本实用新型属于船舶与海洋工程技术领域，具体的说，是涉及一种浮式生产储油设施。
背景技术：
浮式生产储油设施(FPSO)是海洋油气开发的一种主要装备，集生产、储存、卸油功能于一体。常规FPSO吨位较大，整体配置高，不适合小型或边际油田，没有推进系统，采用单点系泊1或多点系泊2方式长期定位于某一海域作业。常规FPSO都需要拖轮辅助拖航至目标海域，并且在工程船的辅助下才能实现海上安装，工序复杂，需要协调众多资源。单点系泊1技术由少数几个国际公司垄断，采购成本高，供货周期长，维修改造不可控因素较多，海上安装费用高。多点系泊2技术中系泊缆可由国内供货，但缆绳连接件、导缆器、止链器等关键部件国内技术还不成熟，仍需要进口，采购成本和海上安装费比较高。单点系泊1系统相关的投资成本可达整个FPSO项目的三分之一左右。对于储量较小、产量较低、生产年限较短的较浅水深边际油田开发，可采用自升式平台，而对于水深大于100米的边际油田开发，或者对于深水油田开发前期的试采作业，传统单点系泊1或多点系泊2定位的FPSO投资成本高，部署周期长，经济效益差。油田井口一般1-3年就需要维修，通常都是租用钻井船定位于井口上方进行修井作业，甚至需要FPSO移位，影响油田生产，钻井船租期难以掌握，修井费用高。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种兼具修井功能的动力定位型浮式生产储油设施，不再配备单点或多点系泊系统，而采用动力定位系统自行定位，节省系泊系统及安装或回接相关成本，降低设施的工程投资；具有自航能力，无复杂的锚泊系统，移位方便，较易在不同油田上转换部署；作业水深不受限制，使用范围广；配备简易修井模块，可以不停产修井，减少修井作业成本；配备模块化工艺生产模块，可根据不同油田的生产要求灵活调整。
本实用新型通过以下的技术方案予以实现：
一种兼具修井功能的动力定位型浮式生产储油设施，包括船形浮体，所述船形浮体具有双层外壳(3)和双层底板(4)，所述船形浮体采用流线型直立艏(29)，所述船形浮体的船首设置生活楼(22)和直升机平台(221)，所述生活楼(22)顶部设置驾驶室，所述直升机平台(221)安装于生活楼(22)顶部并伸出船首；所述船形浮体船尾靠近货油区的位置设置机舱(6)，所述机舱(6)内部在主甲板以下设置六台主发电机组(7)；所述船形浮体的船尾设置火炬塔(15)，所述火炬塔(15)位于远离所述机舱(6)进风口的舷侧；
该动力定位型浮式生产储油设施配置有DP2动力定位系统或DP3动力定位系统；所述船形浮体设置有六台推进器(5)，分别为1号推进器(5)、2号推进器(5)、3号推进器(5)、4号推进器(5)、5号推进器(5)、6号推进器(5)，其中1号推进器(5)和2号推进器(5)设置于所述船形浮体的船首，其中5号推进器(5)和6号推进器(5)设置于所述船形浮体的船尾，且5号推进器(5)和6号推进器(5)为左右舷对称布置，其中3号推进器(5)和4号推进器(5)采用可伸缩全回转推进器，3号推进器(5)和4号推进器(5)分别在货油区外中纵剖面上靠近于船中的船首船尾布置；
所述船形浮体的舷侧设置有管汇平台(23)，所述管汇平台(23)用于安装来自井口的海管海缆；
所述船形浮体的船中开设有用于下隔水套管或水下防喷器的月池(12)，所述月池(12)上方设置有模块化浮式修井系统(10)。
其中，该动力定位型浮式生产储油设施的货油装载量为5万吨以下。
其中，当动力定位型浮式生产储油设施配置DP2动力定位系统时，所述机舱(6)设置为一个；
