CN108979598B - 一种内置柔性跨接管的水下悬浮丛式管汇系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内置柔性跨接管的水下悬浮丛式管汇系统，包括丛式管汇主体、浮筒、I型通道、柔性跨接管和系泊系统；浮筒设置于丛式管汇主体的底部，多个I型通道设置在浮筒内，生产毂座上的管汇支管分别与I型通道连接；多根柔性跨接管的远端通过第一自动脱接器分别与固定在海底的多个深水功能舱中的干式水下采油树连接，近端通过I型通道分别与生产毂座上的管汇支管连接；系泊系统的远端固定于海底，近端通过第二自动脱接器与丛式管汇主体连接。本发明解决了传统的水下丛式管汇不易弃置回收、不能重复利用，特别是避免了使用大型水下基础结构物的使用，大大减少了传统管汇的水下基础安装的费用，降本增效，创建“易回收、可重复利用”的新一代水下集输原创概念。

Description

一种内置柔性跨接管的水下悬浮丛式管汇系统
技术领域
本发明涉及一种水下生产系统，具体是关于一种无需安装大型水下基础结构且可重复利用的内置柔性跨接管的水下悬浮丛式管汇系统。
背景技术
水下生产系统因具有能够避免海上恶劣环境，初始投资小，便于后期维护和边际油田开发等一系列的优点，已成为深水、超深水中开发中的首选。水下生产系统的布局是深水油气田湿式井口开发模式中的关键问题，其布局形式设计的优劣将对前期开发方案、管线布局、清管回路的设计、安装，以及后期的维护等带来重大的影响，尤其对整个深水油气田的油气生产、经济投资、水下控制，以及安全风险等，起到关键性的决定作用。
水下生产系统的布局形式，主要有四种典型的布局形式，即单井回接、菊花链式回接、基盘管汇和丛式管汇。不同的布局形式因其不同的特点可以应用在不同的深水水下生产系统的布局中，而最优布局形式的寻求，即找出哪种布局形式更能适应目标深水油藏的需要，最大程度地减小各种风险、缩短第一桶油的获得时间、减少各种投资成本，提高运营效率和开采量，达到安全、稳定、持续、高效的深水油气田的开发。
水下管汇作为水下生产系统重要的组成部分，是水下生产设施中的一种大型金属结构设备，主要由管线和阀门组成，在深水油气田的开发中起着关键作用。水下管汇主要为油井产出物，以及注水、注气、注化学药剂等提供聚集点和分配点，能够极大地优化海底生产设施的布局、减少管线的使用数量，从而有效地降低投资成本，提高深水油气田的开发效率，堪称水下生产系统的“心脏”。
传统的水下丛式管汇最大的特点就是水平布置在海底，以大型的单桩、防沉板或吸力锚作为水下基础，管汇结构放置在水下基础的上方，其典型布局形式是多个独立的卫星井围绕在管汇的周围，形成一簇。在生产中，各个水下井口的产出物借助连接设施(跨接管或膨胀弯、管线终端、油田内部流动管线等)汇集到丛式管汇上，直接或经水下分离、增压后，泵送到浮式平台进行处理。同时，来自上部平台的注水、注气、注化学药剂的管线经丛式管汇后，将水、气、化学药剂分配到各个水下井口上，进行注水、注气、注化学药剂操作，从而增大油藏的地层压力，抑制水合物的生成，提高深水油气的产量。
但是，传统的水下丛式管汇存在以下弊端：(1)坐底在海底的水下基础结构之上，对海底的地形等有一定的要求；(2)需要水下基础结构进行支撑，深水水下基础结构的安装费用很高，随着深水管汇向着超大型、超重量的发展，必然引起水下基础结构尺寸的大型化和重量化，水下基础结构的安装费用会极大加剧；(3)水下管汇与水下基础框架结构之间采用导向杆对中连接，不易解脱；(4)不易弃置回收、不能重复利用，从而造成资源浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种无需安装大型水下基础结构且可重复利用的内置柔性跨接管的水下悬浮丛式管汇系统，以解决传统的水下丛式管汇难以弃置回收、不能重复利用和水下基础结构安装费用昂贵等问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种内置柔性跨接管的水下悬浮丛式管汇系统，包括丛式管汇主体(1)，其特征在于，还包括：浮筒(2)，所述浮筒(2)设置于所述丛式管汇主体(1)的底部，以使所述丛式管汇主体(1)悬浮于水下；I型通道(3)，多个所述I型通道(3)设置在所述浮筒(2)内，所述丛式管汇主体(1)的生产毂座(7)上的管汇支管(8)分别与所述浮筒(2)内的所述I型通道(3)连接；柔性跨接管(5)，多根所述柔性跨接管(5)的远端通过第一自动脱接器分别与固定在海底的多个深水功能舱(4)中的干式水下采油树连接，近端通过所述I型通道(3)分别与所述生产毂座(7)上的管汇支管(8)连接，从而形成生产回路；系泊系统(6)，所述系泊系统的远端固定于海底，近端通过第二自动脱接器与所述丛式管汇主体(1)连接。
