專利名稱：一種極深水海洋油氣田工程開發系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種海洋油氣田開發技術，特別是ー種極深水海洋油氣田工程開發系統。
背景技術：
全世界海洋深度3000 6000m占據了海洋面積的絕大部分，達到73. 83%，因此，對于極深水海域海底資源的開發是當代高新技術追求的重要目標。目前，依托傳統的海洋工程裝備與海洋工程技術，人類海洋油氣資源開發的極限水深在3000 3500m之間，且投入的開發成本巨大。此外，由于極深水海域的海況條件惡劣(如暴雨、颶風)等，使得正常的油氣開采作業風險劇增。 基于上述問題的存在，傳統的海洋油氣工程裝備與海洋油氣工程技術在極深水海域環境下(3000 6000m)作業的可行性、安全性和經濟適用性均已無法滿足要求。
發明內容為解決現有海洋油氣工程裝備和技術在極深水海域環境下存在的上述問題，本實用新型要設計ー種極深水海洋油氣田工程開發系統，該系統對海洋深度不敏感，可以極大地提升海洋油氣田開發的作業水深；可以應對極深水海域環境中惡劣海況所帶來的安全性挑戰；可以應對極深水海域水中生產立管系統重量過大的挑戰；可以應對水面浮式生產裝置在極深水海域環境中設計要求過高的挑戰；可以應對極深水海域環境下對采油設備耐高壓的挑戰。為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下—種極深水海洋油氣田工程開發系統，包括海面浮式生產裝置、一級立管支撐浮筒、一級剛性立管、ニ級立管支撐浮筒、ニ級剛性立管、水中采油設備、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カ纜繩和樁基，所述的樁基固定在海床上；所述的ー級立管支撐浮筒位于海面下H/2處，通過張カ纜繩系泊在海床上的樁基上，使一級立管支撐浮筒平穩地停留在水下指定位置；所述的H為作業的海域深度；所述的ー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;所述的ニ級立管支撐浮筒位于海面下Hl處，所述的ニ級剛性立管頂端連接ニ級立管支撐浮筒、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；所述的水中采油設備安裝在ニ級立管支撐浮筒上；所述的上部柔性跨接管的下端與管線中轉裝置相連接、上端連接至海面的浮式生
產裝置。本實用新型所述的ー級剛性立管和ニ級剛性立管上安裝環形浮力裝置。本實用新型工作時，海底的油氣資源通過海底井口裝置、一級剛性立管、一級立管支撐浮筒、ニ級剛性立管、ニ級立管支撐浮筒、水中采油設備、上部柔性跨接管，最終到達海面浮式生產裝置，從而進行海洋油氣資源的開發工作。與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果I、在1500米以上的超深海，采油設備大都安裝在海底，在海底的采油設備要求具有耐高壓、耐低溫的要求，故而對技術要求高、造價高；本實用新型將海底的采油設備安裝在距離海面下Hl處的ニ級立管支撐浮筒上，由于壓カ降低和溫度升高，從而降低了對采油設備的設計要求與技術難度，進而極大地降低建造、安裝與維修成本。2、本實用新型采用兩級水中立管支撐浮筒分級承擔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，同時有效地減少了海面浮式生產裝置支撐的總重量，降低了海面浮式生產裝置的設計要求，極大地降低了投資成本。3、本實用新型的一級立管支撐浮筒通過張カ纜繩系泊在海床上，具有良好穩性。4、本實用新型的ニ級剛性立管具有傳輸物料和穩定ニ級立管支撐浮筒的雙重作用，簡化建造和安裝エ藝。5、將海底的采油設備安裝在距離海面下Hl處的ニ級立管支撐浮筒上，通過柔性跨接管連接海面浮式生產裝置，減小了近海面處載荷與海面浮式生產裝置運動對采油設備的影響，使采油設備對海面浮式生產裝置引起的疲勞不敏感。6、本實用新型在臺風或颶風來襲時，上部柔性跨接管可與水中ニ級立管支撐浮筒迅速斷開，從而形成海面與海中設備的斷開狀態，進而水面浮式生產裝置運行至無臺風區域，具有防臺風或颶風來襲的功能。7、若作業水深H極大時(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急劇增加，一級立管支撐浮筒和ニ級立管支撐浮筒為支撐巨大的水下剛性立管的載荷，浮筒的尺寸會變得很大，建造與安裝成本急劇增加。為此，本實用新型在水下剛性立管上安裝環形浮力裝置，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エ藝與安裝エ藝難度，降低成本。
本實用新型共有附圖4張，其中圖I是本實用新型的整體結構示意圖。圖2是本實用新型的一級立管支撐浮筒的俯視圖。圖3是本實用新型的ニ級立管支撐浮筒的俯視圖。圖4是本實用新型的水中剛性立管安裝環形浮力裝置后的整體結構示意圖。圖中2、桁架結構，5、環形浮力裝置，7、張カ纜繩，8，樁基，9、井口頭，10、一級立管支撐浮筒，11、中央柱結構，12、懸臂浮筒，15、一級剛性立管，16、海面，17、海床，19、采油設備，20、ニ級立管支撐浮筒，21、管線中轉裝置，25、ニ級剛性立管，27、上部柔性跨接管，28、海底井口裝置，30、海面浮式生產裝置。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行進一歩地描述。[0030]如圖I所示，ー種超深海洋油氣工程開發系統，主要包括海面浮式生產裝置30、一級立管支撐浮筒10、一級剛性立管15、ニ級立管支撐浮筒20、ニ級剛性立管25、水中采油設備19、上部柔性跨接管27、張カ系泊裝置以及海底井口裝置28。為便于說明本實用新型的具體實施方式