动力定位型浮式生产储油设施的主电站的主配电板设置为三段汇流排，每段汇流排由两台所述主发电机组(7)供电，并分配给船首和船尾的各一台推进器(5)，其中3号推进器(5)和4号推进器(5)连接于同一段汇流排；
或者，动力定位型浮式生产储油设施的主电站的主配电板设置为六段汇流排，每段汇流排由一台所述主发电机组(7)供电，并分配给一台推进器(5)。
其中，当动力定位型浮式生产储油设施配置DP3动力定位系统时，所述机舱(6)设置为三个，三个所述机舱(6)之间由A60防火分隔舱壁(61)连接；
动力定位型浮式生产储油设施的主电站的主配电板设置为三段汇流排，每段汇流排由两台所述主发电机组(7)供电，并分配给船首和船尾的各一台推进器(5)，其中3号推进器(5)和4号推进器(5)连接于同一段汇流排。
其中，当海况较好时，启动3号推进器(5)和4号推进器(5)，3号推进器(5)和4号推进器(5)中一台为主推、另一台处于低负荷运行或热备用状态；
当海况较为恶劣时，启动船首和船尾的各两台推进器(5)，四台推进器(5)中的二至三台为主推，一至二台处于低负荷运行或热备用状态；
当遇到极端海况时，启动六台推进器(5)，六台推进器(5)中的四至五台为主推，一至二台处于低负荷运行或热备用状态。
其中，所述海管海缆包括立管(241)、电缆(242)、脐带缆(243)中的至少一种。
其中，所述管汇平台(23)采用固定首向式，所述管汇平台(23)与所述船形浮体刚性连接，所述海管海缆通过快速连接解脱装置固定于所述管汇平台(23)。
其中，所述管汇平台(23)采用回转式，所述管汇平台(23)上设置有转塔机构(27)和滑环(28)，所述海管海缆安装于浮筒(26)，所述浮筒(26)通过快速连接解脱装置固定于所述管汇平台(23)。
其中，所述模块化浮式修井系统(10)通过设置于所述船形浮体上的所述大型吊机(14)实现修井设备的自安装。
其中，所述机舱(6)顶部的主甲板上设置配电变压系统(19)，所述机舱(6)顶部的工艺甲板上设置中控系统(16)、应急发电系统(17)、不间断电源(18)。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的兼具修井功能的动力定位型浮式生产储油设施，不再配备单点或多点系泊系统，而采用动力定位系统，降低项目投资，缩短项目周期；通过优化型线和布置，获得良好的耐波性和阻力(流体和风)性能；通过优化动力系统设计和推进器分配策略，控制动力定位时的油耗；根据海域环境特点选择固定首向或具有风标效应的井口管汇连接方案；通过增加修井功能，可以不停产修井，降低油田整体生产成本，从而获得一种适用于深水边际油田开发或海上油田试采作业的新船型。
附图说明
图1是常规带单点系泊和多点系泊的FPSO船型侧视图，
图2是本实用新型实施例中动力定位型浮式生产储油设施的船型侧视图，
图3是本实用新型实施例中动力定位型浮式生产储油设施的甲板俯视图，
图4是本实用新型实施例中动力定位型浮式生产储油设施的舱内布置图，
图5是本实用新型实施例中动力定位型浮式生产储油设施的机舱布置图。
图中：1-单点系泊，2-多点系泊，3-双层外壳，4-双层底板，5-推进器，6-机舱，61-A60防火分隔舱壁，7-主发电机组，8-热站，9-惰气系统，10-模块化浮式修井系统，11-模块化ROV作业区，12-月池，13-工艺处理系统，14-大型吊机，15-火炬塔，16-中控系统，17-应急发电系统，18-不间断电源，19-配电变压系统，20-外输系统，21-预留区，22-生活楼，221-直升机平台，23-管汇平台，241-立管，242-电缆，243-脐带缆，25-快速连接解脱装置、26-浮筒，27-转塔机构，28-滑环(组)，29-流线型直立艏。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1所示，传统FPSO的定位系统为单点系泊1或多点系泊2，单点系泊1是垄断设备，造价昂贵，而多点系泊2采购成本和海上安装费比较高。