在一个优选的实施例中，还包括柔性跨接汇管(10)和管线终端(11)，所述柔性跨接汇管(10)的近端亦通过I型通道(3)与所述丛式管汇主体(1)上的汇管连接，远端通过第三自动脱接器与固定在海底的所述管线终端(11)连接。
在一个优选的实施例中，在各所述柔性跨接管(5)的外部设置有浮力块(12)，所述浮力块(12)使各所述柔性跨接管(5)在水下形成陡波型的布置方式。
在一个优选的实施例中，所述浮筒(2)内部分为多个独立的舱室，每个所述舱室设有独立的进水口和排气口；同时，各所述I型通道(3)分别设置在所述浮筒(2)的每个独立的所述舱室内。
在一个优选的实施例中，所述深水功能舱(4)与所述柔性跨接管(5)之间的所述第一自动脱接器垂直于所述深水功能舱(4)水平布置。
在一个优选的实施例中，在所述柔性跨接管(5)与所述第一自动脱接器的连接处以及所述柔性跨接管(5)与所述I型通道(3)的连接处均设置有抗弯器(13)。
在一个优选的实施例中，所述丛式管汇主体(1)悬浮于距离海底50m至500m的水下。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明将浮筒布置在水下悬浮丛式管汇的底部，使其悬浮在距离海底一定高度的水中，打破了传统的坐底式水下丛式管汇的概念，避免了大型水下基础结构的利用，减少了相关的安装成本。2、本发明采用内置于浮筒的I-tube将柔性跨接管由丛式管汇主体下方与其管汇支管进行连接，相比于传统管汇的柔性跨接管从丛式管汇主体上方的连接方式，采用I-tube的连接方式可以使柔性跨接管不易出现应力集中或弯曲过大等情况，管汇的系泊也更稳定，不易侧翻。3、本发明在各柔性跨接管的外部设置浮力块，并利用浮力块使各柔性跨接管在水下形成Steep Wave的布置方式，可以使柔性跨接管在水下只收到拉力而不受到压力，同时由于柔性跨接管上浮力块对柔性跨接管有一定的支撑作用，使得柔性跨接管与深水功能舱的连接处的受力和弯矩也会大大减小。4、本发明系泊缆的近端通过自动脱接器与丛式管汇主体连接，柔性跨接管的远端通过自动脱接器与深水功能舱4中的干式水下采油树连接，柔性跨接汇管的远端通过自动脱接器与管线终端连接，必要时自动脱接器可自动脱开，从而对水下悬浮丛式管汇进行回收，将可重复利用变成一种可能。若新建油气田的油藏规模、油品性质等相似，水下丛式管汇仍在使用寿命之内，则可将回收的水下丛式管汇安装在新的深水油气田，进行重复利用，可大大节省项目成本。本发明解决了传统的水下丛式管汇不易弃置回收、不能重复利用，特别是避免了使用大型水下基础结构物的使用，大大减少了传统管汇的水下基础安装的费用，降本增效，创建“易回收、可重复利用”的新一代水下集输原创概念。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明丛式管汇的结构示意图。
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。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1、图2所示，本发明提供的水下悬浮丛式管汇系统包括丛式管汇主体1、浮筒2、I-tube3(I型通道)、深水功能舱4、柔性跨接管5和系泊缆6。浮筒2设置在丛式管汇主体1的底部，以使丛式管汇主体1悬浮在距离海底一定高度的水下。多个I-tube3设置在浮筒2内，生产毂座7上的管汇支管8分别与浮筒2内的I-tube3连接。多根柔性跨接管5的远端通过自动脱接器9分别与固定在海底的多个深水功能舱4中的干式水下采油树(图中未示出)连接，近端通过I-tube3分别与生产毂座7上的管汇支管8连接，从而形成生产回路。系泊缆6的远端通过吸力锚固定于海底，近端通过自动脱接器9与丛式管汇主体1连接，以使丛式管汇主体1稳定的悬浮在水中。
在一个优选的实施例中，还包括柔性跨接汇管10和管线终端11，柔性跨接汇管10的近端亦通过I-tube3与丛式管汇主体1上的汇管连接，远端通过自动脱接器9与固定在海底的管线终端11连接。管道终端11的作用是将海底管道和其他生产设施通过柔性跨接汇管10连接起来，为油气田水下回接提供接口，同时还可以有效避免因海底管道的膨胀或收缩对水下结构物直接作用而造成的破坏。
