專利名稱：一種極深水海洋油氣田工程開發(fā)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海洋油氣田開發(fā)技術(shù)，特別是一種極深水海洋油氣田工程開發(fā)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全世界海洋深度3000 6000m占據(jù)了海洋面積的絕大部分，達(dá)到73. 83%，因此， 對于極深水海域海底資源的開發(fā)是當(dāng)代高新技術(shù)追求的重要目標(biāo)。目前，依托傳統(tǒng)的海洋工程裝備與海洋工程技術(shù)，人類海洋油氣資源開發(fā)的極限水深在3000 3500m之間，且投入的開發(fā)成本巨大。此外，由于極深水海域的海況條件惡劣(如暴雨、颶風(fēng))等，使得正常的油氣開采作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)劇增?；谏鲜鰡栴}的存在，傳統(tǒng)的海洋油氣工程裝備與海洋油氣工程技術(shù)在極深水海域環(huán)境下(3000 6000m)作業(yè)的可行性、安全性和經(jīng)濟(jì)適用性均已無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有海洋油氣工程裝備和技術(shù)在極深水海域環(huán)境下存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種極深水海洋油氣田工程開發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對海洋深度不敏感，可以極大地提升海洋油氣田開發(fā)的作業(yè)水深；可以應(yīng)對極深水海域環(huán)境中惡劣海況所帶來的安全性挑戰(zhàn)；可以應(yīng)對極深水海域水中生產(chǎn)立管系統(tǒng)重量過大的挑戰(zhàn)；可以應(yīng)對水面浮式生產(chǎn)裝置在極深水海域環(huán)境中設(shè)計(jì)要求過高的挑戰(zhàn)；可以應(yīng)對極深水海域環(huán)境下對采油設(shè)備耐高壓的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種極深水海洋油氣田工程開發(fā)系統(tǒng)，包括海面浮式生產(chǎn)裝置、一級立管支撐浮筒、一級剛性立管、二級立管支撐浮筒、二級剛性立管、水中采油設(shè)備、上部柔性跨接管、張力系泊裝置以及海底井口裝置；所述的張力系泊裝置包括張力纜繩和樁基，所述的樁基固定在海床上；所述的一級立管支撐浮筒位于海面下H/2處，通過張力纜繩系泊在海床上的樁基上，使一級立管支撐浮筒平穩(wěn)地停留在水下指定位置；所述的H為作業(yè)的海域深度；所述的一級剛性立管的頂端連接一級立管支撐浮筒、其底端與海底井口裝置連接；所述的二級立管支撐浮筒位于海面下Hl處，所述的二級剛性立管頂端連接二級立管支撐浮筒、底端與一級立管支撐浮筒的上部連接；所述的Hl為200到350m水深；所述的水中采油設(shè)備安裝在二級立管支撐浮筒上；所述的上部柔性跨接管的下端與管線中轉(zhuǎn)裝置相連接、上端連接至海面的浮式生
產(chǎn)裝置。本發(fā)明所述的一級剛性立管和二級剛性立管上安裝環(huán)形浮力裝置。本發(fā)明工作時(shí)，海底的油氣資源通過海底井口裝置、一級剛性立管、一級立管支撐
3浮筒、二級剛性立管、二級立管支撐浮筒、水中采油設(shè)備、上部柔性跨接管，最終到達(dá)海面浮式生產(chǎn)裝置，從而進(jìn)行海洋油氣資源的開發(fā)工作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、在1500米以上的超深海，采油設(shè)備大都安裝在海底，在海底的采油設(shè)備要求具有耐高壓、耐低溫的要求，故而對技術(shù)要求高、造價(jià)高；本發(fā)明將海底的采油設(shè)備安裝在距離海面下Hl處的二級立管支撐浮筒上，由于壓力降低和溫度升高，從而降低了對采油設(shè)備的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)難度，進(jìn)而極大地降低建造、安裝與維修成本。2、本發(fā)明采用兩級水中立管支撐浮筒分級承擔(dān)水中剛性立管的載荷，避免了單一水中立管支撐浮筒的尺寸過大，同時(shí)有效地減少了海面浮式生產(chǎn)裝置支撐的總重量，降低了海面浮式生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)要求，極大地降低了投資成本。3、本發(fā)明的一級立管支撐浮筒通過張力纜繩系泊在海床上，具有良好穩(wěn)性。