，假設作業的海域深度(H大于3000m)。所述的ー級立管支撐浮筒10位于海面下H/2處，通過張カ纜繩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平穩地定位于水下指定位置H/2處。所述的ー級立管支撐浮筒10上部有三個井ロ頭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用來引導ー級剛性立管15通過ー級立管支撐浮筒10并與海底的井口裝置28連接所述的ー級剛性立管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，從而ー級剛性立管15的載荷由海床17和一級立管支撐浮筒10共同承擔。所述的ニ級立管支撐浮筒20位于海面下Hl處，使得ニ級立管支撐浮筒20幾乎不受近海面處的風、浪、流影響，有很好的在位性能。所述的ニ級剛性立管25頂端連接ニ級立管支撐浮筒20，底端與一級立管支撐浮筒10的上部連接。如此，ニ級剛性立管25的載荷主要由ニ級立管支撐浮筒20承擔，同時一級立管支撐浮筒10為ニ級剛性立管25和ニ級立管支撐浮筒20提供支撐的基礎平臺。如圖3所示，水中采油設備19 (主要為采油樹及相關的輸油管線裝置)安裝在ニ級立管支撐浮筒20上，水中采油設備19的輸油管線裝置集中匯接到管線中轉裝置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上的采油設備19安裝在位于海面下Hl處的ニ級立管支撐浮筒20上，降低了在極深水海域對采油設備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的下端與ニ級立管支撐浮筒20上部的管線中轉裝置21相連接，另一端連接位于海面16的浮式生產裝置30。由此，海底的油氣資源通過海底井口裝置28、一級剛性立管15、一級立管支撐浮筒10、ニ級剛性立管25、ニ級立管支撐浮筒20、水中采油設備19和上部柔性跨接管27，最終到達海面浮式生產裝置30，從而進行海洋油氣資源的開發工作。特別地，如圖2所示的一級立管支撐浮筒10采用中央柱結構11和三根矩形截面浮筒12的組合結構形式，三根矩形截面浮筒12位于中央柱結構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構2，使得一級立管支撐浮筒10在水中滿足設計浮力的情況下，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的建造エ藝難度，降低生產成本。如圖4所示，若作業水深H極大時(一般大于6000m)，可在一級剛性立管15和ニ級剛性立管25上安裝環形浮力裝置5，減小一級剛性立管15和ニ級剛性立管25在水中的重量，從而減少ー級立管支撐浮筒10和ニ級立管支撐浮筒20所承擔地水中一級剛性立管15和ニ級剛性立管25載荷，以降低一級立管支撐浮筒10和ニ級立管支撐浮筒20的尺寸和重量，從而簡化一級立管支撐浮筒10和ニ級立管支撐浮筒20的建造エ藝與安裝エ藝難度，降低成本。當在極深水海域作業遇到極端惡劣海況(如臺風或颶風來襲)等緊急情況時，上部柔性跨接管27可與ニ級立管支撐浮筒20上的管線中轉裝置21迅速斷開，從而形成海面與海中設備的斷開狀態，進而海面浮式生產裝置30迅速避險，以避免開發油田由于遭遇緊 急情況而引發的人員傷亡及財產損失。
權利要求1.一種極深水海洋油氣田工程開發系統，其特征在干包括海面浮式生產裝置(30)、一級立管支撐浮筒(10)、一級剛性立管(15)、ニ級立管支撐浮筒(20)、ニ級剛性立管(25)、水中采油設備(19)、上部柔性跨接管(27)、張カ系泊裝置以及海底井口裝置(28);所述的張カ系泊裝置包括張カ纜繩(7)和樁基(8)，所述的樁基(8)固定在海床(17)上； 所述的ー級立管支撐浮筒(10)位于海面(16)下H/2處，通過張カ纜繩(7)系泊在海床(17)上的樁基(8)上，使一級立管支撐浮筒(10)平穩地停留在水下指定位置；所述的H為作業的海域深度； 所述的ー級剛性立管(15)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； 所述的ニ級立管支撐浮筒(20)位于海面(16)下Hl處，所述的ニ級剛性立管(25)頂端連接ニ級立管支撐浮筒(20)、底端與一級立管支撐浮筒(10)的上部連接；所述的Hl為.200到350m水深； 所述的水中采油設備(19)安裝在ニ級立管支撐浮筒(20)上； 所述的上部柔性跨接管(27)的下端與管線中轉裝置(21)相連接、上端連接至海面(16)的浮式生產裝置。
2.根據權利要求I所述的ー種極深水海洋油氣田工程開發系統，其特征在于所述的一級剛性立管(15)和ニ級剛性立管(25)上安裝環形浮力裝置(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種極深水海洋油氣田工程開發系統，包括海面浮式生產裝置、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。本實用新型將海底的采油設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備的設計要求與技術難度，進而極大地降低建造、安裝與維修成本。本實用新型采用兩級立管支撐浮筒分級承擔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，同時有效地減少了海面浮式生產裝置支撐的總重量，降低了海面浮式生產裝置的設計要求。
文檔編號B63B35/44GK202389573SQ20112055148
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月24日 優先權日2011年12月24日
發明者劉剛, 張崎, 李紅霞, 甄興偉, 黃一 申請人:大連理工大學