CN107914834A - 一种多边形浮式生产储油装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于船舶与海洋工程技术领域，公开了一种多边形浮式生产储油装置，采用正多边形柱状筒体的主船体，通过外飘结构、阻尼板、舱内布置等结构优化，获得良好的耐波性和施工工艺性；通过中央竖井设计及泵舱型泵等设备选型，节省甲板的布置空间，缩短了设备到各液舱的布置管线，降低设备投资；通过优化提链器型式、系泊缆布置，获得具有技术和价格竞争优势的多点系泊系统，避免配备价格昂贵的单点系泊系统，降低项目投资，提高国产化率，有效推动边际油田的开发；通过常规油轮的两点外输方式，顺应主环境方向，提高了外输频次和可靠性，或通过DP穿梭油轮的一点外输方式，机动性好，操作受环境和天气影响小。

Description

一种多边形浮式生产储油装置

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程技术领域，具体的说，是涉及一种海洋油气开发装备，尤其涉及一种多边形浮式生产储油装置。

背景技术

近年来，在油气勘探开发领域，边际或小型油田成为备受关注的热点之一。在中国海域已探明但未开发的多数海上油田都是边际油田。对于浅水区，已经成功开发了自升式平台进行边际或小型油田的试采与生产，对于较深海域的中国南海，目前还没有专门的油气生产装备。中国南海常规油气开发方案有船形FPSO+固定式平台、船形FPSO+半潜式生产平台、船形FPSO+水下生产系统、依托周边已有设施联合开发。中国南海的中深水边际油田，大多数都是孤立、距已有设施较远、规模较小的油田，采用常规的开发方案都没有经济效益。

目前南海开发的常规方案中都需要FPSO，南海FPSO的主要特点是：FPSO为船形、吨位大、采用单点系泊1。大吨位FPSO配置高、投资大，不适合开发小型或边际油田。船形FPSO在南海这种恶劣海况的海域，基本上是采用单点系泊1定位。单点系泊1技术由少数几个国际公司垄断，目前的FPSO工程项目中，单点系泊1方案都是总包给单点公司，造成采购成本高，供货周期长，维修改造不可控因素较多，海上安装费用高，单点系泊1系统相关的投资成本高达整个FPSO项目的三分之一左右。对于储量较小、产量较低、生产年限较短的水深大于100米的边际油田开发，或者对于深水油田开发前期的试采作业，传统单点系泊1定位的船形FPSO投资成本高，部署周期长，经济效益差。此外，暂时没有专门的针对南海中深水海域的试采装备，目前南海的油田试采作业是通过半潜式钻井平台完成的，作业时间短，数据分析不准确，影响了油田的投资决策。

发明内容

为了解决现有中深水边际油田技术开发中存在的技术问题，本发明提供了一种用于中深水边际油田开发的多边形浮式生产储油装置，其与常规FPSO相比：(一)浮体各向同性，无风标效应，节省传统船形FPSO单点系统的布置空间和设备费用；(二)在相同储油量的情况下，具有更大的水线面面积，提高了稳定性和工作甲板的承载能力，紧凑的结构设计实现了构件的弯曲载荷和疲劳强度最小化，各种管缆大为减少，浮体的储油效率明显提高；(三)对称形状的浮体，结构简洁，建造工艺比船型FPSO简单，适合模块化的设计和建造，成本低，周期短。因此，采用本发明的多边形浮式生产储油装置能够推动中深水边际油田的有效开发。

本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种多边形浮式生产储油装置，包括主船体，所述主船体为具有正多边形水平截面的柱状筒体，所述柱状筒体顶部设置有主甲板(4)和工艺甲板(3)，所述柱状筒体的舷侧上部设置有外飘结构(16)，所述主甲板(4)和所述工艺甲板(3)之间的所述外飘结构(16)采用格栅状挡浪板(11)，所述工艺甲板(3)和所述主甲板(4)均采用连续甲板，且所述工艺甲板(3)通过支柱和所述外飘结构(16)与所述柱状筒体和所述主甲板(4)构成强力结构；所述柱状筒体底部外围设置有环形封闭的阻尼板(17)，所述阻尼板(17)外围设置有内壁和外壁两层壁面，内壁和外壁之间沿竖直方向开设周向均匀布置的通海孔(171)；所述阻尼板(17)的上壁板与所述主船体的舷侧壁板衔接处采用斜板过渡；

