图12为本发明的另一种扇面回转单点系泊输液系统在夏季人为干预风标效应下输液作业示意图。

附图标记说明：

1-直筒式浮式平台；

100-浮体；

110-直立筒体；

111-第四层筒壁；112-第三层筒壁；113-第二层筒壁；

114-第一层筒壁；115-径向水密分隔板；116-上顶板；

117-下底板；118-环形中间底板；119-固定压载舱筒壁；

120-径向储液单元；

121-U形连通压载舱；122-储液舱；123-固定压载舱；

124-独立储液单元；125-中心区；

130-减动结构；

131-裙板；132-直立短筒壁；133-环形顶板；134-环翼；135-径向间隙；

200-上部设施；

300-定位系统；

400-扇面回转单点系泊输液系统；

410-系泊输液模块；

413-输液软管；414-系泊缆；415-导缆器(穿梭运输船系泊点)；

420-尾拖轮；

421-尾拖系泊缆；

430-环形轨道；

440-辅助限位拖轮；

441-辅助限位系泊缆；

500-穿梭运输船；

600-海上结构物；

2-水面。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

请结合图1、图8和图9所示，为了将储液安全和便捷地外输至穿梭运输船，带储液功能的海上浮式平台需要设置外输系统。为此，本发明进一步披露了一种适用于南中国海或类似水域，与图1所示的直筒式浮式平台1配套使用的，具有有限风标效应的扇面回转单点系泊输液系统400，可实现常规穿梭运输船系泊和原油外输的系统。

本发明具有有限风标效应的扇面回转单点系泊输液系统400还可适用于与直筒式浮式平台1相类似的浮式平台。

南中国海现有8条内转塔FPSO，均采用常规穿梭油轮串靠的系泊方式提油。在提油的全过程(通常在24小时以内)中，FPSO、穿梭油轮和尾拖轮三个浮体的风标效应运动轨迹的统计资料表明：1、在一个生产作业季节或时间段内，三个漂浮物的轨迹位于某一方位的一个扇面范围内；季节或时间段不同，扇面所位于的方位相应不同；2、在全年大部分的时间段内，扇面角度均小于210°，全年接近和大于360°的概率比较小；3、扇面角度大于210°时，相应的海况条件通常是风和浪较小、海流的作用因此突显，系统处于慢漂状态，系泊力较小。4、上述时间段的划分和轨迹的角度、方位完全取决于直筒式浮式平台1所在油田提油时间段的环境条件；油田不同，时间段的划分和轨迹的角度、方位就不同。

请参阅图8和图9所示，图8为本发明的扇面回转单点系泊输液系统(三个固定式系泊输液模块)的平面布置示意图，图9为本发明的扇面回转单点系泊输液系统(一个可搬迁式系泊输液模块)的平面布置示意图，本发明的一种扇面回转单点系泊输液系统400包括：两个或三个固定式、或一个可搬迁式系泊输液模块410，与一条通过尾拖系泊缆421连接于穿梭运输船500艉部的尾拖轮420，尾拖轮420用于保持穿梭运输船500的系泊张力，还包括一条通过辅助限位系泊缆441连接于穿梭运输船500艉部的辅助限位拖轮440。

系泊输液模块410安装于上述直筒式浮式平台1的浮体100的顶部外缘，系泊输液模块410包括一个缠绕输液软管413的外输滚筒、一个系泊绞车和必要的辅助设备。

穿梭运输船500通过系泊缆414系泊于作为系泊点的系泊绞车上，穿梭运输船500通过输液软管413向穿梭运输船500外输储液。

在风标效应作用下，穿梭运输船500可以以系泊点为顶点，在以直筒式浮式平台1的中心与作为顶点的系泊点的连线为对称线的扇形平面内作回转运动；扇形平面控制在对称线两侧分别偏离设定角度的范围内。

直筒式浮式平台1的中心至系泊点的连线方向与平台1所处水域的主导风向一致；主导风向具有时间性，如全年主导风向，或某月、某季的主导风向。穿梭运输船500超出对称线两侧分别偏离90°的扇形平面范围时，辅助限位拖轮440将顶住或拉住穿梭运输船500，使穿梭运输船500不超出对称线两侧分别偏离设定角度的扇形平面范围。所述设定角度大于90°且小于120°，优选为110°。

较优地，直筒式浮式平台1的中心至系泊点的连线方向与平台1所处水域的在该生产作业季节或时间段的主导风向一致；系泊点的方位将随生产作业季节或时间段的改变而改变。由于不同油田的不同的生产作业季节或时间段的主导风向不同，因此，实际的连线方向(亦即系泊输液系统400的安装方位)将随本油田生产作业季节或时间段而改变。生产作业季节或时间段的划分须根据直筒式浮式平台1所处水域的实际统计资料来确定。例如，南中国海某油田每年6～9月受夏季风向控制，11月～次年3月受冬季风向控制，4～6月、9～11月为转换时间段，转换时间段的扇面角度大的概率较高。

扇面回转单点系泊输液系统400应用于实际工程设计所需的主要工作包括：1、收集本油田多年的环境统计资料，列出1～12月每个月一年一遇的主导风向；2、按全年2个或3个时间段(季节)将该时间段内的主导风向归入角度不大于2×110°的扇面内，相应形成2组或3组扇面，各组内的主导风向应尽可能位于扇面角的平分线(对称线)的两侧，个别主导风向可同时出现在两个组；3、系泊点位于所述扇面角的平分线上。

较优地，系泊点为两个，即安装两套固定式系泊输液模块410，分别适应冬季和夏季两个不同时间段的风向变化；或系泊点为三个，即安装三套固定式系泊输液模块410，分别适应冬季、夏季和转换季三个不同时间段的风向变化，如图8所示。

