CN116395094A - 多功能浮式干树圆筒型fpso及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能浮式干树圆筒型FPSO，包括船体、贯穿所述船体中心处设置的月池以及安装在所述船体上的上部组块，船体包括：垂荡体；圆台型过渡段，圆台型过渡段安装在垂荡体上；圆柱形筒体，圆柱形筒体安装在圆台型过渡段上；圆台型过渡段和圆柱形筒体形成的整体内分隔有空舱、原油舱和压载水舱，空舱呈对称布置在月池的外侧，且一部分原油舱和空舱一起呈环形布置在月池的外侧，另一部分原油舱呈环形布置在空舱的外侧；压载水舱呈环形布置在原油舱的外侧；外飘结构，外飘结构安装在圆柱形筒体的顶部，外飘结构的顶部设有主甲板，上部组块安装在主甲板上；月池内设置有张紧式立管。
Description
技术领域
本发明涉及海洋石油开发技术领域，具体是关于一种多功能浮式干树圆筒型FPSO及其使用方法。
背景技术
FPSO(Floating Production Storage and Offloading)，即浮式生产储卸油装置，可对原油进行初步加工并储存，被称为“海上石油工厂”。
在海上油气开发领域，FPSO得到了广泛的应用，是世界范围内服役数量最多的浮式平台类型。由于传统的FPSO运动性能难以满足钻井装备的精度控制需要与干树采油系统需要，因此仅作为浮式生产储油装置使用，其上部组块仅布置油气处理设施而无法布置干树采油系统，必须配合导管架平台或湿式采油树完成油田的开发利用。这样的开发模式建设周期长、整体投资高，难以实现南海孤立油田的经济性开发。
然而，浮式平台上部署干树采油系统有利于日常控制操作与维护，实现油田更高的采收率。目前仅有张力腿式平台和深吃水立柱式平台的运动性能能够满足干树采油系统的要求，但这两种平台安装复杂，不能实现大规模储油，难以实现南海孤立油田开发需要。
在目前的海洋石油技术领域，缺乏具备大规模储油与外输功能的干树FPSO方案。针对这一现状，亟需开发一种适应南海恶劣环境和干树采油系统要求的、具备储油功能的多功能浮式平台，以更好地满足南海油气开发需要。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种多功能浮式干树圆筒型FPSO及其使用方法，其具备钻完井、干树采油和FPSO生产及储油多功能，可节省一座干树钻井导管架的项目投资费用，实现孤立油田的整体经济开发。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，包括船体、贯穿所述船体中心处设置的月池以及安装在所述船体上的上部组块，所述船体包括：垂荡体；圆台型过渡段，所述圆台型过渡段安装在所述垂荡体上；圆柱形筒体，所述圆柱形筒体安装在所述圆台型过渡段上；所述圆台型过渡段和所述圆柱形筒体形成的整体内分隔有空舱、原油舱和压载水舱，所述空舱呈对称布置在所述月池的外侧，且一部分所述原油舱和所述空舱一起呈环形布置在所述月池的外侧，另一部分所述原油舱呈环形布置在所述空舱的外侧；所述压载水舱呈环形布置在所述原油舱的外侧；外飘结构，所述外飘结构安装在所述圆柱形筒体的顶部，所述外飘结构的顶部设有主甲板，所述上部组块安装在所述主甲板上；所述月池内设置有张紧式立管，所述张紧式立管用于将位于上部组块中的干树采油系统与位于海底的井口连接起来；所述张紧式立管为钻井立管或生产立管。
所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，优选地，所述上部组块为桁架式结构，所述上部组块上用于安装海上油气处理设备、干树采油系统及连接张紧式立管。
所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，优选地，所述空舱内设有排载系统和用于管线布置和维修检查的通道。
所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，优选地，所述圆柱形筒体内还分隔有柴油舱、淡水舱、锚链舱和污油水舱；所述柴油舱和所述淡水舱依次交替设置并呈环形布置在所述空舱的外侧；所述锚链舱呈环形布置在所述原油舱的外侧；所述污油水舱呈环形布置在所述月池的外侧。
所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，优选地，所述外飘结构内分隔有引用水舱，所述引用水舱呈环形布置在所述月池的外侧。