所述柱状筒体内部中心设置有中央竖井(10)，所述中央竖井(10)由上到下依次设置有惰气间(101)、配电间(102)、储藏及机修间(103)、空压机间(104)、液压单元阀控间(105)、燃油净化间(106)、泵舱(107)，并在侧部设置有燃油舱(108)；所述中央竖井(10)外围由设置在所述柱状筒体内部的径向辐射舱壁(12)、环形舱壁(13)、水平桁(14)及平台(15)划分为对称布置的原油舱(6)、污油水舱(7)、工艺舱(8)、不合格原油舱(9)，所述柱状筒体最外层设置有舷侧的压载舱(5)并形成双层外壳(18)；所述中央竖井(10)底部围壁延伸至所述阻尼板(17)内壁设置有底部的压载舱(5)并形成双层底板(19)；底部的压载舱(5)和的舷侧的压载舱(5)连通；

多边形浮式生产储油装置采用多点系泊(2)定位，所述多点系泊(2)包括三组系泊系统，每组系泊系统从主甲板到海底依次包括锚链舱(28)、液压泵站(43)、提链器(21)、止链器(22)、导链器(24)、上端锚链(23)、中间聚酯缆(25)、下端锚链(26)、海底吸力锚(27)；每组系泊系统设置3-6根系泊缆，系泊缆采用张紧式布置方式，由所述上端锚链(23)、所述中间聚酯缆(25)、所述下端锚链(26)组成；所述阻尼板(17)在所述导链器(24)处开设有缺口；

多边形浮式生产储油装置的舷侧或主甲板(4)设置有井口管汇区(20)，用于安装来自井口的海管海缆；

多边形浮式生产储油装置在常规油轮(352)外输方式情况下布置有两套外输系统(35)，或者在DP穿梭油轮(351)外输方式下布置有一套外输系统(35)，每个外输系统(35)设置在由所述工艺甲板(3)向外延伸出的外输平台(357)上。

其中，所述外飘结构(16)与竖直方向夹角为24°-27°。

其中，所述工艺甲板(3)在所述主船体首部布置有生活区(31)、在所述主船体尾部布置于油气处理区(33)、在所述主船体中部布置有公用区(32)；所述工艺甲板(3)上对称布置两台大型吊机(34)，并根据外输方式和主环境方向布置外输系统(35)。

其中，所述主甲板(4)布置有淡水柜(41)、应急发电室(42)、液压泵站(43)、甲板泡沫间(44)、生活设备舱(45)、开闭排(46)。

其中，所述阻尼板(17)的上壁板与所述主船体的舷侧壁板之间用于过渡的斜板与竖直方向的夹角为30°-60°。

其中，所有所述压载舱(5)使用公共的环形压载总管，每个所述压载舱(5)有一个主吸口和一个扫舱吸口连接到环形压载总管，环形压载总管通过设置隔断阀使所有的压载舱(5)之间互相连通。

其中，所述井口管汇区(20)位于所述主甲板(4)上，所述海管海缆由所述双层底板(19)进入并通过舷侧的所述压载舱(5)再从所述主甲板(4)穿出。

其中，所述井口管汇区(20)包括舷侧延伸平台(201)，所述海管海缆穿过所述舷侧延伸平台(201)。

其中，所述海管海缆包括立管(202)、电缆(203)、脐带缆(204)中的一种或多种，其中所述立管(202)用于油、气、水的传输，所述电缆(203)用于电力传输，所述脐带缆(204)中用于液压、控制及化学药剂的传输。

其中，所述常规油轮(352)外输方式，要求常规油轮(352)配置首侧推(354)，依靠外输系泊大缆(356)连接常规油轮(352)与FPSO，利用1-2艘拖轮(353)进行外输系泊大缆(356)与外输软管的接送及尾部拖带辅助常规油轮(352)外输定位；所述DP穿梭油轮(351)外输方式，依靠自身推进器进行靠泊，实现外输系泊大缆(356)与外输软管的连接，并进行外输定位，保持安全外输距离与首向；所述常规油轮(352)和所述DP穿梭油轮(351)均配置首部装载系统(355)。

本发明的有益效果是：

本发明的多边形浮式生产储油装置，采用正多边形柱状筒体的主船体，通过外飘结构、阻尼板、舱内布置等结构优化，获得良好的耐波性和施工工艺性；通过中央竖井及泵舱型泵设计等优化布置和设备选型，使机泵设备不必再占用上甲板面积，节省甲板的布置空间，缩短了设备到各液舱的布置管线，泵舱型泵方案能够降低设备投资；通过优化提链器型式、系泊缆布置，获得具有技术和价格竞争优势的多点系泊系统，避免配备价格昂贵的单点系泊系统，降低项目投资，提高国产化率，有效推动边际油田的开发；通过常规油轮的两点外输方式，顺应主环境方向，避免了环境条件对外输的不利影响，提高了外输频次和可靠性，提高了经济性，或通过DP穿梭油轮的一点外输方式，机动性好，可靠性高，碰撞风险小，操作受环境和天气影响小，利用油轮首部接油减小了外输软管连接过程中船舶碰撞的风险。