作为一种可实施的方式，如图9所示，一个可搬迁式系泊输液模块410安装于直筒式浮式平台1的浮体100顶部外缘的环形轨道430上，系泊输液模块410可滑移搬迁，并可固定于根据主导风向确定的两个或三个所述系泊点的位置上。(图9所示共三个位置，其中两个位置如图中虚线所示)，代替两个或三个固定式系泊输液模块410，以节省设备投资。

由于系泊输液模块410上所安装的设备，如外输滚筒和系泊绞车等均为成熟的产品，其形式和特点不再赘述。

如图9所示当穿梭运输船500在自然风标效应作用下，穿梭运输船500超出在对称线两侧各90°的扇形平面范围时，辅助限位拖轮440顶住或拉住穿梭运输船500，以保证穿梭运输船500不超过所允许的对称线两侧各110°的扇形平面范围。由于此时扇面回转单点系泊输液系统400处于慢漂状态，系泊力较小，辅助限位拖轮440可比较容易地实现对穿梭运输船500的限位。

请参阅图1所示，其为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的一个实施例的结构示意图，直筒式浮式平台1，包括浮体100、上部设施200与定位系统300。直筒式浮式平台1用于海上油气田的勘探开发生产过程中的钻井、石油和天然气生产、天然气液化和再气化、天然气化工和液体的储存、以及含油污水处理。

上部设施200设置于浮体100的顶部，上部设施200包括钻井、井口、油气生产、天然气液化、天然气再气化和公用及生活设施之中的一种或数种。浮体100飘浮在海上。定位系统300设置于浮体100的下部，浮体100通过定位系统300系泊于海床上、或定位于水面2限定的范围之内。定位系统300包括将浮体100系泊在海床上的系泊腿系统或动力定位系统，或二者的结合。

浮体100包括直立筒体110，直立筒体110包括竖向结构与水平结构；竖向结构与水平结构分隔形成多个径向储液单元120；每个径向储液单元120包括一个U形连通压载舱121和一个储液舱122。

U形连通压载舱121包括一个内侧垂直舱、一个外侧垂直舱和一个连接内、外侧垂直舱底部的水平底舱，以及一根连通内、外侧垂直舱上端顶部的管道；由此形成一个上下连通、完整的海水压载舱。

储液舱122位于内侧垂直舱与外侧垂直舱之间，且位于水平底舱上方。储液舱122可储存原油、含油污水、LNG、LPG、凝析油或其他工业液态产品的一种或数种，储液舱122的舱壁的结构和构造需要适应所储存的液体。例如，储存LNG的储液舱的舱壁结构应设置相应的围护系统，如GTT型或SPB型围护系统。

浮体100还包括环绕于直立筒体110的外筒壁下部的减动结构130，减动结构130用于减小平台运动，保证优良的水动力性能。

直筒式浮式平台1可形成多种形式的深水浮式平台：采用压载海水和储液不等质量流率置换流程，直筒式浮式平台1可作为FPSO、FLNG；采用压载海水和储液等质量流率置换流程,本发明平台除作为FPSO、FLNG之外，还可作为FPDSO，而最重要的是可以安装干式井口，成为浮式井口储卸装置(FWSO-FLOATINGWELLHEAD STORAGE OFFLOADING)，根据需要，所述FWSO上可分别安装油气生产设施(P)、钻机(D)和天然气液化设施(LNG)之中的一种或几种。

直筒式浮式平台1具有如下优点：

1、与现有圆筒形浮式平台，如圆筒形的FPSO相比，直筒式浮式平台1同时具有SPAR平台和FPSO的主要优点，水动力性能出色，用途十分广泛，不仅可以钻井，安装干式井口，还同时具有FPSO/FLNG相似的生产和储液功能。

2、和本申请人之前提出的概念相比，直筒式浮式平台1采用更简单、安全可靠的罐体舱室分隔形式，以保证在储液装卸的过程中，即使仅其中一个径向储液单元120在卸载，平台的浮态也不变或基本不变。同时本发明平台为钢结构平台，采用和船舶相同或相似的方法建造，将更有利于建造场地和承包商的选择。

3、直筒式浮式平台1可用于深水和恶劣海况条件下油田和气田的勘探、开发和生产，系统环保、安全可靠，使用灵活，搬迁方便；整个平台可在船厂完成全部建造和调试工作，大大节约设施的建设费、油气田的生产操作费和弃置费。

较优地，直立筒体110的顶部与水面2之间的距离(干舷)尽可能采用较高的值，可降低上浪对直筒式浮式平台1的影响。

请参阅图2所示，其为图1的A-A截面示意图，作为一种可实施的方式，竖向结构包括四层圆形筒壁和/或正多边形筒壁，即从外至里的第一层筒壁114、第二层筒壁113、第三层筒壁112、第四层筒壁111，以及多个径向水密分隔板115。四层筒壁的中心轴线重合。

径向水密分隔板115沿径向依次水密连接各层筒壁，即依次水密连接第一层、第二层、第三层及第四层筒壁。图1所示实施例中设置六个(代表多个)径向水密分隔板115。根据结构强度和刚度设计的需要，相邻两个径向水密分隔板115中间还可设置径向结构框架，图1所示实施例中设置六个(代表多个)径向结构框架。

