深水水下储油石油生产装置.pdf

本发明涉及一种深水水下储油石油生产装置，整套系统包含水下井口模块、水下处理模块、油水置换水下储油模块、深水立管、系索或动力定位装置、浮筒、穿梭油轮；水下井口模块、水下处理模块、油水置换水下储油模块均位于海底并串接在一起；小型浮筒浮在水面上，用系索系泊定位或用动力定位装置定位，深水立管一端与水下储油模块连接，另一端与浮筒相连；穿梭油轮在装油时系泊在浮筒上。本发明在深海海可代替浮式生产系统进行海上石油开发，可基本避免浮式生产系统所受冰力、风浪力等，并可在很大程度上避免避风停产。

1、  深水水下储油石油生产装置，包括水下井口模块(1)、水下处理模块(2)、油水置换水下储油模块(3)、深水立管(4)、浮筒(6)、穿梭油轮(7)；其特征是水下井口模块(1)、水下处理模块(2)、油水置换水下储油模块(3)均位于海底并通过管路串接在一起，浮筒(6)浮在水面上；深水立管(4)一端与油水置换水下储油模块(3)连接，另一端与浮筒(6)相连；穿梭油轮(7)在装油时系泊在浮筒(6)上。

2、  权利要求1所述深水水下储油石油生产装置，其特征是浮筒(6)采用系索(5)系泊在海底或与海底相连的其它结构物上。

3、  权利要求1所述深水水下储油石油生产装置，其特征是浮筒(6)采用动力定位装置(8)定位。

4、  权利要求1所述油水置换水下储油模块(3)，其特征是包含一个用于深水油田的容量不低于10000方水下油水置换储罐。

5、  权利要求1所述油水置换水下储油模块(3)，其特征是包含用于深水油田的一组通过管路连接在一起的多个水下油水置换储罐，罐组总容量不低于10000方。

深水水下储油石油生产装置
技术领域：
本发明属于海洋工程领域，开发一种用于深水的水下储油石油生产装置。
技术背景：
深海石油开发中传统的储油生产系统主要有浮式生产系统、半潜式生产平台，都属于浮式储油生产模式。浮式生产模式在国际上已经可以视为成熟技术，具有许多优越性，但由于受到海上风浪的巨大作用力，无论是海上结构还是其系索系统造价高昂，而且随着水深的增加，技术难度越来越高，设施造价急剧升高。在深海油田海底，风浪作用几乎可以忽略不计，在解决水下高压条件下油气初级处理问题的前提下，水下集输模式不失为一条有效途径。水下储油技术在适用重力式平台、自升式平台的海域(水深一般在150m以内)有成功应用的先例，主要有重力式平台水下储油和油水置换水下储油两种方式，但在深海未见报道。本单位申报的“水下石油生产保障系统”(200520083519.7)也采用水下储油，其生产模式仅适用于浅海。
发明内容：
本发明所指深海是指因水深过大难以应用固定式导管架平台的而通常选择浮式装置进行油气钻采的区域。
本发明的目的是开发一种深水水下储油石油生产装置，可代替浮式储油生产系统进行深海石油开发。
本发明所述深水水下储油石油生产装置，整套系统包含水下井口模块、水下处理模块、油水置换水下储油模块、深水立管、系索或动力定位装置、浮筒、穿梭油轮；
本发明的特征是所述深水水下储油石油生产装置的水下井口模块、水下处理模块、油水置换水下储油模块均位于海底并串接在一起；小型浮筒浮在水面上，用系索系泊定位或用动力定位装置定位，深水立管一端与水下储油模块连接，另一端与浮筒相连；穿梭油轮在装油时系泊在浮筒上，水下储油模块向通过深水立管及水面以上管路向穿梭油轮倒油；浮筒主要作用是穿梭油轮系泊。
本发明具有如下优点：
(1)本发明与浮式储油生产系统相比，水下储油可基本避免冰力、风浪力作用，储油模块结构强度要求低，同时具备可移动的优点。
(2)油水置换水下储油储罐内外压差小，不必考虑整体耐压问题，结构强度要求低，系统造价不会随水深增加急剧升高。
(3)本发明浮筒没有储油作用，所受风浪力等作用远小于庞大的浮式储油系统，不必避风撤离，在储油能力足够的前提下不必关井停产。
(4)本发明水面以上部分小，系泊系统可以采用简单系索或功率较小的动力定位，无需采用昂贵的转塔系泊系统，造价可大幅降低。
(5)本发明油水置换水下储油模块内一直充满液体，可以避免水上储油普遍存在的“油气呼吸”损失，降低了大气污染，降低了燃爆风险。
附图说明：
图1为深水水下储油石油生产装置(系索式)示意图
图2为深水水下储油石油生产装置(动力定位式)示意图
1、水下井口模块    2、水下处理模块    3、油水置换水下储油模块
4、深水立管        5、系索            6、浮筒    7、穿梭油轮
8、动力定位装置
具体实施方式：
现结合说明书附图1和2，对本发明作进一步描述：
深水水下储油石油生产装置，整套系统包含水下井口模块1、水下处理模块2、油水置换水下储油模块3、深水立管4、系索5或动力定位装置8、浮筒6、穿梭油轮7；水下井口模块1、水下处理模块2、油水置换水下储油模块3均位于海底并串接在一起；浮筒6浮在水面上，用系索5或动力定位装置8定位，深水立管4一端与水下储油模块3连接，另一端与浮筒6相连；穿梭油轮7在装油时系泊在浮筒6上。
考虑到造价和技术问题，当水深大于1500m时，目前海洋工程领域一般不再应用系索定位大型浮体。基于同样原因本发明中，由于浮筒较小，在水深大于500m时，推荐采用动力定位方式。
考虑到应用领域，储油模块的容量应不低于10000方。
各模块分别制造完成后，在浮吊等工程船舶和水下机器人辅助下完成现场安装。除油水置换水下储油模块3外，其它模块安装已有成熟工艺。
油水置换水下储油模块3由于体积大、重量大，海上安装方法推荐如下：安装油水置换水下储油模块3最好有2艘驳船，每艘驳船上设有2台绞车和1台高压充气泵。油水置换水下储油模块3上设有通海阀、吊耳和充气管路，自身具备足够浮力。拖航至预定位置后，将绞车钢丝绳连接到储油模块3的吊耳上，打开通海阀，储油模块3进水下沉，储油模块3完全入水时，浮力与重力基本平衡，控制绞车下放速度，使储油模块3平稳下放。在下沉过程中，水压力不断增加使储油模块3内的空气被压缩，浮力减少。如果绞车拉升能力足够，没有必要充气排水，否则应逐渐充气排水，以补偿浮力。
考虑到大型水下结构安装设备的限制，可以考虑用多个水下油罐组成水下储油罐组。
在正常生产状态，水下井口模块1生产的流体进入水下处理模块2进行水下分离，分离出的原油输入油水置换水下储油模块3储存，分离出的水经过回注管汇回注或达标排海，分理出的气经深海立管4(或另设管路)输送到浮筒6上燃烧。油水置换水下储油模块3中的原油，经深海立管4输送到海面上，装运到穿梭油轮7上拉走。穿梭油轮装油时系泊在浮筒6上。