附图说明

图1是常规船形FPSO及其单点系泊系统侧视图，

图2是本发明实施例中多边形浮式生产储油装置的船型侧视图，

图3是本发明实施例中多边形浮式生产储油装置的甲板俯视图，

图4是本发明实施例中多边形浮式生产储油装置的舱内结构剖视图，

图5是本发明实施例中多边形浮式生产储油装置的舱内布置图，

图6是本发明实施例中多边形浮式生产储油装置的系泊布置图，

图7是本发明实施例中多边形浮式生产储油装置的立管、电缆、脐带缆布置图，

图8是本发明实施例中多边形浮式生产储油装置的外输布置图。

图中：1-单点系泊，2-多点系泊，21-提链器，22-止链器，23-上端锚链，24-导链器，25-聚酯缆，26-下端锚链，27-吸力锚，28-锚链舱，-工艺甲板，31-生活区，32-公用区，33-油气处理区，34-大型甲板吊，35-外输系统，351-DP穿梭油轮，352-常规油轮，353-拖轮，354-首侧推，355-首部装载系统，356-外输系泊大缆，357-外输平台，36-火炬臂，4-主甲板，41-淡水柜，42-应急发电室，43-液压泵站，44-甲板泡沫间，45-生活设备舱，46-开闭排，5-压载舱，6-原油舱，7-污油水舱，8-工艺舱，9-不合格原油舱，10-中央竖井，101-惰气间，102-配电间，103-储藏及机修间，104-空压机间，105-液压单元阀控间，106-燃油净化间，107-泵舱，108-燃油舱，11-格栅状挡浪板，12-径向辐射舱壁，13-环形舱壁，14-水平桁，15-平台，16-外飘结构，17-阻尼板，171-通海孔，18-双层外壳，19-双层底板，20-井口管汇区，201-舷侧延伸平台，202-立管，203-电缆，204-脐带缆。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，常规FPSO采用悬链式单点系泊1，技术垄断，投资高，是影响油田开发效益的关键因素，多点系泊2方式为非垄断技术，比单点系泊1投资低得多。

如图2至图5所示，本发明提供了一种用于中深水边际油田开发的多边形浮式生产储油装置，其主船体采用水平截面为正多边形的柱状筒体，相比于船形的常规FPSO，多边形FPSO具有如下优点：(一)各向同性，无风标效应，边数越多越明显，节省传统船形FPSO单点系泊1系统的布置空间和设备费用；(二)在相同储油量的情况下，具有更大的水线面面积，提高了FPSO稳性和工作甲板的承载能力，紧凑的结构设计实现了构件的弯曲载荷和疲劳强度最小化；(三)结构对称，比船型FPSO简单，适合模块化的设计和建造，成本低，建造周期短。相比于圆筒形FPSO，多边形FPSO线型简单，主体均为平面结构，易于数控加工。

主船体的舷侧上部设置有外飘结构16，外飘结构16需要统筹考虑船体稳性、砰击载荷、工艺甲板3面积需求，外飘结构16与竖直方向夹角24°-27°为适度夹角，既能适当扩大工艺甲板3的布置面积，又能提高船体稳性、降低砰击载荷。介于主甲板4与工艺甲板3之间的外飘结构16采用格栅状挡浪板11，既防止甲板上浪保护设备又利于危险区通风。

主船体的底部设置有箱形结构的阻尼板17，阻尼板17在正多边形柱状筒体底部外面形成环形封闭结构。阻尼板17与双层底板19等高，阻尼板17与双层底板19形成连通的底部压载舱5。阻尼板17的上壁板与主船体的舷侧壁板衔接处采用斜板过渡，该斜板与竖直方向的夹角为30°-60°，阻尼板17与柱形筒体间的过渡斜板有利于缓解应力集中，提高结构强度与疲劳性能。阻尼板17外围设置有内壁和外壁两层壁面，内壁和外壁之间沿竖直方向开设周向均匀布置的通海孔171，通海孔171能够更有效地增加多边形FPSO附连水质量和粘性阻尼，有效降低垂荡和横摇运动，不同尺度的多边形FPSO，其通海孔171的开孔直径和数量需通过模型试验确定。阻尼板17在导链器24处开设有缺口，以便于安装系泊缆，避免系泊缆与阻尼板17发生碰撞与摩擦。