水平结构包括上顶板116、环形中间底板118与下底板117。上顶板116水密连接竖向结构的顶部，覆盖在第一层筒壁114所围成的区域上。下底板117水密连接竖向结构的底部，覆盖在第一层筒壁114所围成的区域上。环形中间底板118位于上顶板116与下底板117之间且靠近下底板117的位置，水密连接第二层筒壁113与第三层筒壁112。位于环形中间底板118和下底板117之间的第二层筒壁113与第三层筒壁112均布若干U形连通压载舱连通孔(附图中没有示明)，较优地，U形连通压载舱连通孔的形状为长方形。

竖向结构和水平结构形成了一个水密封闭或上下贯通的中心区125与多个水密封闭的径向储液单元120；中心区125由第四层筒壁111围成。

相邻的两个径向水密分隔板115、第一层筒壁114、第二层筒壁113、第三层筒壁112、第四层筒壁111、上顶板116、下底板117与环形中间底板118围成U形连通压载舱121。

相邻的两个径向水密分隔板115、第二层筒壁113、第三层筒壁112、上顶板116与环形中间底板118围成储液舱122。

图2中剖面线所示区域为其中一个径向储液单元120，两处相同斜度的剖面线表示U形连通压载舱121，分别表示U形连通压载舱121的内侧垂直舱与外侧垂直舱，作为海水压载舱使用，内、外侧垂直舱通过底部的水平底舱连通成为一个整体；另一处不同斜度的剖面线表示位于所述内外侧垂直舱之间的储液舱122。

如图1中所示，竖向结构中的各部件垂直布置，水平结构中的各部件水平布置。根据结构强度和刚度设计的需要，还可以在各层筒壁中间设置多个的水平结构框架和多个径向结构框架；在上顶板116和环形中间底板118的下面、下底板117的上面还可以设置扶强结构。由此可见，本发明的储液舱122被U形连通压载舱121从外侧、内侧和底部所包围，形成类似油轮的双壳双底的结构，以保证结构的安全，并大大降低储液舱破舱造成环境污染的几率。

等质量流率置换流程是保证直筒式浮式平台1在储液装卸的过程中保持吃水深度不变的基本条件；在储液装卸的过程中保证直筒式浮式平台1的浮态保持不变同样十分重要。为了方便储液装卸的作业，使直筒式浮式平台1的浮态保持不变或近似不变，需要保证每个径向储液单元120在装卸的过程中重心的水平投影位置保持不变或近似不变。这样即使仅其中一个径向储液单元120卸载，直筒式浮式平台1也不会发生侧倾。作为一种可实施的方式，U形连通压载舱121的内侧垂直舱与外侧垂直舱在水平面上投影的组合形心(几何中心)与储液舱122在水平面上投影的形心重合；或者U形连通压载舱121的内侧垂直舱与外侧垂直舱在水平面上投影的组合形心偏离储液舱122在水平面上投影的形心(两个形心“近似重合”)，两个形心之间的偏离距离小于等于第一层筒壁114半径的5％；其中，所述第一层筒壁114半径为圆形的第一层筒壁114的半径或正多边形的第一层筒壁114的外接圆半径。

保证每个径向储液单元120在装卸的过程中重心的水平投影位置保持不变，其计算方法如下：列出U形连通压载舱121的内、外侧垂直舱在水平面上的投影的组合形心计算式，以及围在内侧垂直舱与外侧垂直舱之间的储液舱122在水平面上的投影的形心计算式，以两个形心重合为条件建立方程式求解。根据计算结果确定U形连通压载舱121的U形两个内侧筒壁，即第二层筒壁113、第三层筒壁112的位置，以实现重心的水平投影位置保持不变。

由于以上计算比较麻烦，也可采用使水平面上投影的形心“近似重合”的做法，其对于平台浮态的影响相当小。保持“近似重合”简便方法是，使U形连通压载舱121的内、外侧垂直舱在水平面上的投影面积相等。

采用所述不等质量流率置换流程的直筒式浮式平台1，其吃水深度将根据直筒式浮式平台1的装载重量自动调整，通常不需要设置固定压载舱119；其直立筒体110内储存同一种储液的径向储液单元120应成对对称设置并同步装卸，以保证直筒式浮式平台1的浮态不变，此时无需考虑径向储液单元120在水平面上投影的形心位置是否保持不变。

为了保证直筒式浮式平台1在储液装卸作业过程中保持正浮态，无论是否采用等质量流率置换，直立筒体110的纵截面和横截面分别为上下和左右对称的图形；如果直筒式浮式平台1的储液舱122储存不同种类的液体，同一种储液的储液舱122应成对对称设置。

请参阅图3所示，其为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台另一实施例的直立筒体的横截面示意图。考虑到储存多种液体产品的需求，例如，直筒式浮式平台1用于油田生产、伴生气回收，其产品包括原油、LNG、LPG、凝析油和含油污水等，其中有些液体的产量较小，本发明的浮体100还包括多个关于直立筒体110的中心轴对称垂直分布的独立储液单元124。

独立储液单元124的独立筒壁的横截面为圆形或四边形，圆形的独立筒壁的圆心或四边形的独立筒壁的对角线交点位于第二层筒壁113或第三层筒壁112与径向水密分隔板115的交叉点上，且四边形的独立筒壁对称于径向水密分隔板115。图3所示的另一实施例中，四边形的独立筒壁的对角线交点为第二层筒壁113或第三层筒壁112与径向水密分隔板115的几何交叉点。

独立储液单元124上下一分为二，上部作为独立储液舱使用，下部作为独立海水压载舱使用，均为水密结构。

作为一种可实施的方式，竖向结构的各层筒壁的横截面的形状为圆形或正多边形，各层筒壁的横截面的形状可相同也可互不相同，也就是说，各层筒壁的横截面的形状均为圆形或正多边形，还可以部分筒壁的横截面的形状为圆形，其他筒壁的横截面的形状为正多边形。较优地，正多边形的边数为偶数。