所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，优选地，所述垂荡体内分隔有压载舱，所述压载舱内填充有固定压载材料。
所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，优选地，所述船体的外侧沿着周向布置有多组锚链，每组锚链包括多根系泊缆。
所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，优选地，所述外飘结构的顶部设有挡浪墙。
所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，优选地，所述上部组块上设置有外输站，用于对原油舱内的原油进行外输。
本发明所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO的使用方法，包括如下步骤：
在上部组块内配置钻采设备，将钻井立管的上端与钻井设备连接，钻井立管通过月池到达海底，进行钻井作业；
钻井作业结束后，将钻井立管替换为生产立管，实现原油开采；平台通过生产立管开采的原油可储存在船体的原油舱中；
原油舱内的原油可通过布置在上部组块上的外输站输送到常规油轮并进行外输。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
(1)本发明的多功能浮式干树圆筒型FPSO，具备钻完井、干树采油和FPSO生产及储油多功能，可节省一座干树钻井导管架的项目投资费用，实现孤立油田的整体经济开发；
(2)本发明的FPSO避免采用水下湿式采油树，降低采油树的采办费用，日常运维方便。
(3)本发明的FPSO运动性能优良，在日常原油储存及外输的循环过程中保证吃水不变，极端条件下垂荡运动仅为±2.5m，满足干树钻井的技术要求，且恒定吃水可满足千年一遇台风条件下的运动性能，台风期间无需解脱。
(4)圆形垂荡体位于船体底部，直径与高度比为10，将平台升沉运动固有周期远离波浪主要能量范围，满足干树开发要求；同时提供较大的排水体积，能够实现平台集成安装后的整体拖航运输；
(5)船体内部配备压载水，压载水量根据计算确定，以平衡原油外输作业造成的平台重量重心变化，能够确保平台吃水与运动性能不变以满足干树采油系统生产要求；
(6)圆柱形筒体内部采用压载水舱-原油舱-空舱-月池的布置形式，避免外输油轮与船体碰撞造成原油泄漏。
(7)船体内部设置上下贯通的月池，水线位置月池横截面尺度根据干数井口布置要求确定并呈“喇叭口”形式向船底延伸，保证干树立管不与船体发生碰撞。
(8)平台能够实现岸边总装，整体拖航，船体在建造场地或船坞进行建造，随后在岸边系泊，通过吊机完成上部组块安装，在完成整装调试后，整体拖航至作业地点与系泊系统完成连接。
(9)平台能够实现自主独立开展钻完井和油气开采作业；船体在完成系泊系统安装后，启动平台钻井设备，钻井立管通过月池到达海底实现钻井作业，在完成钻完井作业后，将钻井立管替换为生产立管开始油气生产。
(10)平台能够自主独立实现储油与原油外输。开采后的原油经过处理可在船体内部原油舱进行储存，平台甲板设置原油外输站，将原油输送到外输油轮实现原油外输；在外输作业时，平台转配的装载计算机可以实现原油与压载水的等重量置换，保证平台吃水不变。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO的结构示意图；
图2是船体内的舱室布置示意图；
图3是船体的结构示意图。
附图中各标记表示如下：
1-船体；11-垂荡体；12-圆台型过渡段；13-圆柱形筒体；14-外飘结构；15-主甲板；16-挡浪墙；2-上部组块；3-系泊缆；4-外输站；5-月池；6-张紧式立管；121-空舱；122-原油舱；123-压载水舱；124-锚链舱；125-淡水舱；126-柴油舱；127-饮用水舱；128-污油水舱129-固定压载材料。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明提供一种多功能浮式干树圆筒型FPSO，通过压载水舱-原油舱-空舱-月池的布置形式，以及上部组块的设置，使其具备钻完井、干树采油和FPSO生产及储油多功能，可节省一座干树钻井导管架的项目投资费用，实现孤立油田的整体经济开发。
