CN111232145A - 一种深水半潜式生产平台的总体布局 - Google Patents

一种深水半潜式生产平台的总体布局 Download PDF

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李志刚
朱海山
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李达
魏澈
张晖
吴尧增
孙钦
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Abstract

本发明公开了一种深水半潜式生产平台。所述深水半潜式生产平台，包括上部组块和支撑上部组块的下浮体；下浮体包括四个倒圆角的立柱和环形浮箱；四个立柱呈方形布置，立柱的底部通过一环形浮箱连通；上部组块与每个立柱通过2个支点配合，支点设于立柱的边缘，使立柱的顶部裸露于外。每个立柱内设有凝析油舱；3个立柱内均设有MEG舱，包括贫MEG舱和富MEG舱；剩余的1个所立柱内设有SLOP舱，包括相邻的A舱和B舱，通过管道连通。本发明半潜式生产平台具有生产处理、动力、生活支持和凝析油存储的功能，且具有可实施性，通过与水下生产系统进行组合，可以用于深水大型天然气田的开发。

Description

一种深水半潜式生产平台的总体布局
技术领域
本发明涉及一种深水半潜式生产平台的总体布局，属于海上石油开发设备领域。
背景技术
随着油气田开发逐渐走向深水，导管架平台受到水深的限制，世界上各种浮式生产平台逐渐涌现，目前半潜式生产平台主要在美国墨西哥湾有应用。南中国海流花1-1FPS为半潜式生产平台，其由钻井船改造而成，上船体为箱式结构，该平台主要功能为给水下生产系统提供修井和生产支持，并不具备油气处理、储存的功能。因此需要提供一种新型的半潜式生产平台。
发明内容
本发明的目的是提供一种深水半潜式生产平台，该半潜式生产平台具有生产处理、动力、生活支持和凝析油存储的功能。
本发明所提供的深水半潜式生产平台，包括上部组块和支撑所述上部组块的下浮体；
所述下浮体包括四个倒圆角的方形的立柱和环形浮箱；
四个所述立柱呈方形布置，所述立柱的底部通过一所述环形浮箱连通，所述环形浮箱能更好的平衡压载舱的分布；
所述上部组块与每个所述立柱通过2个支点配合，所述支点设于所述立柱的边缘，使所述立柱的顶部裸露于外。
上述的深水半潜式生产平台中，所述上部组块为桁架式结构；
所述上部组块与所述下浮体可通过顶升方式或龙门吊吊装方式进行合拢安装；
所述上部组块包括上下布置的主甲板和生产甲板，层高差可为10m～12m。
所述主甲板和所述生产甲板之间的局部设有夹层。
上述的深水半潜式生产平台中，所述主甲板上设置生活楼、燃气透平发电机、天然气压缩机、乙二醇再生及回收单元和电站及余热回收单元；
所述生产甲板上设置油气处理设施、公用设备和电气房间，如配电间、中央控制间等配电和控制设施，电气房间内除了设置主发电机和应急发电机以外，还为船体压排载系统设有专用的发电机Essential Generator，保障船体安全；
所述夹层上设置部分的生产设备、工艺管道和公用房间。
上述的深水半潜式生产平台中，所述主甲板上于两侧(优选南北两侧)各设置一平台吊机，吊机腿位于主结构桁架上；
所述主甲板的边缘处还设置有艉输滚筒和火炬臂；
所述艉输滚筒远离生活楼一侧，所述平台吊机可覆盖；
综合考虑风向、流向及平台方位，所述艉输滚筒布置在所述上层甲板的西北侧，所述火炬臂布置在所述上层甲板的西南侧，所述生活楼布置在所述上层甲板的东北侧；
所述生产甲板的下方设置有开排罐，以收集所述生产甲板的开排液体，再通过开排泵打入所述立柱内的SLOP舱内。
上述的深水半潜式生产平台中，所述环形浮箱的外侧或内侧设有生产立管，包括油气混输生产立管、合格天然气外输立管和药剂(MEG)立管，可为自由钢悬链立管、缓波形立管或陡波形立管；
所述生产立管悬挂于环形浮箱的外侧或内侧，如，2根生产立管悬挂于西侧浮箱内侧，其余4根悬挂于浮箱外侧，如图3所示，悬挂点远离所述上部组块上的生活楼进行布置。
上述的深水半潜式生产平台中，所述生产立管于所述环形浮箱的上方设有水下关断阀；
所述生产立管于靠近所述立柱的顶部且到达所述上部组块的位置处设有生产关断阀。
上述的深水半潜式生产平台中，于所述环形浮箱上方的所述生产立管段和所述水下关断阀处设有防落物保护结构；
所述立柱的内侧外表面上设有橡胶护舷和立管保护架。
上述的深水半潜式生产平台中，每个所述立柱内设有凝析油舱，每个所述凝析油舱的舱容可为5000方；每个所述立柱内各设置一个所述凝析油舱；所述凝析油舱用于储存凝析油，所述凝析油舱采用惰性气体进行密封，惰气放空塔位于MRU(乙二醇再生及回收单元)顶部；为了防止腐蚀或外力撞击造成的漏油事故发生，凝析油舱外围设有隔离舱；