如图2所示的实施例中第一层筒壁114、第二层筒壁113、第三层筒壁112与第四层筒壁111的横截面的形状均为正十二边形。如图3所示，另一实施例中第一层筒壁114与第四层筒壁111的横截面的形状为圆形，第二层筒壁113与第三层筒壁112的横截面的形状为正十二边形。

图3中另一实施例与图1或图2所示实施例的区别在于：1、第一层筒壁114与第四层筒壁111的横截面的形状不同；2、图3中另一实施例设置多个独立储液单元124。除上述区别之外，图3中另一实施例与图1或图2所示实施例的其他结构均相同，相应的功能也相同。

较优地，浮体100中独立储液单元124的数量为偶数。

作为一种可实施的方式，独立储液单元124的内部设置支撑框架。

在独立储液单元124内部，第二层筒壁113或第三层筒壁112与径向水密分隔板115的结构被相应的支撑框架结构取代，以避免内部被分隔为4个密闭的区域，同时保证直立筒体110整体的强度和刚度。

所有的储液单元均采用压载海水和储液等质量或不等质量流率置换流程。采用等质量流率置换的径向储液单元120在储液装卸的过程中，其重心的平面位置保持不变或近似不变。其中，等质量流率置换流程推荐采用“密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率置换流程”(参见申请人的发明专利CN 101980917B和US 8292546B2)和“液化天然气和液化石油气与压载海水等质量流率置换流程”(参见申请人的发明专利CN 102143885B和US8678711B2)。

作为一种可实施的方式，减动结构130为裙式减动结构；请参阅图4所示，其为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例一的局部剖视示意图，裙式减动结构130包括圆形或正多边形直立短筒壁132与环形顶板133。

直立短筒壁132环绕于直立筒体110外筒壁(第一层筒壁114)下部；直立短筒壁132和直立筒体110同轴且两者的底部平齐。较优地，直立短筒壁132的横截面为正多边形时，其边数为偶数。

环形顶板133连接直立短筒壁132的顶端与直立筒体110外筒壁(第一层筒壁114)。

作为一种可实施的方式，直立短筒壁132的直径大于或等于第一层筒壁114直径的1.25倍；直立短筒壁132的高度大于或等于第一层筒壁114直径的0.1倍；其中，直立短筒壁132的直径为圆形的直立短筒壁132的直径或正多边形的直立短筒壁132的外接圆直径，第一层筒壁114的直径为圆形的第一层筒壁114的直径或正多边形的第一层筒壁114的外接圆直径；直立短筒壁132的直径与高度的具体数值由水动力分析和水池试验来确定。本发明中提及的水动力分析和水池实验为现有技术，在此不再赘述。

直立短筒壁132的顶端位于波浪作用影响很小的深度，在南中国海，该深度通常为30～40米，这意味着直筒式浮式平台1的吃水深度通常不小于50米。

作为一种可实施的方式，如图4中裙式减动结构130的实施例一所示，环形顶板133的外形为圆台侧面或棱台侧面(锥面裙板131)。环形顶板133的圆台侧面或棱台侧面的锥度应由水动力分析和水池试验来确定。

或者环形顶板133由锥面裙板131与水平板组合而成；裙板131为连接到直立筒体110外筒壁的圆台侧面或棱台侧面；水平板连接到直立短筒壁132顶端，请参阅图5所示，其为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例二的局部剖视示意图，裙板131的圆台侧面或棱台侧面的锥度应由水动力分析和水池试验来确定。裙式减动结构的实施例二与裙式减动结构的实施例一的区别仅在于：二者中环形顶板133的形式不同，除此之外，实施例二与实施例一的其他结构均相同，相应的功能也相同。

或者环形顶板133为水平板，请参阅图6所示，其为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例三的局部剖视示意图。裙式减动结构的实施例三与裙式减动结构的实施例一的区别仅在于：二者中环形顶板133的形式不同，除此之外，实施例三与实施例一的其他结构均相同，相应的功能也相同。

较优地，在裙式减动结构130的内部还可对称设置多个径向肘板和水平骨材，以确保结构的强度和刚度。

作为一种可实施的方式，直立短筒壁132和/或环形顶板133上设置多个对称分布的阻尼孔。阻尼孔的形状、大小和数量等参数由水动力分析和水池试验来确定。数量众多的阻尼孔可增加直筒式浮式平台1的运动阻尼，尤其是粘性阻尼，降低海流对直筒式浮式平台1的不利影响。

作为一种可实施的方式，如图1、4、5和6所示，浮体100还包括环绕于直立筒体110外筒壁(第一层筒壁114)下部的固定压载舱筒壁119。直立筒体110的下底板117水密连接到固定压载舱筒壁119。固定压载舱筒壁119、直立筒体110外筒壁(第一层筒壁114)、直立筒体110的下底板117与环形顶板133围成固定压载舱123。固定压载舱筒壁119与直立筒体110同轴；固定压载舱筒壁119的横截面的形状为圆形或正多边形；较优地，固定压载舱筒壁119的横截面为正多边形时，其边数为偶数。

固定压载舱筒壁119与直立筒体110外筒壁(第一层筒壁114)存在径向距离，径向距离的大小由直筒式浮式平台1所需的固定压载的重量和体积来确定。

采用所述等质量流率置换流程的直筒式浮式平台1由于直立筒体110总容积和储液舱容之比增加，为了保证足够的吃水深度，平衡多余的浮力，需要设置固定压载舱123，固定压载舱123采用填充铁矿砂等固定压载来加大平台重量。为了减少直筒式浮式平台1对固定压载的需求，在保证浮体总体性能、尤其是稳性的前提下，直筒式浮式平台1的直立筒体110应尽可能采用较高的干舷；此举同时可降低上浪对平台的影响。