如图1至图3所示，本发明提供的多功能浮式干树圆筒型FPSO，包括船体1、贯穿船体1中心处设置的月池5以及安装在船体上的上部组块2，船体1包括：垂荡体11；圆台型过渡段12，圆台型过渡段12安装在垂荡体11上；圆柱形筒体13，圆柱形筒体13安装在圆台型过渡段12上；圆台型过渡段12和圆柱形筒体13形成的整体内分隔有空舱121、原油舱122和压载水舱123，2个空舱121呈对称布置在月池5的外侧，且一部分原油舱122和两个空舱121一起呈环形布置在月池5的外侧，另一部分原油舱122呈环形布置在空舱121的外侧；压载水舱123呈环形布置在原油舱122的外侧，将原油舱122隔离在压载水舱123与空舱121之间，能够对原油舱122进行隔离保护；外飘结构14，外飘结构14安装在圆柱形筒体13的顶部，外飘结构14的顶部设有主甲板15，上部组块2安装在主甲板15上；月池5内设置有张紧式立管6，张紧式立管6用于将位于上部组块2中的干树采油系统(图中未示出)与位于海底的井口(图中未示出)连接起来；所述张紧式立管为钻井立管或生产立管。
需要说明的是，本发明中的所述空舱121内设置有排载系统和用于管线布置和维修检查的通道，排载系统包括排载泵及其管网，空舱121内布置通道可以用于运送人员和货物的走道，便于管线布置和维修检查，从而提高工作效率；本发明的排载系统位于空舱121内，可避免管网长期暴露在海水中所带来的腐蚀等问题；
圆柱形筒体13内布置压载水舱123，通过压载水调配来平衡原油舱122内原油储存输出重量；当执行原油外输作业时，原油舱122内泵出原油，同时，压载水舱123内泵入压载水；当执行原油存储作业时进行反向操作，最终保证平台总体重量不变，实现平台吃水恒定，保证干树采油系统安全作业；通过调整压载水舱123内压载水的重量来适应原油舱122舱容的变化实现圆筒型FPSO的吃水不变，以适应干树采油系统要求。
在上述实施例中，优选地，上部组块2为桁架式结构，上部组块2上用于安装海上钻完井设计、油气处理设备、干树采油系统及连接张紧式立管6。
在上述实施例中，优选地，空舱121内设有排载系统和用于管线布置和维修检查的通道。
在上述实施例中，优选地，圆柱形筒体13内还分隔有柴油舱126、淡水舱125、锚链舱124和污油水舱128；柴油舱126和淡水舱125依次交替设置并呈环形布置在空舱121的外侧；锚链舱124呈环形布置在原油舱122的外侧；污油水舱128呈环形布置在月池5的外侧。
在上述实施例中，优选地，外飘结构14内分隔有饮用水舱127，饮用水舱127呈环形布置在月池5的外侧。
在上述实施例中，优选地，垂荡体11内分隔有压载舱，压载舱内填充有固定压载材料129。
在上述实施例中，优选地，船体1的外侧沿着周向布置有多组锚链，每组锚链包括多根系泊缆3，由此可以实现船体在海上的定位。
在上述实施例中，优选地，外飘结构14的顶部设有挡浪墙16，由此，可以避免甲板上浪对生活楼、工艺设施等的拍击。
在上述实施例中，优选地，上部组块2上设置有外输站4，用于对原油舱122内的原油进行外输。
还需说明的是，圆柱形筒体13直径根据储油量、工艺舱用量和运动性能要求等综合优化确定，一般为80m左右，其通过圆台型过渡段12与底部的垂荡体11连接，船体一般吃水大于40m，降低波浪载荷影响；
垂荡体11内部可选择配备固定压载材料129，固定压载材料可为海水或铁矿砂，降低平台总体重心高度,综合改善平台运动性能与稳性；垂荡体11的外径经过综合优化确定，一般为圆柱形筒体12直径的1.5倍左右，垂荡体11的直径与高度的比大于10；
圆台型过渡段12顶部直径与圆柱形筒体13一致，底部直径为顶部直径1.2倍左右，同时小于垂荡体11的直径；圆台型过渡段12的高度应为垂荡体11高度的1.5倍。
外飘结构14直径可根据上部组块2对面积的要求进行优化确定；外飘结构14可以避免船体上浪，根据上浪情况考虑一定角度的向上倾斜，一般向外倾斜角度在45°左右；外飘结构14为倒置的圆锥筒状，外飘结构14的外径从上至下逐渐减小；外飘结构14的顶部还设有主甲板15，主甲板15为圆形的板体；
月池5的横截面可为方形或圆形，具体尺度可根据干树井口布置进行设置；为了避免张紧式立管6与船体月池5发生碰撞，月池5底部可设置为向下的“喇叭口形状”，开口倾斜角度根据设计确定，一般为10°左右。
另外，本发明的上部组块可与船体在一个场地建造或者不同的场地，而对于上部组块和船体的合拢，一般采用船坞内与船体一起建造合拢或者分块吊装合拢两种方式。针对船坞内合拢，可在船体建造完成后，逐块在船体上叠加建造、合拢，不受浮吊或岸吊能力的限制。针对分块吊装，需采用浮吊或者大型岸吊进行分块整体吊装，船体及上部组块可同时建造，节省建造周期。