4、本發(fā)明的二級剛性立管具有傳輸物料和穩(wěn)定二級立管支撐浮筒的雙重作用，簡化建造和安裝工藝。5、本發(fā)明裝置位于海面下Hl處，通過柔性跨接管連接海面浮式生產(chǎn)裝置，減小了近海面處載荷與海面浮式生產(chǎn)裝置運(yùn)動(dòng)對本發(fā)明裝置的影響，使其對此引起的疲勞不敏感。6、本發(fā)明在臺風(fēng)或颶風(fēng)來襲時(shí)，上部柔性跨接管可與水中二級立管支撐浮筒迅速斷開，從而形成海面與海中設(shè)備的斷開狀態(tài)，進(jìn)而水面浮式生產(chǎn)裝置運(yùn)行至無臺風(fēng)區(qū)域，具有防臺風(fēng)或颶風(fēng)來襲的功能。7、若作業(yè)水深H極大時(shí)(一般大于6000m)，由于極深水海域巨大水深、低溫和高壓的影響，水下剛性立管的重量會(huì)急劇增加，一級立管支撐浮筒和二級立管支撐浮筒為支撐巨大的水下剛性立管的載荷，浮筒的尺寸會(huì)變得很大，建造與安裝成本急劇增加。為此，本發(fā)明在水下剛性立管上安裝環(huán)形浮力裝置，減小剛性立管在水中的承重，從而減少浮筒所需承受的下部立管載荷，降低浮筒的尺寸和重量，從而簡化浮筒的建造工藝與安裝工藝難度，降低成本。


本發(fā)明共有附圖4張，其中圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的一級立管支撐浮筒的俯視圖。圖3是本發(fā)明的二級立管支撐浮筒的俯視圖。圖4是本發(fā)明的水中剛性立管安裝環(huán)形浮力裝置后的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中2、桁架結(jié)構(gòu)，5、環(huán)形浮力裝置，7、張力纜繩，8，樁基，9、井口頭，10、一級立管支撐浮筒，11、中央柱結(jié)構(gòu)，12、懸臂浮筒，15、一級剛性立管，16、海面，17、海床，19、采油設(shè)備，20、二級立管支撐浮筒，21、管線中轉(zhuǎn)裝置，25、二級剛性立管，27、上部柔性跨接管，28、 海底井口裝置，30、海面浮式生產(chǎn)裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。
如圖1所示，一種超深海洋油氣工程開發(fā)系統(tǒng)，主要包括海面浮式生產(chǎn)裝置30、一級立管支撐浮筒10、一級剛性立管15、二級立管支撐浮筒20、二級剛性立管25、水中采油設(shè)備19、上部柔性跨接管27、張力系泊裝置以及海底井口裝置觀。為便于說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，假設(shè)作業(yè)的海域深度為H(H大于3000m)。所述的一級立管支撐浮筒10位于海面下H/2處，通過張力纜繩7固定在位于海床 17的樁基8上，以使得一級立管支撐浮筒10平穩(wěn)地定位于水下指定位置H/2處。所述的一級立管支撐浮筒10上部有三個(gè)井口頭9 (井口頭9下部為貫穿一級立管支撐浮筒10的通道，圖中未展示)，井口頭9用來引導(dǎo)一級剛性立管15通過一級立管支撐浮筒10并與海底的井口裝置觀連接所述的一級剛性立管15的頂端連接一級立管支撐浮筒10，底端與海底井口裝置 28連接，從而一級剛性立管15的載荷由海床17和一級立管支撐浮筒10共同承擔(dān)。所述的二級立管支撐浮筒20位于海面下Hl處，使得二級立管支撐浮筒20幾乎不受近海面處的風(fēng)、浪、流影響，有很好的在位性能。所述的二級剛性立管25頂端連接二級立管支撐浮筒20，底端與一級立管支撐浮筒10的上部連接。如此，二級剛性立管25的載荷主要由二級立管支撐浮筒20承擔(dān)，同時(shí)一級立管支撐浮筒10為二級剛性立管25和二級立管支撐浮筒20提供支撐的基礎(chǔ)平臺。如圖3所示，水中采油設(shè)備19 (主要為采油樹及相關(guān)的輸油管線裝置)安裝在二級立管支撐浮筒20上，水中采油設(shè)備19的輸油管線裝置集中匯接到管線中轉(zhuǎn)裝置21上 (為圖示清楚，輸油管線在圖中未展示)。如此，將原本安裝在海床17上的采油設(shè)備19安裝在位于海面下Hl處的二級立管支撐浮筒20上，降低了在極深水海域?qū)Σ捎驮O(shè)備19的性能要求，安裝、維修方便，極大地降低了成本。所述的上部柔性跨接管27的下端與二級立管支撐浮筒20上部的管線中轉(zhuǎn)裝置21 相連接，另一端連接位于海面16的浮式生產(chǎn)裝置30。由此，海底的油氣資源通過海底井口裝置觀、一級剛性立管15、一級立管支撐浮筒10、二級剛性立管25、二級立管支撐浮筒20、水中采油設(shè)備19和上部柔性跨接管27，最終到達(dá)海面浮式生產(chǎn)裝置30，從而進(jìn)行海洋油氣資源的開發(fā)工作。