3个所述立柱内均设有MEG舱，其中，包括2个贫MEG舱，1个富MEG舱(储存含水较多的不合格MEG)，每个MEG舱的舱容可为700方；
剩余的1个所述立柱中设有SLOP舱，分为A/B舱，两舱相邻，通过管道连通，可实现二次沉降功能，SLOP舱总舱容为700方。
所述凝析油舱、所述MEG储存舱和所述SLOP舱的介质输送泵均为液压潜没泵，所述液压潜没泵的出口管道位于所述立柱的顶部；
所述凝析油舱、所述MEG储存舱和所述SLOP舱的外围均设有隔离空舱，宽度可为1.8m，所述隔离空舱内设有舱底泵。
所述立柱的顶部舱室还设有锚链舱和设备舱室，布置包括电仪控制柜、锚链和液压潜没泵的控制单元等。
每个所述立柱中均设有梯道管井(Access Shaft)，其中2个立柱内设置有电梯间，所述立柱顶部设有入口，可从所述立柱顶部通往立柱底部，立柱底部的所述环形浮箱内部设有通道(tunnel)将四个所述立柱进行连通。
一个所述立柱的外侧设有海水提升泵和应急海水提升泵；
每个所述立柱的顶部设有液压锚机、暖通设备、管道/仪表及其托架等；
所述液压锚机的主锚链为聚酯缆；
所述立柱的顶部设有舱室的透气口或测深的管口、舱室的逃生口、电梯/通道入口和检修口，所述舱室指的是设于所述立柱内部的所述凝析油舱、所述MEG储存舱和所述SLOP舱。
上述的深水半潜式生产平台中，所述环形浮箱内设置有固定压载舱和可变压载舱，采用海水压载；
所述环形浮箱内设置有人员通道，便于人员检修同行；且所述人员通道内设有环形的压排载双管网，与设置在四个立柱内的排载泵和舱底泵构成了统一完善的压排载系统和舱底水系统；
所述排载泵和所述舱底泵布置于所述立柱的底部机械处所，所述排载泵为液压潜没泵，所述舱底泵为气动泵。
本发明深水半潜式生产平台设有完善的海洋一体化监测系统，如：锚链应力监测系统、压载控制系统、立管监测系统、海洋环境监测系统、应力和腐蚀监测等。
本发明深水半潜式生产平台具有以下优点：
本发明半潜式生产平台具有生产处理、动力、生活支持和凝析油存储的功能，且具有可实施性，通过与水下生产系统进行组合，可以用于深水大型天然气田的开发。
附图说明
图1是本发明半潜式生产平台的立面示意图；
图2是本发明半潜式生产平台的俯视示意图；
图3是本发明半潜式生产平台中立管和锚链布置图(俯视图，上北下南)；
图4是本发明半潜式生产平台的三维示意图。
图5为本发明半潜式生产平台中上部组块与立柱配合的三维示意图。
图中各标记如下：
1、生活楼；2、电站及余热回收单元；3、平台吊机；4、天然气压缩机；5、MRU橇；6、艉输滚筒；7、火炬臂；8、救生艇；9、开排甲板；10、液压锚机；11、锚链；12、导缆器；13、橡胶护舷；14、悬挂基点；15、生产立管；16、水下关断阀；17、立管保护架；18、生产关断阀；19、海水提升泵；20、主脐带缆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1、图2和图4所示，分别为本发明深水半潜式生产平台的立体图、俯视图和三维示意图，包括上部组块和支撑上部组块的下浮体。其中，上部组块为桁架式结构，包括上下布置的主甲板(图中未标)和生产甲板(图中未标)，且主甲板和生产甲板的局部之间设有夹层。下浮体包括四个倒圆角的方形的立柱(图中未标)和环形浮箱(图中未标)，四个立柱呈方形布置，立柱的底部通过环形浮箱连通，上部组块与每个立柱通过2个支点配合，2个支点设于立柱的边缘，使立柱的顶部裸露在外面，如图5所示的三维示意图，Main post和Secondary Post分别表示主支点和次支点，另外在主支点上还有一个斜撑(SecondaryBrace)与船体相连。上部组块和立柱可通过顶升方式或龙门吊装方式进行合拢安装。
本发明深水半潜式生产平台共有4个凝析油舱，每个舱容为5000方，分布在四个立柱中，凝析油舱用于储存凝析油，凝析油舱采用惰性气体进行密封，惰气放空塔位于MRU(乙二醇再生及回收单元)顶部。另外，为了防止腐蚀或外力撞击造成的漏油事故发生，凝析油舱外围设有隔离舱，宽度为1.8m。共有3个MEG舱，2个为贫MEG舱，1个为富MEG舱(储存含水较多的不合格MEG)，每个MEG舱的舱容为700方；剩余的1个立柱中设有SLOP舱，分为A/B舱，两舱相邻，通过管道连通，可实现二次沉降功能，SLOP舱的总舱容为700方。与凝析油舱、MEG储存舱和SLOP舱连接的液压潜没泵的出口管道均位于立柱的顶部。凝析油舱、MEG储存舱和SLOP舱的外围均设有隔离空舱，宽度为1.8m，隔离空舱内设有舱底泵。立柱的顶部舱室还设有锚链舱和设备舱室，布置包括电仪控制柜、锚链和液压潜没泵的控制单元等。