主船体的顶部设置有两层连续强力甲板，分别为上部的工艺甲板3和下部的主甲板4，工艺甲板3通过支柱和舷侧的外飘结构16与主船体和主甲板4形成强力结构。如图3所示，工艺甲板3在主船体首部布置有生活区31，在主船体尾部布置于油气处理区33，在生活区31和油气处理区33之间的主船体中部布置有公用区32。生活区31包括生活楼、直升机甲板及安全救生等，公用区32包括电站、热站、压缩空气系统、氮气系统等，油气处理区33包括原油处理系统、生产水处理系统、清管系统、化学药剂系统、火炬臂36等。工艺甲板3上还对称布置两台大型吊机34，并根据外输方式和主环境方向布置一套或两套外输系统35。主甲板4上主要布置生活设备及系统，包括淡水柜41、生活设备舱45等，和安全消防系统，包括甲板泡沫间44、应急发电室42等，和开闭排46以及多点系泊设备(液压泵站43)。常规FPSO的工艺甲板3不与主船体形成强力结构，工艺甲板3采用模块化设计，建造成本高于主船体成本，与主船体分开建造，模块整体吊装。而多边形FPSO的工艺甲板3通过外飘结构16和支柱与主船体形成整体结构，同时建造，不需要考虑主船体和模块分开建造导致的进度同步问题与建造成本问题，便于集中管理，缩短建造进度，减少建造成本。另外，常规FPSO设备基本布置在工艺甲板3，主甲板4上设备较少，这是因为考虑上浪因素，而多边形FPSO主甲板4由于格栅状挡浪板11的保护，布置了生活、安全消防及系泊等设备，减小了工艺甲板3的面积需求，有利于缩小多边形FPSO的尺寸。

如图4所示，主船体的正多边形柱状筒体内部由径向辐射舱壁12、环形舱壁13、水平桁14及平台15结构划分成了均匀分布的内部舱室。如图2所示，主船体的正多边形柱状筒体中心开设中央竖井10，中央竖井10为公用设备及机泵舱区，由上到下依次包括惰气间101、配电间102、储藏及机修间103、空压机间104、液压单元阀控间105、燃油净化间106、泵舱107，并且中央竖井10侧部设置有燃油舱108。如图5所示，中央竖井10外围对称布置原油舱6、污油水舱7、工艺舱8、不合格原油舱9，最外层设置舷侧的压载舱5，形成双层外壳18进行保护。中央竖井10是多边形FPSO的特有结构，其垂向多层布置公用设备，节省了上部甲板的面积，有利于缩小FPSO尺寸；底部泵舱107内设置有货油泵、生产水泵、污油水泵、压载泵和消防泵，泵舱107的设计则减小了泵类设备投资，便于布置管线，缩短了泵至各液舱的管线距离。原油舱6、污油水舱7、工艺舱8、不合格原油舱9各液舱对称布置，有利于提高FPSO稳性，保持良好浮态。舷侧的压载舱5提高了FPSO防碰撞破损的溢油环境保护能力，也有利于提高船体强度。

从中央竖井10底部围壁延伸至阻尼板17内壁的空间为底部的压载舱5，形成对原油舱6的双层底板19保护，底部的压载舱5和的舷侧压载舱5连通，节省了管线与阀门。所有压载舱5使用一个公共的环形压载总管，每个压载舱5有一个主吸口和一个扫舱吸口连接到环形压载总管，环形压载总管设置适当的隔断阀，能够使所有的压载舱5之间互相连通。压载舱5设置环形总管减少了压载管系的长度，布置简单，一段管路故障则可以关闭附近的隔离阀，不影响其他管路，能提供压载系统的生命力。FPSO生产作业时长期系泊定位在深水不会有触底风险，浅水拖航时舱内不再储存原油，故常规FPSO采用单底。多边形FPSO使用双层底板19保护可以使原油舱6内结构件较少，易于洗舱、扫舱；保温效果好；更好地防止溢油污染，有利于环保；有利于提高船体结构强度。