在一个优选的实施例中，在各柔性跨接管5的外部设置有浮力块12，并利用浮力块12使各柔性跨接管5在水下形成Steep Wave(陡波型)的布置方式。
在一个优选的实施例中，浮筒2内部分为多个独立的舱室，每个舱室设有独立的进水口和排气口，多个独立的舱室可以保证其中一个或者两个舱室由于腐蚀或者外力撞击破损后，仍可以提供足够的浮力来支撑丛式管汇主体1稳定的悬浮在水中；同时，各I-tube3分别设置在浮筒2的每个独立舱室内。
在一个优选的实施例中，深水功能舱4与柔性跨接管5之间的自动脱接器9垂直于深水功能舱4水平布置，从而可以方便柔性跨接管5在深水安装中的对中与解脱。
在一个优选的实施例中，在柔性跨接管5与自动脱接器9的连接处以及柔性跨接管5与I-tube3的连接处均设置有抗弯器13，从而可以防止柔性跨接管5弯曲过大，导致柔性跨接管5破坏。
在一个优选的实施例中，丛式管汇主体1悬浮于距离海底50m至500m的水下。
本发明在使用时，其生产流程如下：
在油气生产时，从深水功能舱4中的干式采油树生产出的油气混合物，借助柔性跨接管5，通过浮筒2内部的I-Tube3汇集到丛式管汇主体1的生产毂座7上，然后通过外输柔性跨接管8、外输管线以及相关水下处理设备处理后，直接外输到岸上加工厂或者借助立管系统到海面平台处理，进行油气外输。
其回收流程如下：
当对丛式管汇主体1进行回收时，首先关闭深水功能舱4中干式水下采油树上的阀门，通过ROV触发自动脱接器9，将连接深水功能舱4和柔性跨接管5的自动脱接器9从靠近深水功能舱4的一端进行自动解脱。同时，解开外输柔性跨接管10靠近管线终端11一端的自动脱接器9，将外输柔性跨接管10与管线终端11脱开。再将系泊缆上的自动脱接器9利用ROV解脱，，丛式管汇主体1依靠浮筒2的浮力上浮，同时通过安装船上的绞车的缆绳对悬浮管汇的上浮位置进行控制，待丛式管汇主体1漂浮到海面后，进行回收再利用。
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 (6)

1.一种内置柔性跨接管的水下悬浮丛式管汇系统，包括丛式管汇主体(1)，其特征在于，还包括：
浮筒(2)，所述浮筒(2)设置于所述丛式管汇主体(1)的底部，以使所述丛式管汇主体(1)悬浮于水下；
I型通道(3)，多个所述I型通道(3)设置在所述浮筒(2)内，所述丛式管汇主体(1)的生产毂座(7)上的管汇支管(8)分别与所述浮筒(2)内的所述I型通道(3)连接；
柔性跨接管(5)，多根所述柔性跨接管(5)的远端通过第一自动脱接器分别与固定在海底的多个深水功能舱(4)中的干式水下采油树连接，近端通过所述I型通道(3)分别与所述生产毂座(7)上的管汇支管(8)连接，从而形成生产回路；
系泊系统(6)，所述系泊系统的远端固定于海底，近端通过第二自动脱接器与所述丛式管汇主体(1)连接；
在各所述柔性跨接管(5)的外部设置有浮力块(12)，所述浮力块(12)使各所述柔性跨接管(5)在水下形成陡波型的布置方式。
2.根据权利要求1所述的水下悬浮丛式管汇系统，其特征在于，还包括柔性跨接汇管(10)和管线终端(11)，所述柔性跨接汇管(10)的近端亦通过I型通道(3)与所述丛式管汇主体(1)上的汇管连接，远端通过第三自动脱接器与固定在海底的所述管线终端(11)连接。
3.根据权利要求1所述的水下悬浮丛式管汇系统，其特征在于，所述浮筒(2)内部分为多个独立的舱室，每个所述舱室设有独立的进水口和排气口；同时，各所述I型通道(3)分别设置在所述浮筒(2)的每个独立的所述舱室内。
4.根据权利要求1到3任一项所述的水下悬浮丛式管汇系统，其特征在于，所述深水功能舱(4)与所述柔性跨接管(5)之间的所述第一自动脱接器垂直于所述深水功能舱(4)水平布置。
5.根据权利要求1到3任一项所述的水下悬浮丛式管汇系统，其特征在于，在所述柔性跨接管(5)与所述第一自动脱接器的连接处以及所述柔性跨接管(5)与所述I型通道(3)的连接处均设置有抗弯器(13)。
6.根据权利要求1到3任一项所述的水下悬浮丛式管汇系统，其特征在于，所述丛式管汇主体(1)悬浮于距离海底50m至500m的水下。
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