如图2至图5所示，本实用新型提供了一种兼具修井功能的动力定位型浮式生产储油设施，不再配备单点系泊1或多点系泊2系统，能够进行油田的试采、延长测试及生产开发作业，无需拖轮辅助航行，可自航至目标海域，安装或立管回接时无需工程船辅助，可利用推进器5自行定位，并借助自带大型吊机14实现管汇回接。
本实用新型的动力定位型浮式生产储油设施属于小型FPSO，吨位较小，货油装载量为5万吨以下。因此，其设备整体配置低，尺度和吨位更适应边际油田或小型油田，投资优势更明显。
动力定位型浮式生产储油设施的船形浮体采用双层外壳3和双层底板4的结构形式，双层外壳3可以防止舷侧碰撞导致的溢油污染，也有利于船舶的总纵强度；双层底板4可以防止搁浅导致的底部污损，有利于提高总纵强度，便于清舱作业。同时，动力定位型浮式生产储油设施的船形浮体采用流线型直立艏29，流线型直立艏29是指船舶首柱前移，船首型线侧面轮廓呈垂直状，而船首横剖面形状仍带有流线型特征的首型。流线型直立艏29能够保证动力定位型浮式生产储油设施低航速下不会发生波浪砰击导致的参数横摇，其耐波性较好，同时流线型直立艏29能够加长水线长，有效减少形状阻力，与常规带球鼻首的船舶相比，设置流线型直立艏29的低速肥大型船的静水阻力可降低3％～9％，波浪阻力可减少6％～44％。
动力定位型浮式生产储油设施将生活楼22和直升机平台221设置在船首，生活楼22顶部设置驾驶室，直升机平台221通过桁架焊接于生活楼22顶部并伸出船首，最大可能远离工艺处理系统13。布置在船首的生活楼22和直升机平台221处于上风口，远离工艺处理区，降低了危险气体和可燃气体的影响，同时有利于直升机安全起降，驾驶室布置在生活楼22顶有利于FPSO的航行和动力定位操作。动力定位型浮式生产储油设施将机舱6设置于船尾靠近货油区的位置，利于降低生活楼22的噪音，提高船员舒适度，也有利于船舶纵倾的平衡。动力定位型浮式生产储油设施将火炬塔15设置在船尾，并且在远离机舱6进风口的舷侧。布置在船尾的火炬塔15处于下风向，减小了FPSO上的危险气体源，设置在远离机舱6进风口的舷侧，减小了热辐射，有利于机舱6进风温度控制。
机舱6内部在主甲板以下设置六台主发电机组7，用于对海底井口、船体设备、工艺设备及动力定位系统提供电力。传统FPSO的主电站位于工艺甲板上，而本实用新型FPSO的主电站设置在船体机舱6内主甲板以下，一则减少了全船的侧向受风面积，降低了风载荷；二则降低了全船的重心高度，由公式可知(为船舶横摇周期；B为船宽；zg为全船重心高度；GM为船舶初稳性高，是稳心距重心的高度)，当重心降低，为了不致过渡减小横摇周期，则需要适度增加船宽，以维持船舶较好的耐波性，此举也增加了船舶的甲板面积，增大了布置空间；三则空出工艺甲板面积，多出了预留区21，使本方案具有较多改造潜力，如预留注水模块。
动力定位型浮式生产储油设施配置有DP2动力定位系统或DP3动力定位系统，动力定位系统的附属设备及系统为非垄断的，初始投资较低，有利于油田的试采、延长测试或短期生产。