如图6所示，多边形FPSO的定位方式为多点系泊2，能在百年一遇海况下生存，是永久系泊方式。多点系泊2包括三组系泊系统，每组系泊系统从主甲板到海底依次包括锚链舱28、提链器21、止链器22、导链器24、上端锚链23、中间聚酯缆25、下端锚链26、海底吸力锚27。每组系泊系统设置3-6根系泊缆，系泊缆分布为张紧式，由上端锚链23、中间聚酯缆25和下端锚链26组成。多点系泊2设备主要布置在主甲板4，包括液压泵站43、提链器21、止链器22，提链器21采用锚机或Chain Jack，可以1组系泊点设1个，也可与系泊缆数量一一对应配置。提链器21用于系泊缆安装或长度调整时预张力的调节，多余的锚链通过提链器21收放进主甲板4下面位于提链器21附近的锚链舱28，正常作业时止链器22卡住上端锚链；导链器24位于底部阻尼板17的开口处，用于锚链的导向、系泊力的传递及防止锚链与主船体的碰撞。常规FPSO采用悬链式单点系泊1，技术垄断，投资高，是影响油田开发效益的关键因素，多点系泊2为非垄断技术，比单点系泊1投资低得多。而与悬链式布置方式相比，采用张紧式布置方式的优点是长度短、节省成本、质量轻，减小了系泊缆在FPSO上的垂向载荷，FPSO浮力损失小；系泊刚度大，FPSO水平偏移小；系泊半径小，安装便利，系泊缆对过往船舶影响小。

如图7所示，多边形FPSO的舷侧或主甲板4设置有井口管汇区20，用于安装来自井口的海管海缆。海管海缆包括立管202、电缆203、脐带缆204中的一种或多种，实现多边形FPSO与井口平台或水下井口间的介质传输，其中立管202用于油、气、水的传输，电缆203用于电力传输，脐带缆204中用于液压、控制及化学药剂的传输。管汇平台20有两种设置方案，两种方案均能够布置较多的管缆。第一种方案为海管海缆从FPSO底部的双层底板19进入，通过舷侧压载舱5并从主甲板4穿出形成井口管汇区20。首先，井口管汇区20位于主甲板4，设备能够不受甲板上浪的影响，其次，海管海缆在水面处被压载舱5中的套管保护，几乎不遭受风浪流的影响。第二种方案为多边形FPSO设置舷侧延伸平台201，来自井口的海管海缆穿过舷侧延伸平台201形成井口管汇区20，实现了多边形FPSO与井口之间的介质传输。舷侧延伸平台201的位置可以灵活选定，不占用甲板面积，远离安全区，便于海管海缆的布置。

如图3和图8所示，不同于单点系泊1的FPSO的一个外输点，多边形FPSO是相对固定不随风浪流旋转的，按照环境条件设计有两种外输方式，分别布置有一或两套外输系统35。第一种为DP穿梭油轮351串靠外输方式，适用于环境恶劣且主环境方向不明确的海域，FPSO上配置1套外输系统35，DP穿梭油轮351依靠推进器靠近FPSO精准定位进行外输系泊大缆356和外输软管的连接，外输系泊大缆356一端固定在FPSO系泊绞车上，一端固定连接到DP穿梭油轮351上，外输过程中通过外输系泊大缆356的系泊力和动力定位辅助保证DP穿梭油轮351与FPSO之间相对稳定的安全距离与首向，实现安全输油操作。DP穿梭油轮351外输方案依靠自身的动力定位系统，无需拖轮353辅助操作，机动性好，可靠性高，碰撞风险小，操作受环境和天气影响小，抵御外输环境能力强。其中，DP穿梭油轮351配置首部装载系统355，即外输软管连接到DP穿梭油轮351首部的接油装置，而不是像常规FPSO输油时连接到油轮的船中，这种首部接油的方式缩短了外输软管的连接长度，提高了经济性，减小了外输软管连接过程中船舶碰撞的风险。第二种为常规油轮352串靠外输方式，适用于环境较温和或主环境方向比较固定的海域，FPSO上配置2套外输系统35，常规油轮352无定位能力，航行距FPSO约100m左右时，依靠拖轮353在FPSO和常规油轮352之间进行外输系泊大缆356和外输软管的接送，外输时根据当时的环境方向选择外输点，使得常规油轮352相对于FPSO处于迎风位置，天气良好时在常规油轮352尾部配置1艘拖轮353用于输油操作的辅助定位，天气较差时在常规油轮352尾部配置2艘拖轮353用于输油操作的辅助定位，根据环境的好坏选择使用1个拖轮353或是2个拖轮353，在确保外输安全性的基础上，提高了操作的经济性。其中常规油轮352配置首侧推354，用于调整常规油轮352首向，使得常规油轮352与FPSO的连线方向始终与该时刻主环境方向尽量相同，以减小恶劣天气下外输系泊大缆356的瞬间张力，同时降低油轮偏航导致的与FPSO碰撞的风险。常规油轮352也配置首部装载系统355，采用首部接油方式。