请参阅图7所示，其为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的环翼式减动结构的局部剖视示意图，作为另一种可实施的方式，减动结构130为环翼式减动结构。

环翼式减动结构130包括径向截面为U形的环翼134，环翼134的U形开口朝下，环绕于直立筒体的下部，二者底部齐平，具有共同的中心轴线。环翼134包括一个圆形或正多边形环翼外筒壁、一个圆形或正多边形环翼内筒壁、一个连接环翼内外筒壁顶部的环翼顶板、以及多个将环翼内筒壁固定连接在直立筒体110的第一层筒壁114上的环翼径向连接肘板。所述环翼内外筒壁的底部与所述直立筒体的底部齐平；环翼134的内筒壁与直立筒体110外筒壁(第一层筒壁114)之间设置径向间隙135。

作为一种可实施的方式，环翼外筒壁的直径大于或等于第一层筒壁114直径的1.25倍；环翼外筒壁的高度大于或等于第一层筒壁114直径的0.1倍；径向间隙135大于或等于1.5米；其中，环翼外筒壁的直径为圆形的环翼外筒壁的直径或正多边形的环翼外筒壁的外接圆直径，第一层筒壁114的直径为圆形的第一层筒壁114的直径或正多边形的第一层筒壁114的外接圆直径。环翼外筒壁的直径与高度和所述径向间隙的具体数值应由水动力分析和水池试验来确定。所述环翼顶板的外形为圆台侧面或棱台侧面；或者所述环翼顶板由连接到所述环翼内筒壁顶端的圆台侧面或棱台侧面与连接到所述环翼外筒壁顶端的水平板组合而成；或者所述环形顶板为水平板。

作为一种可实施的方式，环翼外筒壁和/或环翼水平顶板上设置多个对称分布的环翼阻尼孔；环翼阻尼孔的形状、大小和数量等参数由水动力分析和水池试验来确定。

作为另一种可实施的方式，浮体100的固定压载舱123还可以设置在U形连通压载舱121的U形底部。

由于直筒式浮式平台1吃水较深，减动结构130潜没于波浪影响很小的水深处，因此大大降低了浮体100，尤其是直接作用于减动结构130的波浪载荷。由于减动结构130的水平尺度很大、高度较高，因此极大地增加了直筒式浮式平台1各个自由度，尤其是垂荡和横摇、纵摇方向的附连水质量和运动阻尼，增加了平台各个自由度的固有周期、大大降低了平台对于波浪的运动响应，最终减小了直筒式浮式平台1的运动。裙式减动结构130上数量众多的阻尼孔洞还可进一步改善浮体的运动性能。本发明直筒式浮式平台的浮体性能，尤其是水动力性能优于现行的SPAR平台，为安装干式井口和克服平台储存LNG可能发生的晃荡(sloshing)创造了条件。

直筒式浮式平台1为钢结构平台，可采用和钢制船舶相同或相似的方法建造，图1所示实施例中采用和现行船形FPSO相同的建造方法建造，建造完成后湿拖至油气田现场进行海上安装。由于减动结构130的平面尺度很大，需要宽度超大的船坞，必然限制了建造场地的选择。为此，可参考“一种环翼式浮式平台”(PCT/CN2014/071121)的方法，采用部分回接式减动结构130，即沿直立筒体110的左右两侧，将减动结构130用两个假想的垂直平行平面断开，使减动结构130形成4个分段：艏艉两个分段为固定式分段，左右两侧为两个回接式分段；两个回接式分段与直筒式浮式平台1的其他结构分开建造，两个回接式分段运输至海上现场再与平台的直立筒体110、固定式分段连接。

作为一种可实施的方式，第四层筒壁111围成的中心区125为上下贯通的月池、上下水密封闭的机泵舱、空舱(SHAFT)或上下水密封闭的中心储液单元。如果用于浮式井口储卸装置FWSO和浮式生产钻井储卸装置FPDSO，如图1所示，中心区125为上下贯通的月池，主要用于置放钻井和平台井口的套管及其张紧设施，如升沉补偿器、气帽(AIR CAP)等。如果用于FPSO和FLNG，中心区125为机泵舱、空舱(SHAFT)或中心储液单元。机泵舱和空舱均为双层底结构，中心储液单元上下一分为二，上部作为中心储液舱使用，下部作为中心海水压载舱使用，也是一种双层底结构。采用双底结构，可保证安全、避免环境污染。

在本说明书中，竖向结构的各层筒壁、减动结构130的直立短筒壁132、固定压载舱筒壁119及独立储液单元的独立筒壁的横截面为圆形，其半径或直径指圆形的半径或直径；竖向结构的各层筒壁、减动结构130的直立短筒壁132、固定压载舱筒壁119及独立储液单元的独立筒壁的横截面为正多边形，其半径或直径指正多边形的外接圆的半径或直径。

直筒式浮式平台1的用途十分广泛：既可用于油气田勘探开发的钻井和钻井后的延长测试和试生产，也可用于油气田开发生产的采油、采气、原油生产和天然气生产、液化、再汽化、污水处理，尤其适应深水和恶劣海况条件。