如图2所示，布置于东南位置处的立柱的外侧设有4台海水提升泵19和2台应急海水提升泵，平台吊机3可覆盖；每个立柱的顶部设置有4台液压锚机10，锚链11为聚酯缆，底部连接导缆器12，如图1所示。立柱的顶部还设有暖通设备、排载泵、管道/仪表及其托架等。立柱的顶部设有舱室的透气口或测深的管口、舱室的逃生口、电梯/通道入口和检修口。每个立柱中均设有梯道管井(Access Shaft)，其中2个立柱内设置有电梯间。立柱顶部设有入口，可从立柱顶部通往立柱底部，立柱底部环形浮箱内部设有通道(tunnel)将四个立柱进行连通。在每个立柱中设置有配电间和控制间以及独立的应急配电间。
本发明深水半潜式生产平台中，环形浮箱内设置有固定压载舱和可变压载舱，采用海水压载。环形浮箱内设置有人员通道，便于人员检修同行；人员通道内设有环形的压排载双管网，与设置在四个立柱内的排载泵、舱底泵构成了统一完善的压排载系统和舱底水系统。排载泵和舱底泵布置于立柱的底部机械处所，排载泵为液压潜没泵，舱底泵为气动泵。
如图1和图2所示，主甲板上设置有生活楼1、全封闭耐火式救生艇8、燃气透平发电机、天然气压缩机4、乙二醇再生及回收单元(即MRU橇5)和电站及余热回收单元2。主甲板上于南北两侧各设置一平台吊机3，吊机腿位于主结构桁架上，主甲板的边缘处还设置有艉输滚筒6和火炬臂7，艉输滚筒6远离生活楼1一侧，平台吊机3可覆盖，综合考虑风向、流向及平台方位，艉输滚筒6布置在上层甲板的西北侧，火炬臂7布置在上层甲板的西南侧，生活楼1布置在上层甲板的东北侧。生产甲板上设置油气处理设施、公用设备和电气房间，如配电间、中央控制间等配电和控制设施，除了主发电机和应急发电机以外，还为船体压排载系统设有专用的发电机Essential Generator，保障船体安全。生产甲板的下方设置有开排罐9，夹层上设置生产管道和公用房间。
如图3所示，本发明深水半潜式生产平台包括6根生产立管15，其中，4根作为油气混输生产立管，1根作为合格天然气外输立管，1根作为药剂(MEG)立管，均为钢悬链立管。生产立管15悬挂于环形浮箱的外侧或内侧(一端固定于立管悬挂点14上)，其中两根生产立管15悬挂于西侧浮箱内侧，其余4根悬挂于浮箱外侧，如图3所示，悬挂点远离所述上部组块上的生活楼1进行布置。生产立管15于环形浮箱的上方设有水下关断阀16，生产立管15于靠近立柱的顶部且到达上部组块的位置处设有生产关断阀18。于环形浮箱上方的生产立管段和水下关断阀处设有防落物保护结构，立柱的内侧外表面上设有橡胶护舷13和立管保护架17。
本发明深水半潜式生产平台还包括一根主脐带缆20，如图3所示，其与位于水下的分配单元SDU进行连接，布置于某一立柱的外侧，主脐带缆20上部终端接头布置在该立柱顶部。水下生产系统中还有若干根油田内部脐带缆和分支脐带缆。
本发明深水半潜式生产平台设有完善的海洋一体化监测系统，如：锚链应力监测系统、压载控制系统、立管监测系统、海洋环境监测系统、应力和腐蚀监测等。
本发明深水半潜式生产平台具有完整的油气处理、生产水处理、药剂(乙二醇)再生和存储、天然气压缩增压外输、凝析油储存和外输，以及电力、热力和生活支持的功能。在平台完成海上安装和调试工作之后，进入开井生产阶段，水下井口的物流通过海底管道和生产立管输送依靠地层能量输送至平台上部，经过处理后合格的天然气经过压缩机增压后输送至下游用户，经过处理后的合格凝析油可储存在位于立柱内的凝析油舱内。四个立柱可提供20000方的凝析油舱容。
平台上部为水下生产系统提供药剂、通讯、控制等支持。乙二醇MEG是防止水下输送过程中水合物生成的主要药剂之一，所需的药剂量较大，平台上的乙二醇再生装置(MRU)进行乙二醇MEG的再生，合格的药剂存储在立柱中，3个立柱可储存2100方MEG。MEG通过药剂注入泵注入MEG管道内，进行水下药剂的分配。除了乙二醇以外，平台还设有甲醇系统。
本发明深水半潜式生产平台为可变吃水平台，正常操作期间凝析油储卸油作业，以及台风工况下均可通过制定的压载程序调整平台吃水，保证平台的重心和稳性。操作吃水为35m～40m，每完成一轮储卸油作业，进行2次压排载作业。风暴吃水为37m，风暴期间上部模块停产，上部设施中的生产液泄放至立柱的SLOP舱内，以降低重心。海水提升泵除了为平台上部提供生产用的冷却海水和消防水以外，还可作为压载泵提供压载水，4台大功率海水提升泵和2台应急海水提升泵布置与某立柱外侧。综上，本发明深水半潜式生产平台能够与水下生产系统组合，用于1500m级深水天然气田的开发。