下面以一设计实例，对本发明所提供多边形浮式生产储油装置的结构形式和应用效果进行说明：

该实例针对的是中国南海某一目标油田，水深约330m，共5口水下井。主船体外形为正多边形的柱状筒体，对称结构的特点使得该型方案能够使用多点系泊2，考虑到边数太少则多边形FPSO各向同性的特点不明显，边数太多则多边形FPSO舱壁数多，导致结构增重、设备增多、管系复杂，根据储油量约40000m³的目标，确定了多边形FPSO水平截面为正十边形。主船体上部为外飘结构16，外飘结构16与竖直方向夹角所形成的外飘角越大则有利于稳性和增大甲板面积，但船体砰击载荷也会增大，本方案确定外飘结构16与竖直方向夹角为24°，位于主甲板4和工艺甲板3之间的外飘结构16采用格栅状挡浪板11，能很好地兼顾甲板上浪对甲板设备的影响和通风问题。由以上考虑确定多边形FPSO水线处船体外径62m，主甲板4外径68m，工艺甲板3外径72m，主甲板4高度28m，工艺甲板3高度32m，设计吃水16.2m。为了改善多边形FPSO的垂荡响应，底部采用环形封闭的箱型结构阻尼板17，阻尼板17长度越大越有利于垂荡运动的阻尼效果，但不利于结构强度且船厂难以建造，故底部阻尼板17外径为82m，与双层底板19等高，高度2.4m，阻尼板17上壁板与FPSO主船体舷侧壁板采用45°斜板过渡以减小应力和疲劳，阻尼板17外围设有1圈环形水密壁板，在环形水密壁板外围与阻尼板17环形壳板之间开设通海孔171，环形水密壁板靠船中的阻尼板17部分与柱状筒体底部形成连通的底部压载舱5。

多边形FPSO分为两层连续甲板，即工艺甲板3与主甲板4。工艺甲板3面积约3800平方米，划分为三个区域，一部分为油气处理区33，即危险区，模块和模块之间是安全通道，通道三米以上用于管缆之间的布置和连接；另一部分为生活区31，即安全区，安全区有生活楼、办公室、直升机平台和一些安全救生设备，为全船提供了安全保障措施，生活区31与其他区域由防爆墙分割。中间部分为公用区32，布置电站、热站、公用系统及配电装置。在油气处理区33，为尽可能减少危险源对生活区31的影响，火炬臂36位于下风口，延伸于舷侧之外，离生活区31最远；高温、高压的油水处理模块尽可能远离生活区31；而相对危险性小的注水模块或其他设备则布置在离生活区31较近的防爆墙附近。火炬气缓冲罐靠近火炬臂36，一方面节省大口径管线的布置，另一方面有助于火炬气的充分燃烧，防止长距离排放带来的冷凝气。清管球模块靠近立管区域且远离生活区31布置，把海底高温、高压的高危险管线压缩在立管范围之内，减少高压管在油气处理区33的布置。工艺甲板3对称布置2台30t的大型吊机34，作业范围覆盖主要设备区，用于工艺模块等设备维修，以及供应品补给。在工艺甲板3上按照中国南海的主风向布置2套外输系统35。

主甲板4面积约3400平方米，主要用于船用设备及管缆的布置，主甲板4上布置有液压泵站43、淡水柜41、生活设备舱45、应急发电室42、甲板泡沫间44、开闭排46、井口管汇区20，井口管汇区20为油气区，与周边设施间设立防爆墙。

本多边形FPSO方案利用径向辐射舱壁12、环形舱壁13、水平桁14及平台15结构进行内部舱室划分。多边形柱状筒体中心设立中央竖井10，为公用设备和机泵舱区，直径为12m，从上至下分为8层平台，分别布置惰气间101、配电间102、储藏及机修间103、空压机间104、液压单元阀控间105、燃油净化间106、泵舱107、燃油泵、货油泵、生产水泵、污油水泵、压载泵、消防泵以及燃油舱108，采用泵舱泵型式。货油区域由双层外壳18和双层底板19保护，分为10个原油舱6、2个工艺舱8和2个污油水舱7，其中2个原油舱6兼不合格原油舱9，原油舱6总舱容约40000立方米，工艺舱8的总舱容约3800立方米、污油水舱7总舱容约2800立方米。舷侧边压载舱5与底部压载舱5连通，节省了管线与阀门，分为20个专用压载舱5，压载舱5的总舱容约33000立方米。