特別地，如圖2所示的一級立管支撐浮筒10采用中央柱結(jié)構(gòu)11和三根矩形截面浮筒12的組合結(jié)構(gòu)形式，三根矩形截面浮筒12位于中央柱結(jié)構(gòu)11邊緣，在平面上的夾角為120°，形成輻射狀。矩形截面浮筒12的末端采用中性浮力的桁架結(jié)構(gòu)2，使得一級立管支撐浮筒10在水中滿足設(shè)計(jì)浮力的情況下，來降低一級立管支撐浮筒10的重量，從而簡化一級立管支撐浮筒10的建造工藝難度，降低生產(chǎn)成本。如圖4所示，若作業(yè)水深H極大時(shí)(一般大于6000m)，可在一級剛性立管15和二級剛性立管25上安裝環(huán)形浮力裝置5，減小一級剛性立管15和二級剛性立管25在水中的重量，從而減少一級立管支撐浮筒10和二級立管支撐浮筒20所承擔(dān)地水中一級剛性立管 15和二級剛性立管25載荷，以降低一級立管支撐浮筒10和二級立管支撐浮筒20的尺寸和重量，從而簡化一級立管支撐浮筒10和二級立管支撐浮筒20的建造工藝與安裝工藝難度， 降低成本。當(dāng)在極深水海域作業(yè)遇到極端惡劣海況(如臺風(fēng)或颶風(fēng)來襲)等緊急情況時(shí)，上部柔性跨接管27可與二級立管支撐浮筒20上的管線中轉(zhuǎn)裝置21迅速斷開，從而形成海面與海中設(shè)備的斷開狀態(tài)，進(jìn)而海面浮式生產(chǎn)裝置30迅速避險(xiǎn)，以避免開發(fā)油田由于遭遇緊急情況而引發(fā)的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。
權(quán)利要求
1.一種極深水海洋油氣田工程開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于包括海面浮式生產(chǎn)裝置(30)、 一級立管支撐浮筒(10)、一級剛性立管(1 、二級立管支撐浮筒00)、二級剛性立管05)、 水中采油設(shè)備(19)、上部柔性跨接管(27)、張力系泊裝置以及海底井口裝置08)；所述的張力系泊裝置包括張力纜繩(7)和樁基(8)，所述的樁基(8)固定在海床(17)上；所述的一級立管支撐浮筒(10)位于海面(16)下H/2處，通過張力纜繩(7)系泊在海床(17)上的樁基(8)上，使一級立管支撐浮筒(10)平穩(wěn)地停留在水下指定位置；所述的H 為作業(yè)的海域深度；所述的一級剛性立管(1 的頂端連接一級立管支撐浮筒(10)、其底端與海底井口裝置(28)連接；所述的二級立管支撐浮筒OO)位于海面(16)下Hl處，所述的二級剛性立管05)頂端連接二級立管支撐浮筒OO)、底端與一級立管支撐浮筒(10)的上部連接；所述的Hl為 200到350m水深；所述的水中采油設(shè)備(19)安裝在二級立管支撐浮筒OO)上；所述的上部柔性跨接管(XT)的下端與管線中轉(zhuǎn)裝置相連接、上端連接至海面 (16)的浮式生產(chǎn)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種極深水海洋油氣田工程開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述的一級剛性立管(1 和二級剛性立管0 上安裝環(huán)形浮力裝置(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種極深水海洋油氣田工程開發(fā)系統(tǒng)，包括海面浮式生產(chǎn)裝置、一級立管支撐浮筒、一級剛性立管、二級立管支撐浮筒、二級剛性立管、水中采油設(shè)備、上部柔性跨接管、張力系泊裝置以及海底井口裝置；所述的張力系泊裝置包括張力纜繩和樁基。本發(fā)明將海底的采油設(shè)備安裝在距離海面下200-350m處的二級立管支撐浮筒上，由于壓力降低和溫度升高，從而降低了對采油設(shè)備的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)難度，進(jìn)而極大地降低建造、安裝與維修成本。本發(fā)明采用兩級立管支撐浮筒分級承擔(dān)水中剛性立管的載荷，避免了單一立管支撐浮筒的尺寸過大，同時(shí)有效地減少了海面浮式生產(chǎn)裝置支撐的總重量，降低了海面浮式生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)要求。
文檔編號B63B35/44GK102514692SQ20111044188
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月24日
發(fā)明者劉剛, 張崎, 李紅霞, 甄興偉, 黃一 申請人:大連理工大學(xué)