直筒式浮式平台1可形成多种形式的深水浮式平台：采用压载海水和储液不等质量流率置换流程，中心区125为中心储液单元、机泵舱或空舱，根据上部设施的不同，即可成为不同功能的浮式平台：安装天然气生产、处理和液化设施即为FLNG。采用压载海水和储液等质量流率置换流程，直筒式浮式平台1的中心区125为月池，根据上部设施的不同，即可成为不同功能的浮式平台：除作为FPSO、FPDSO、FLNG之外，最重要的是可以安装干式井口；同时，再安装油气生产设施、钻机、LNG设施之中的一种或数种，即成为具有不同功能的浮式井口储卸装置FWSO，可取代现行的SPAR平台+海底管线+FPSO或FLNG的油田或气田开发模式。

本发明直筒式浮式平台为深水油气田的勘探开发和生产提供了全新的地面设施和开发模式，可以满足深水油田和气田开发生产所需的各种要求，集钻井、采油采气、油气生产、储存和外运、污水处理、天然气液化和再气化等多种功能为一体；系统环保、安全可靠；整个平台可在船厂完成全部建造和调试工作，大大节约油气田地面设施的建设费、生产操作费和弃置费。

本发明还提出另一种扇面回转单点系泊输液系统，另一种扇面回转单点系泊输液系统的技术依据来自对南中国海两个油田的船形FPSO原油外输提油作业近4年、近500船次提油作业的观测和记录资料的分析，来自船形FPSO单点和水下系统多次在线不停产维修作业的施工经验。由于单点和水下系统的主要设施位于FPSO船体的下方，为了保证水下潜水施工人员的安全，在施工全过程须在FPSO船体的尾部利用2～3条尾拖轮，人为强制将FPSO船体从水下系统的设施上方拉开一个安全距离，并停止FPSO船体风标效应转动。上述在线维修作业给本发明穿梭运输船人为干预风标效应的可行性和可靠性提供了借鉴。

统计资料表明，南中国海FPSO、穿梭油轮和尾拖轮三个浮体在提油的全过程(通常在20小时左右)的风标效应运动轨迹的规律可概括为：1、在每年5～8月和9～次年4月，三个漂浮物的轨迹分别位于以单点为圆心的东北和西南方位的一个扇面范围内；上述方位分别与两个季节的主导西南风和东北风是基本吻合的。2、在全年大部分的时间段内，FPSO船体艏向一日之内转动角度通常小于150°，全年接近和大于360°的概率相当小，均发生在夏季。造成一日之内转动角度很大的原因是，南中国海夏季非台风期间，只要没有台风，多数时间的风浪均不大；当风和浪很小时，海流流速虽然也不大，但作用突显，乱流使FPSO处于慢漂状态并缓慢转向；但是，上述在线维修的经验表明，由于海流的流速比较小，人为干预风标效应所需系泊力也相当小；换言之，人为干预风标效应易于实现。至于冬季，虽然没有台风，但大部分时间的风和浪均比较大，海流的作用被掩盖了，FPSO船体的艏向主要由风向控制(浪主要由风生成，其方向和风向基本相同)，艏向东北且转动的角度范围不大。

请参阅图10至图12所示，本发明的一种有限风标效应的扇面回转单点系泊输液系统400包括：两个固定式、或一个可搬迁式系泊输液模块410，一条通过尾拖系泊缆421连接于穿梭运输船500艉部的尾拖轮420；此外，在必须增强人为干预风标效应的力度时，扇面回转单点系泊输液系统400还包括一条通过辅助限位系泊缆441连接于穿梭运输船500艉部的辅助限位拖轮440。

所述系泊输液模块410安装于海上结构物600上，也就是海上平台甲板的外缘；所述海上平台为固定式平台或浮式平台。系泊输液模块410包括一个缠绕输液软管的外输滚筒和一个系泊绞车，系泊绞车包括止链器和导缆器415，系泊输液模块410均有成熟的设备产品可购买，因此本发明对这两个设备产品不做进一步说明。系泊缆414穿过止链器和导缆器415将穿梭运输船500系泊于海上平台(即海上结构物600)上，导缆器415为穿梭运输船的实际系泊点；海上平台通过与穿梭运输船500相连接的输液软管413实现液体外输或接收。

如上所述，海上平台的中心至系泊点(即导缆器415)的连线方向与海上平台所处水域的在生产作业季节或时间段的主导风向一致，系泊点的方位将随生产作业季节或时间段的改变而改变；因此，生产作业季节或时间段不同，系泊点的方位也相应不同。在有限的自然风标效应作用下或在人为干预风标效应作用下，所述穿梭运输船500在一个以系泊点为顶点，以海上平台的中心与作为顶点的系泊点的连线为对称线的被限定的扇形平面内作回转运动；当穿梭运输船500即将超出扇形平面限定的安全作业范围时，扇面回转单点系泊输液系统400停止输液作业，然后穿梭运输船500解脱撤离。

本发明扇面回转单点系泊输液系统能否有效地运转，关键是如何根据环境条件来确定系泊输液模块410的系泊点(即导缆器415)在海上平台(即海上结构物600)上的方位和位置。当本发明用于特定海域时，本实施例中特定海域为南中国海，所述系泊点分为夏季系泊点和冬季系泊点。由于南中国海每年5至8月的夏季主导西南风，扇面回转单点系泊输液系统400采用夏季系泊点生产作业；每年9月至来年4月的冬季主导东北风，扇面回转单点系泊输液系统400采用冬季系泊点生产作业。因此，作为一种可实施的方案，夏季系泊点的方位角为相对于海上平台的中心的正北方向顺时针偏离第一角度(参见图10所示角度A)，第一角度大于或等于20°，且小于或等于40°。冬季系泊点的方位角为相对于海上平台的中心的正北方向顺时针偏离第二角度(参见图10所示角度B)，第二角度大于或等于230°，且小于或等于250°。如图10所示，两个导缆器415分别为夏季系泊点和冬季系泊点；如图10所示，第一角度和第二角度分别优选为30°和240°。导缆器415安装于系泊绞车的下方、且在海上平台的外缘上尽可能低的位置。