本实例配备3×3分组式多点系泊2，共3组系泊点，每组3根系泊缆，考虑结构的对称性，每组间间隔均等为120°，为了兼顾每组系泊缆的系泊能力与摩擦碰撞，组内系泊缆之间间隔确定为5°，为了减轻系泊缆重量节约投资，系泊缆布置为张紧式，从主甲板到海底，系泊系统依次布置有提链器21、止链器22、上端锚链23(规格为R4S无档锚链，直径168mm，长度300m)、导链器24、中间聚酯缆25(直径279mm，长度950m)、下端锚链26(规格为R4S无档锚链，直径168mm，长度300m)、海底吸力锚27(直径7m，高16m，单锚重约140t)，其中系泊缆的预张力为150t，考虑到安装或系泊缆调整时的动态效应，提链器21的额定拉力定为225t，选择国产化的组合式液压锚机作为提链器21，每组系泊点布置1台锚机，其中每台锚机带3个链轮，分别对应3根系泊缆，操作时通过控制锚机的离合器分别控制3个链轮，单次操作只调整1根链，锚机提升速度为3m/min，多余的锚链收进锚链舱28，正常作业时，提链器21不工作，锚链卡在止链器22上。

其中工艺处理模块按照最大液处理能力约为16800立方/天，最大水处理能力约为16000立方/天，最大油处理能力约为2500立方/天，外输周期15天。5口生产井的物流从其采油树汇集到中心管汇，然后由2条7”的海底生产管线输往FPSO井口管汇区20。井口的电力、液压、化学药剂以及信号输入输出依靠井口管汇区20的电缆203及脐带缆204。考虑南海上浪比较严重，井口管汇区20设置在主甲板4上，由外飘结构16及防爆墙形成围壁结构，立管202、电缆203、脐带缆204从船底进入，穿过舷侧压载舱5，由主甲板4穿出，最终引入油气处理区33。

由于中国目前没有DP穿梭油轮351，且中国南海具有明显的主环境方向，常规油轮352总体投资低于DP穿梭油轮351，故本方案选择常规油轮352外输方式。中国南海一年当中有两个主风向，分别为夏季西南风，冬季东北风，按照南海的环境特点，在工艺甲板3上东北和西南方向延伸出外输平台357并各布置1套外输系统35。其中外输方式采用串靠外输，双外输点的设计，使得多边型FPSO的外输相似于船型FPSO，夏季风时在东北侧的夏季外输点进行外输，冬季风时在西南侧的冬季外输点进行外输，在绝大多数的情况下实现下风侧安全外输，增大了南海外输气象窗口；中国南海常规外输方式为油轮船中部接油，本实例要求常规油轮352配备首部装载系统355和首侧推354，外输时常规油轮352航行至距FPSO约100m的下风侧，拖轮353把FPSO上的外输系泊大缆356和外输软管传递给常规油轮352，外输系泊大缆356固定在常规油轮352首部的系缆设备上，外输软管连接在常规油轮352的首部装载系统355上，实现首部接油，与常规船中输油方式比，首部接油方式中拖轮353减少了与常规油轮352近距离接触的机会，减小了碰撞风险，缩短了外输软管长度，减少约2/3接送油管的时间，紧急情况下首部装载系统355具有快速解脱功能。当外输系泊大缆356松弛且常规油轮352与FPSO距离较近时则依靠尾部拖轮353的拖拽，保证外输时的安全距离，当常规油轮352受到不均匀横向力作用出现较大的首向偏转时则依靠首侧推354保证FPSO和常规油轮352的连线方向与该时刻的主环境方向尽量保持一致。当环境较好时，外输作业配置1艘拖轮353用于外输系泊大缆356和外输软管的接送以及常规油轮352的尾部拖带，当环境条件较差时则配置2艘拖轮353用于外输系泊大缆356和外输软管的接送以及常规油轮352的尾部拖带。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明应用的优点。本发明不受上述实施实例的限制，上述实施实例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明基本原理和范围的前提下，应用实例还可以有各种变化和改进，例如目标油田产量不同或调整外输周期，原油舱舱容需求发生变化时，船舶尺度可按需调整；或者配备处理能力不同的工艺处理模块；或者配备不同的提链型式；或者配备不同的系泊缆布置；或者采用动力定位辅助定位；或者增加钻修井功能；这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种多边形浮式生产储油装置，包括主船体，其特征在于，所述主船体为具有正多边形水平截面的柱状筒体，所述柱状筒体顶部设置有主甲板(4)和工艺甲板(3)，所述柱状筒体的舷侧上部设置有外飘结构(16)，所述主甲板(4)和所述工艺甲板(3)之间的所述外飘结构(16)采用格栅状挡浪板(11)，所述工艺甲板(3)和所述主甲板(4)均采用连续甲板，且所述工艺甲板(3)通过支柱和所述外飘结构(16)与所述柱状筒体和所述主甲板(4)构成强力结构；所述柱状筒体底部外围设置有环形封闭的阻尼板(17)，所述阻尼板(17)外围设置有内壁和外壁两层壁面，内壁和外壁之间沿竖直方向开设周向均匀布置的通海孔(171)；所述阻尼板(17)的上壁板与所述主船体的舷侧壁板衔接处采用斜板过渡；