动力定位型浮式生产储油设施设置有六台推进器5，分别为1号推进器5、2号推进器5、3号推进器5、4号推进器5、5号推进器5、6号推进器5，其中1号推进器5和2号推进器5设置于船首，在空间允许的情况下1号推进器5和2号推进器5为左右舷对称布置；其中5号推进器5和6号推进器5设置于船尾，兼做动力定位和自航推进器，5号推进器5和6号推进器5为左右舷对称布置，对称布置的推进器5可以起到互相备用的作用；其中至少3号推进器5和4号推进器5采用可伸缩全回转推进器，3号推进器5和4号推进器5分别在货油区外中纵剖面上靠近于船中的船首船尾布置。设置于船首和船尾的推进器5尽量远离，能够最大程度的提供转船力矩以优化推进器5功率。由于环境载荷的作用中心在船体中部附近，3号推进器5和4号推进器5在货油区外船首船尾方向量靠近船中处设置，有利于在节油模式下只启动1台或2台推进器5抵御外力或外力矩，并且布置在中纵剖面可以消除左右舷的不对称力矩造成的不良影响，同时采用可伸缩全回转推进器兼有桨与舵的作用，舵角可达到±180°，桨的推力作用方向在360°范围内均能够全力输出，定位作用强。3号推进器5和4号推进器5位于平底段，在航行中或坞修时推进器(5)不允许伸出平底段，而可伸缩全回转推进器既可在航行中和坞修时收回船体内部，也可在定位时有较高的推进效率。
当动力定位型浮式生产储油设施配置DP2动力定位系统时，则配置只要求单个设备有冗余，不要求机舱6分舱，设置一个机舱6比较经济实用，机舱6内部设置六台主发电机组7。主电站的主配电板可以设置为三段汇流排，每段汇流排由两台主发电机组7供电，并分配给船首和船尾的各一台推进器5，其中3号推进器5和4号推进器5连接于同一段汇流排。两台主发电机组7馈电给一段汇流排和两台推进器5，最大失效形式为单次损失两台推进器5。主电站的主配电板也可以设置为六段汇流排，每段汇流排由一台主发电机组7供电，并分配给一台推进器5。一台主发电机组7馈电给一段汇流排和一台推进器5，最大失效形式为单次损失一台推进器5。其中，三段汇流排更经济，六段汇流排运行更灵活可靠和节能。
当动力定位型浮式生产储油设施配置DP3动力定位系统时，设置三个机舱6，三个机舱6之间由A60防火分隔舱壁61连接，形成分舱和防火分隔。主电站的主配电板设置为三段汇流排，每段汇流排由两台主发电机组7供电，并分配给船首和船尾的各一台推进器5，其中3号推进器5和4号推进器5连接于同一段汇流排。单次失效损失两台推进器5，既能保证防火分隔，又能比较经济的保证定位的可靠性(分舱和防火分隔越多，投资越大)。
当海况较好时，启动3号推进器5和4号推进器5，3号推进器5和4号推进器5中一台为主推、另一台处于低负荷运行或热备用状态；当海况较为恶劣时，启动船首和船尾的各两台推进器5，四台推进器5中的二至三台为主推，一至二台处于低负荷运行或热备用状态；当遇到极端海况时，启动六台推进器5，六台推进器5中的四至五台为主推，一至二台处于低负荷运行或热备用状态。大多数情况海况较好，较少数情况海况恶劣，极少数情况为极端海况，动力定位控制系统能够根据海况智能化给出推进器5最优分配策略，最大程度地优化DP总功率消耗，以节省油耗，降低油田开发成本。
动力定位型浮式生产储油设施的舷侧设置有管汇平台23，用于安装来自井口的海管海缆。海管海缆包括立管241、电缆242、脐带缆243中的一种或多种，实现FPSO与井口平台或水下井口间的介质传输，其中立管241用于油、气、水的传输，电缆242用于电力传输，脐带缆243用于液压、控制及化学药剂的传输。