为了确保系统输液作业的安全，需要根据不同的环境条件确定穿梭运输船500在扇形平面限定的安全作业范围。作为一种可实施的方式，当所述扇面回转单点系泊输液系统用于特定海域(南中国海)时，所述安全作业范围的界限推荐为：

1)当环境条件好，自然风标效应显著，尤其是冬季，穿梭运输船500中心线与系泊缆414之间的夹角大于或等于170°，且小于或等于190°，这种情况也包括穿梭运输船500中心线与系泊缆414共线(夹角180°)时，系泊缆414与对称线两侧安全夹角以不大于80°(小于或等于80°)为宜；

2)当环境条件不好，依靠自然风标效应难以保证作业安全，尤其是夏季，需要人为干预风标效应，穿梭运输船500中心线与系泊缆414之间的夹角变小，如小于170°或大于190°时，系泊缆414与对称线两侧安全夹角不大于50°(小于或等于50°)为宜；

3)当穿梭运输船500超出(特别是在即将超出)扇形平面内限定的安全作业范围时，扇面回转单点系泊输液系统400停止输液作业，在穿梭运输船500的运动超出系泊缆与对称线两侧的安全夹角以外的第三角度之前，必须完成穿梭运输船500的解脱撤离。第三角度为10°左右。随着系统操作经验的积累和对环境条件规律更深入的了解，所述安全夹角的范围和第三角度的值可以扩大。

作为一种可实施的方案，如图11所示，当环境条件较好，自然风标效应显著，穿梭运输船500可仅采用一条尾拖轮420，完全依靠自然风标效应，或依靠所述尾拖轮420适度干预风标效应，就可以将穿梭运输船500控制在扇形平面限定的安全作业范围之内。所述适度干预是指通过改变尾拖系泊缆421的拖力的方向和大小，相应调整所述穿梭运输船500的艏向和系泊缆414的张力，平衡外部环境力作用于穿梭运输船500的横向分力。

作为一种可实施的方案，如图12所示，当环境条件不太好，人为干预风标效应显著，所述穿梭运输船500不再可能仅采用一条尾拖轮420，而需要同时依靠所述尾拖轮420，再加上一条辅助限位拖轮440的共同作用，强力干预风标效应，以保证穿梭运输船500在扇形平面限定的安全作业范围之内。所述强力干预是指通过同时调整、协调和改变尾拖系泊缆421和辅助限位系泊缆441二者拖力的方向和大小，相应调整穿梭运输船500的艏向和系泊缆414的张力，相应平衡外部环境作用于穿梭运输船500的横向分力和指向穿梭运输船500船艉的分量。在穿梭运输船500的中心线上指向穿梭运输船500船艉的分力是由从艉部方向作用于穿梭运输船500的外部环境力所产生的，在南中国海夏季是有可能发生的，但其产生的概率不高。

作为一种可实施的方式，本发明的两个固定式系泊输液模块，可用一个可搬迁式系泊输液模块取代，但一个可搬迁式系泊输液模块需安装于海上平台外缘的环形轨道上以便搬迁，并可固定于根据主导风向确定的系泊点的位置上。

扇面回转单点系泊输液系统400应用于实际工程设计所需的主要工作包括：1、收集本油田多年的环境统计资料，列出1～12月每个月一年一遇的主导风向；2、按全年2个或3个时间段(季节)将该时间段内的主导风向归入角度不大于2×110°的扇形平面内，相应形成2组或3组扇形平面，各组内的主导风向中出现概率最高的风向应尽可能位于扇形平面的角平分线(对称线)上，个别主导风向可同时出现在两个组；3、系泊点位于扇形平面的角平分线上。

本发明的另一种扇面回转单点系泊输液系统为不带单点系泊装置、具有储液功能的海上固定式和浮式平台，如直筒式浮式平台、圆筒形FPSO等提供了全新穿梭运输船系泊输液系统，实现液体的外输或接收；还可取代现行的CALM装置。本发明扇面回转单点系泊输液系统造价低、运维费用低、安全可靠，可以满足深水油田开发生产的需要

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种扇面回转单点系泊输液系统，包括：两个或三个固定式、或一个可搬迁式系泊输液模块，一条连接于穿梭运输船艉部的尾拖轮与一条辅助限位拖轮；

所述系泊输液模块安装于直筒式浮式平台的浮体的顶部外缘；所述直筒式浮式平台包括浮体、上部设施与定位系统，所述上部设施设置于所述浮体的顶部，所述浮体通过所述定位系统系泊于海床上或定位于水面；所述系泊输液模块包括一个缠绕输液软管的外输滚筒和一个系泊绞车；所述穿梭运输船系泊于作为系泊点的所述系泊绞车上，所述穿梭运输船通过所述输液软管向所述穿梭运输船外输储液；

其特征在于，所述浮体包括直立筒体，所述直立筒体包括竖向结构与水平结构；所述竖向结构与所述水平结构分隔形成多个径向储液单元；每个所述径向储液单元包括一个U形连通压载舱与一个储液舱；

所述U形连通压载舱包括一个内侧垂直舱、一个外侧垂直舱和一个连接所述内、外侧垂直舱底部的水平底舱，以及一根连通所述内、外侧垂直舱上端顶部的管道；所述储液舱位于所述内侧垂直舱与所述外侧垂直舱之间，且位于所述水平底舱上方；