所述柱状筒体内部中心设置有中央竖井(10)，所述中央竖井(10)由上到下依次设置有惰气间(101)、配电间(102)、储藏及机修间(103)、空压机间(104)、液压单元阀控间(105)、燃油净化间(106)、泵舱(107)，并在侧部设置有燃油舱(108)；所述中央竖井(10)外围由设置在所述柱状筒体内部的径向辐射舱壁(12)、环形舱壁(13)、水平桁(14)及平台(15)划分为对称布置的原油舱(6)、污油水舱(7)、工艺舱(8)、不合格原油舱(9)，所述柱状筒体最外层设置有舷侧的压载舱(5)并形成双层外壳(18)；所述中央竖井(10)底部围壁延伸至所述阻尼板(17)内壁设置有底部的压载舱(5)并形成双层底板(19)；底部的压载舱(5)和的舷侧的压载舱(5)连通；

多边形浮式生产储油装置采用多点系泊(2)定位，所述多点系泊(2)包括三组系泊系统，每组系泊系统从主甲板到海底依次包括锚链舱(28)、液压泵站(43)、提链器(21)、止链器(22)、导链器(24)、上端锚链(23)、中间聚酯缆(25)、下端锚链(26)、海底吸力锚(27)；每组系泊系统设置3-6根系泊缆，系泊缆采用张紧式布置方式，由所述上端锚链(23)、所述中间聚酯缆(25)、所述下端锚链(26)组成；所述阻尼板(17)在所述导链器(24)处开设有缺口；

多边形浮式生产储油装置的舷侧或主甲板(4)设置有井口管汇区(20)，用于安装来自井口的海管海缆；

多边形浮式生产储油装置在常规油轮(352)外输方式情况下布置有两套外输系统(35)，或者在DP穿梭油轮(351)外输方式下布置有一套外输系统(35)，每个外输系统(35)设置在由所述工艺甲板(3)向外延伸出的外输平台(357)上。

2.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所述外飘结构(16)与竖直方向夹角为24°-27°。

3.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所述工艺甲板(3)在所述主船体首部布置有生活区(31)、在所述主船体尾部布置于油气处理区(33)、在所述主船体中部布置有公用区(32)；所述工艺甲板(3)上对称布置两台大型吊机(34)，并根据外输方式和主环境方向布置外输系统(35)。

4.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所述主甲板(4)布置有淡水柜(41)、应急发电室(42)、液压泵站(43)、甲板泡沫间(44)、生活设备舱(45)、开闭排(46)。

5.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所述阻尼板(17)的上壁板与所述主船体的舷侧壁板之间用于过渡的斜板与竖直方向的夹角为30°-60°。

6.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所有所述压载舱(5)使用公共的环形压载总管，每个所述压载舱(5)有一个主吸口和一个扫舱吸口连接到环形压载总管，环形压载总管通过设置隔断阀使所有的压载舱(5)之间互相连通。

7.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所述井口管汇区(20)位于所述主甲板(4)上，所述海管海缆由所述双层底板(19)进入并通过舷侧的所述压载舱(5)再从所述主甲板(4)穿出。

8.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所述井口管汇区(20)包括舷侧延伸平台(201)，所述海管海缆穿过所述舷侧延伸平台(201)。

9.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所述海管海缆包括立管(202)、电缆(203)、脐带缆(204)中的一种或多种，其中所述立管(202)用于油、气、水的传输，所述电缆(203)用于电力传输，所述脐带缆(204)中用于液压、控制及化学药剂的传输。

10.根据权利要求1所述的一种多边形浮式生产储油装置，其特征在于，所述常规油轮(352)外输方式，要求常规油轮(352)配置首侧推(354)，依靠外输系泊大缆(356)连接常规油轮(352)与FPSO，利用1-2艘拖轮(353)进行外输系泊大缆(356)与外输软管的接送及尾部拖带辅助常规油轮(352)外输定位；所述DP穿梭油轮(351)外输方式，依靠自身推进器进行靠泊，实现外输系泊大缆(356)与外输软管的连接，并进行外输定位，保持安全外输距离与首向；所述常规油轮(352)和所述DP穿梭油轮(351)均配置首部装载系统(355)。