在环境条件比较温和的海域，无论FPSO是什么首向，DP消耗的功率相差不大，高度定向海域，FPSO可沿主环境方向固定其首向，以达到DP消耗功率较小的效果。动力定位型浮式生产储油设施可以依靠动力定位系统固定首向，舷侧的管汇平台23采用固定首向式，即管汇平台23与FPSO船形浮体刚性连接，海管海缆的布置方式简单、可布置数量较多、投资较少，海管海缆依次用快速连接解脱装置25固定在舷侧的管汇平台23上，恶劣海况时海管海缆可快速解脱。在环境条件较为恶劣的海域，舷侧的管汇平台23采用回转式，即管汇平台23上设置转塔机构27和滑环(组)28，船形浮体通过转塔机构27围绕舷侧管汇平台23进行360°回转，相对静态的海管海缆与动态的船形浮体通过滑环(组)28实现介质传输；海管海缆集中安装在浮筒26上，浮筒26通过快速连接解脱装置25固定在管汇平台23上。由于FPSO船形浮体舷侧设置的是可全方位回转的管汇平台23，与常规浮筒26悬挂于船形浮体内部的方案相比，能够节省舱容，避免船形浮体内部结构开口导致的强度减弱，同时由于船形浮体能360度旋转，则FPSO船形浮体可以通过动力定位系统回转到该时刻船形浮体受到的环境载荷最小的首向，从而可以降低DP选型配置和功率消耗，当遇到极限海况，舷侧浮筒26能够通过快速连接解脱装置25迅速解脱，悬浮于水中30-40m，通过FPSO船形浮体自带的大型吊机14可实现浮筒26的打捞与回接。
动力定位型浮式生产储油设施配备模块化浮式修井系统10，能够在400m以内水深作业，修井深度可达3000m。FPSO船形浮体在船中开有月池12，用于下隔水套管或水下防喷器，模块化浮式修井系统10布置在月池12上方，并且能够借助FPSO自带的大型吊机14实现修井设备的自安装。模块化浮式修井系统10至少能够完成以下功能之一：水下防喷器组和隔水管的下放回收作业，使用钻杆或油管进行检泵等常规作业，下放/回收带有封隔器、安全阀的电泵生产管柱进行检查或更换，打捞落井工具和井下生产管柱，冲洗出井底沉砂或冲洗射孔井段，磨铣桥塞、钻水泥塞。模块化浮式修井系统10使得在FPSO作业期间，可以不停产修井，不必解脱FPSO或租用价格昂贵的钻井船修井，实现了降低项目全生命周期作业成本效果。
下面以一设计实例，对本实用新型所提供兼具修井功能的动力定位型浮式生产储油设施的结构形式和应用效果进行说明：
该实例针对的是中国南海某中深水边际油田，用于油田的试采和生产作业，水深约330米，共5口水下生产井。该动力定位型浮式生产储油设施总长约192米，水线长约184米，船宽约32.2米，型深约19.2米，设计吃水约12.8米；船形具有双层外壳3和双层底板4结构，原油装载量约32000吨。主船体设两层甲板，即主甲板和工艺甲板，为了防止上浪对设备的冲击，工艺甲板设在主甲板以上5米，总面积约3800平方米，从首至尾，分别为惰气系统9、热站8、2台30吨大型吊机14、模块化ROV作业区11、修井作业区(设置模块化浮式修井系统10)、工艺处理系统13、预留区21、卸货区、中控系统16、应急发电系统17、不间断电源18等。主甲板从首至尾依次布置生活楼22、管汇平台23、配电变压系统19、机舱6、外输系统20、火炬塔15等。
驾驶室在生活楼22顶，视野开阔，便于操纵，直升机平台221位于生活楼22顶并伸出船首约8米，最大程度远离工艺处理区的工艺处理系统13，也便于直升机的安全起降。靠近船尾主甲板下布置主发电机组7，重心高度降低从而提高了船舶初稳性高GM值约0.2米，横向受风面积减少了约150平方米，配电变压系统19和中控系统16、应急发电系统17、不间断电源18在机舱6顶部就近布置，以节省电缆长度和便于对机舱6的管理与操控，外输系统20布置在船尾左舷，为危险源，火炬塔15设置在远离外输系统20和机舱6进风口的右舷，且向舷外倾斜10度左右，火炬塔15口位于舷外6米，减少了火炬塔15热辐射对船尾外输系统20和机舱6的影响。
