[發明專利]一種超深水浮筒式海洋油氣開發系統

有效

• 申請號: 201310206917.2
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103244080A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 朱建;竇培林;施興華;孔令海
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/017
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本發明涉及一種海洋油氣田開發系統，特別是一種適合超深水海洋油氣田的開發，屬于深海油氣開發領域。

背景技術

目前，世界已探明的海洋石油儲量80%以上都集中在水深500m之內，然而世界海洋面積的70%以上都是3000m～6000m之間的，大量的海域面積還有待探明。此外，除世界少數海域，大部分地區的近海油氣資源已經日漸枯竭，向深海發展已經成為必然趨勢。

利用現有的海洋工程裝備和深海油氣開發技術，人類油氣資源開發的極限水深在3000m～3500m之間，并且投入的開發成本巨大。另外，由于超深水海域環境條件惡劣（如臺風、海嘯、地震等），導致油氣開采活動風險和成本劇增。隨著向更深海域油氣資源開采步伐的邁進，現有的裝備和技術遇到如下瓶頸：

1、由于超深水海域海面風、浪、流環境條件惡劣，加上現有的浮式結構物水線面面積和受風面積過大，導致浮體運動響應巨大、作業人員舒適感較差、對系泊系統或動力定位系統提出更高的要求。

2、隨著水深的不斷增加，系泊系統的系纜長度和重量也急劇增加，其作用于浮式結構物上的向下拖拽力也越來越大，對浮式結構物的可變載荷提出更高的要求。

3、隨著浮式結構物運動響應的急劇增大，系纜動張力隨之增加。如果將聚合材料應用于系泊系統中，由于其材料和力學性能非常復雜，從而導致在動張力和疲勞分析時，不得不采用較大的安全系數。

4、現有海上浮式結構物上油水置換模塊儲油罐內外壓差大，需考慮結構整體耐壓問題，對結構強度要求高，且模塊造價隨水深增加不斷升高。

5、現有技術要求防噴器等采油設備安裝在海底，在海底的采油設備要求具有耐高壓、耐低溫的特點，所以對技術要求高、造價高。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明提出一種適用于超深水海洋油氣開發系統，達到有益效果，并且經濟、可靠。

為實現上述發明目的，本發明的超深水浮筒式海洋油氣開發系統可采用如下技術方案：

一種超深水浮筒式海洋油氣開發系統，包括海上外輸浮筒、穿梭油輪、海中浮筒及系泊立管系統，所述外輸浮筒包括空氣壓縮機、管纜控制絞車和絞車；所述系泊立管系統包括系泊系統和立管；所述系泊系統包括海中浮筒上面的系纜和海中浮筒下面的張力腿；所述系纜上端與外輸浮筒上的絞車連接，系纜下端與海中浮筒的上部連接；所述張力腿上端與海中浮筒的下部連接，張力腿下端與海床上的錨連接，并且系纜和張力腿上都設有用電線連接到海中浮筒的控制模塊的拉力傳感器；所述立管包括上部隔水管和下部回接管；所述隔水管上端與外輸浮筒相連，隔水管下端與安裝在海中浮筒井口頭上的防噴器相連；所述回接管上端通過海中浮筒浮體的隔水管通道與安裝在海中浮筒的井口頭相連，回接管下端與海床的水下井口裝置連接。

作為優選，系纜和張力腿采用重量小、造價低的聚酯纖維材料，系纜部分系泊形式為張緊式，張力腿系泊形式為張力腿式。

作為優選，所述拉力傳感器通過電線將張力值傳回海中浮筒的控制模塊，與預設規定值作比較，當超出張力設定范圍，利用浮力調節裝置，調節海中浮筒的浮力，控制系纜和張力腿的張力。

作為優選，還包括浮力調節裝置，所述浮力調節裝置包括空氣壓縮機、管纜、進氣閥、排氣閥、拉力傳感器和灌/排水閥；所述空氣壓縮機安裝在海上外輸浮筒上，空氣壓縮機通過管纜將氣體送至海中浮筒內，來調節海中浮筒在海中的浮力大小。

有益效果：與現有技術相比，本發明有如下優點：

1、本發明與浮式生產儲油系統相比外輸浮筒沒有儲油的作用，體積小，所受風浪流的作用力遠小于龐大的浮式生產儲油系統，在百年一遇的極限海況下，不必避風撤離，甚至在儲油能力足夠的前提下，不必關井停產；再加上將儲油設備放在離海平面200m～300m的地方，此處沒有風的作用，浪和流也幾乎為零，最大限度的降低了風、浪、流等環境因素帶來的影響。

2、本發明中的浮力調節裝置及海中浮筒上的控制模塊，當拉力傳感器檢測到系纜和張力腿的張力超過預設范圍，控制模塊發出信號，調整海中浮筒浮力大小，從而將系纜和張力腿張力控制在合理的、緩慢變化的范圍之內，避免了張力急劇增加或疲勞損傷等情況的發生，最大程度上降低了纖維系纜復雜的材料和力學性能對系泊系統帶來的不利影響，所以系纜可以采用重量小、造價低的聚酯纖維。