Claims (10)

1.一种深水半潜式生产平台，包括上部组块和支撑所述上部组块的下浮体；
所述下浮体包括四个倒圆角的立柱和环形浮箱；
四个所述立柱呈方形布置，所述立柱的底部通过一所述环形浮箱连通；
所述上部组块与每个所述立柱通过2个支点配合，所述支点设于所述立柱的边缘，使所述立柱的顶部裸露于外。
2.根据权利要求1所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：所述上部组块为桁架式结构；
所述上部组块包括上下布置的主甲板和生产甲板，
所述主甲板和所述生产甲板之间的局部设有夹层。
3.根据权利要求2所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：所述主甲板上设置生活楼、燃气透平发电机、天然气压缩机、乙二醇再生及回收单元和电站及余热回收单元；
所述生产甲板上设置油气处理设施、公用设备和电气房间；
所述夹层上设置部分大的生产管道、工艺管道和公用房间。
4.根据权利要求2或3所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：所述主甲板上于两侧各设置一平台吊机；
所述主甲板的边缘处还设置有艉输滚筒和火炬臂；
所述生产甲板的下方设置有开排罐。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：所述环形浮箱的外侧或内侧设有生产立管，包括油气混输生产立管、合格天然气外输立管和药剂立管；
所述生产立管为自由钢悬链立管、缓波形立管或陡波形立管。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：每个所述立柱内设有凝析油舱；
3个所述立柱内均设有MEG舱，包括贫MEG舱和富MEG舱；
剩余的1个所述立柱内设有SLOP舱，包括相邻的A舱和B舱，通过管道连通；
所述凝析油舱、所述MEG储存舱和所述SLOP舱的介质输送泵均为液压潜没泵，所述液压潜没泵的出口管道位于所述立柱的顶部；
所述凝析油舱、所述MEG储存舱和所述SLOP舱的外围均设有隔离空舱，所述隔离空舱内设有舱底泵；
所述立柱的顶部舱室还包括锚链舱和设备舱室；
每个所述立柱中均设有梯道管井，其中2个所述立柱内设置有电梯间；
一个所述立柱的外侧设有海水提升泵和应急海水提升泵；
每个所述立柱的顶部设有液压锚机、暖通设备、管道/仪表及其托架；
所述立柱的顶部设有舱室的透气口或测深的管口、舱室的逃生口、电梯/通道入口和检修口，所述舱室指的是设于所述立柱内部的所述凝析油舱、所述MEG储存舱和所述SLOP舱。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：所述环形浮箱内设置有固定压载舱和可变压载舱，采用海水压载；
所述环形浮箱内设置有人员通道；
所述人员通道内设有环形的压排载双管网，与设置在四个所述立柱内的排载泵和舱底泵构成压排载系统和舱底水系统；
所述排载泵和所述舱底泵布置于所述立柱的底部机械处所，所述排载泵为液压潜没泵，所述舱底泵为气动泵。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：所述生产立管于所述环形浮箱的上方设有水下关断阀；
所述生产立管于靠近所述立柱的顶部且到达所述上部组块的位置处设有生产关断阀。
9.根据权利要求8所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：于所述环形浮箱上方的所述生产立管段和所述水下关断阀处设有防落物保护结构；
所述立柱的内侧外表面上设有橡胶护舷和立管保护架。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的深水半潜式生产平台，其特征在于：所述深水半潜式生产平台设有锚链应力监测系统、压载控制系统、立管监测系统、海洋环境监测系统、应力和腐蚀监测。
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