本发明还提供一种多功能浮式干树圆筒型FPSO的使用方法，包括如下步骤：
(1)在上部组块内配置钻采设备，将钻井立管的上端与钻井设备连接，钻井立管通过月池到达海底，进行钻井作业；
(2)钻完井作业结束后，将钻井立管替换为生产立管，实现原油开采；平台通过生产立管开采的原油可储存在船体的原油舱中；
(3)原油舱内的原油可通过布置在上部组块上的外输站输送到常规油轮并进行外输。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，包括船体、贯穿所述船体中心处设置的月池以及安装在所述船体上的上部组块，所述船体包括：
垂荡体；
圆台型过渡段，所述圆台型过渡段安装在所述垂荡体上；
圆柱形筒体，所述圆柱形筒体安装在所述圆台型过渡段上；
所述圆台型过渡段和所述圆柱形筒体形成的整体内分隔有空舱、原油舱和压载水舱，所述空舱呈对称布置在所述月池的外侧，且一部分所述原油舱和所述空舱一起呈环形布置在所述月池的外侧，另一部分所述原油舱呈环形布置在所述空舱的外侧；所述压载水舱呈环形布置在所述原油舱的外侧；
外飘结构，所述外飘结构安装在所述圆柱形筒体的顶部，所述外飘结构的顶部设有主甲板，所述上部组块安装在所述主甲板上；
所述月池内设置有张紧式立管，所述张紧式立管用于将位于上部组块中的干树采油系统与位于海底的井口连接起来；所述张紧式立管为钻井立管或生产立管。
2.根据权利要求1所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，所述上部组块为桁架式结构，所述上部组块上用于安装海上油气处理设备、干树采油系统及连接张紧式立管。
3.根据权利要求1所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，所述空舱内设有排载系统和用于管线布置和维修检查的通道。
4.根据权利要求1所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，所述圆柱形筒体内还分隔有柴油舱、淡水舱、锚链舱和污油水舱；
所述柴油舱和所述淡水舱依次交替设置并呈环形布置在所述空舱的外侧；
所述锚链舱呈环形布置在所述原油舱的外侧；
所述污油水舱呈环形布置在所述月池的外侧。
5.根据权利要求1所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，所述外飘结构内分隔有引用水舱，所述引用水舱呈环形布置在所述月池的外侧。
6.根据权利要求1所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，所述垂荡体内分隔有压载舱，所述压载舱内填充有固定压载材料。
7.根据权利要求1所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，所述船体的外侧沿着周向布置有多组锚链，每组锚链包括多根系泊缆。
8.根据权利要求1所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，所述外飘结构的顶部设有挡浪墙。
9.根据权利要求1所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO，其特征在于，所述上部组块上设置有外输站，用于对原油舱内的原油进行外输。
10.一种基于权利要求1至9中任一项所述的多功能浮式干树圆筒型FPSO的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
在上部组块内配置钻采设备，将钻井立管的上端与钻井设备连接，钻井立管通过月池到达海底，进行钻井作业；
钻井作业结束后，将钻井立管替换为生产立管，实现原油开采；平台通过生产立管开采的原油可储存在船体的原油舱中；
原油舱内的原油可通过布置在上部组块上的外输站输送到常规油轮并进行外输。
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- 2023-04-23 CN CN202310440786.8A patent/CN116395094A/zh active Pending
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