所述浮体还包括环绕于所述直立筒体的外筒壁下部的减动结构；

在风标效应作用下所述穿梭运输船在一个以所述系泊点为顶点，以所述直筒式浮式平台的中心与作为顶点的所述系泊点的连线为对称线的扇形平面内作回转运动；所述扇形平面控制在所述对称线两侧分别偏离设定角度的范围内；所述直筒式浮式平台的中心至所述系泊点的连线方向与所述平台所处水域的主导风向一致；当所述穿梭运输船超出所述对称线两侧分别偏离90°的扇形平面范围时，所述辅助限位拖轮将顶住或拉住所述穿梭运输船，使所述穿梭运输船不超出所述对称线两侧分别偏离设定角度的扇形平面范围，所述设定角度大于90°且小于120°。

2.根据权利要求1所述的扇面回转单点系泊输液系统，其特征在于，所述直筒式浮式平台的中心至所述系泊点的连线方向与所述平台所处水域在生产作业季节或时间段的主导风向一致，所述系泊点的方位将随生产作业季节或时间段的改变而改变。

3.根据权利要求1所述的扇面回转单点系泊输液系统，其特征在于，一个所述可搬迁式系泊输液模块安装于所述直筒式浮式平台的浮体顶部外缘的环形轨道上，并可固定于根据主导风向确定的两个或三个所述系泊点的位置上。

4.一种扇面回转单点系泊输液系统，包括：两个固定式、或一个可搬迁式系泊输液模块，一条通过尾拖系泊缆连接于穿梭运输船艉部的尾拖轮；当必须增强人为干预风标效应的力度时，所述扇面回转单点系泊输液系统还包括一条通过辅助限位系泊缆连接于所述穿梭运输船艉部的辅助限位拖轮；

所述系泊输液模块安装于海上平台甲板的外缘；所述海上平台为固定式平台或浮式平台；所述系泊输液模块包括一个缠绕输液软管的外输滚筒和一个系泊绞车，所述系泊绞车包括止链器和导缆器；系泊缆穿过所述止链器和所述导缆器将所述穿梭运输船系泊于所述海上平台上，所述导缆器为所述穿梭运输船的系泊点；所述海上平台通过与所述穿梭运输船相连接的所述输液软管实现液体外输或接收；

其特征在于，所述海上平台的中心至所述系泊点的连线方向与所述海上平台所处水域在生产作业季节或时间段的主导风向一致，所述系泊点的方位将随生产作业季节或时间段的改变而改变；在有限的自然风标效应作用下或在人为干预风标效应作用下，所述穿梭运输船在一个以所述系泊点为顶点，以所述海上平台的中心与作为顶点的所述系泊点的连线为对称线限定的扇形平面内作回转运动；当所述穿梭运输船的运动超出所述扇形平面限定的安全作业范围时，所述扇面回转单点系泊输液系统停止输液作业，然后所述穿梭运输船撤离。

5.如权利要求4所述的扇面回转单点系泊输液系统，其特征在于，当所述的扇面回转单点系泊输液系统用于特定海域时，所述系泊点分为夏季系泊点和冬季系泊点；

所述夏季系泊点的方位角为相对于所述海上平台的中心的正北方向顺时针偏离第一角度，所述第一角度大于或等于20°，且小于或等于40°；所述冬季系泊点的方位角为相对于所述海上平台的中心的正北方向顺时针偏离第二角度，所述第二角度大于或等于230°，且小于或等于250°。

6.如权利要求5所述的扇面回转单点系泊输液系统，其特征在于，所述穿梭运输船在所述扇形平面限定的所述安全作业范围为：

当自然风标效应显著、所述穿梭运输船的中心线与所述系泊缆之间的夹角大于或等于170°，且小于或等于190°时，所述系泊缆与所述对称线两侧的安全夹角均小于或等于80°；

当人为干预风标效应显著、所述穿梭运输船的中心线与所述系泊缆之间的夹角小于170°或大于190°时，所述系泊缆与所述对称线两侧的安全夹角均小于或等于50°；

当所述穿梭运输船超出所述安全作业范围时，所述扇面回转单点系泊输液系统停止输液作业，在所述穿梭运输船的运动超出所述系泊缆与所述对称线两侧的安全夹角以外的第三角度之前完成所述穿梭运输船的解脱撤离。

7.如权利要求6所述的扇面回转单点系泊输液系统，其特征在于，当自然风标效应显著，所述穿梭运输船可仅采用一条所述尾拖轮，完全依靠自然风标效应，或依靠所述尾拖轮适度干预风标效应，以控制所述穿梭运输船在所述安全作业范围之内；所述适度干预是指通过改变所述尾拖系泊缆的拖力的方向和大小，相应调整所述穿梭运输船的艏向和所述系泊缆的张力，平衡外部环境作用于所述穿梭运输船的横向分力。

8.如权利要求6所述的扇面回转单点系泊输液系统，其特征在于，当人为干预风标效应显著，所述穿梭运输船同时依靠所述尾拖轮和所述辅助限位拖轮的共同作用，强力干预风标效应，以控制所述穿梭运输船在所述安全作业范围之内；所述强力干预是指通过同时调整、协调和改变所述尾拖系泊缆和所述辅助限位系泊缆的拖力的方向和大小，相应调整所述穿梭运输船的艏向和所述辅助限位系泊缆的张力，相应平衡外部环境作用于所述穿梭运输船的横向分力和在所述穿梭运输船的中心线上指向所述穿梭运输船船艉的分力。

9.根据权利要求4所述的扇面回转单点系泊输液系统，其特征在于，一个所述可搬迁式系泊输液模块安装于所述海上平台外缘的环形轨道上，并可固定于根据主导风向确定的所述系泊点的位置上。