本船航速v＝10节，傅氏数(g为重力加速度，L为船长)，属于低速船，不需要设计球鼻首降低兴波阻力，本船主要定位于固定海域进行油气生产作业，平常不需要航速，自航时为低航速，故设计为流线型直立艏29，流线型直立艏29解决了波浪砰击不对称导致的横摇，提高了船舶的耐波性，水线以下船首型线的优化则减小了低航速下的船舶阻力，提高了推进效率。
本实例配备DP2动力定位系统，无需拖轮辅助航行，可自航至目标作业海域，安装或浮筒26回接时无需工程船辅助，可利用推进器5自行定位，并借助自带的大型吊机14实现浮筒26打捞与回接。
本DP系统可在±30°首向角时抵御6.1m有义波高，当持续性的海洋环境超过6.1m有义波高或遭遇台风，则可通过液压控制的锁紧装置和应急关断阀，在短时间以内迅速切断并安全关闭海管海缆的通道，同时释放浮筒26，实现FPSO的快速解脱，FPSO自航撤离作业区，极限环境或台风过后可自航至目标作业海域，通过推进器5动力定位，由自带大型吊机14打捞浮筒26，实现自安装或自回接，节省了工程费用，操作灵活方便。
本船主电站为6台5000kW的原油/柴油双燃料主发电机组7，船首配2套～3000kW可伸缩全回转推进器5和1套～3000kW隧道式侧向推进器5，船尾配2套～3000kW全回转推进器5和1套～3000kW可伸缩全回转推进器5。主配电板分为三段，每一段配电板由2台主发电机组7供电，并馈电给船首船尾各一个推进器5。在较低和中等海况下，可仅启动3号和4号可伸缩全回转推进器5，主电站运行在节油模式。以南海某深水边际油田的风浪流联合分布为例，有义波高1.0米、风速6.0m/s和流速0.2m/s的低海况占据约50％的作业时间，在该海况下，启动2台可伸缩全回转推进器5，动力定位消耗的总功率仅约1080千瓦，折算成油耗仅约5吨/天；有义波高1.0米～2.0米、风速6.0m/s～10.0m/s和流速0.2～0.3m/s的中等海况占据约30％作业时间，该海况启动2台可伸缩全回转推进器5，动力定位消耗的总功率仅约1800千瓦，折算成油耗仅约9吨/天；有义波高2.0～3.5米、风速10.0m/s～14.0m/s和流速0.3～0.5m/s的恶劣海况占据约15％作业时间，该海况启动4台推进器5(船首船尾各2台)，动力定位消耗的总功率约为3980千瓦，折算成油耗约为18.1吨/天；在占据95％的海况下，动力定位消耗的燃油平均仅约8吨/天，在FPSO营运费用中占比是比较低的。
其中工艺处理系统13的最大液处理能力约为16800立方米/天，最大水处理能力约为16000立方米/天，最大油处理能力约为2500立方米/天，外输周期15天。5口生产井的物流从水下井口采油树汇集到中心管汇，然后由2条7”的海底生产管线输往FPSO舷侧管汇平台23。对井口的电力、信号、液压、化学药剂等输入输出依靠舷侧管汇平台23的电缆242或脐带缆243。管汇平台23顶部安装滑环(组)28，立管241连接生产滑环28，电缆242连接电滑环28，脐带缆243中的控制信号连接光纤滑环28，脐带缆243中的液压和化学药剂连接公用滑环28，通过滑环28实现FPSO与井口之间的介质传输。以南海为例，属于恶劣环境海域，FPSO在靠近船中的右舷侧设置管汇平台23，FPSO可以管汇平台23为中心并通过其上的转塔机构27进行全方位回转，设定动力定位控制精度为±5度和±3米，当FPSO迎风(浪)角超过5度或偏离管汇平台23中心3米，则动力定位系统就会通过推力计算和推进器5最优化分配策略，使FPSO回转到该时刻环境载荷最小的首向。
由于主电站设置在船形浮体机舱6内主甲板以下，空出较多甲板面积，本实例尚有约300平方米的甲板面积可供利用，可根据油田生产情况灵活拓展功能，如增加伴生气回收系统或注水模块等。
其中修井系统为模块化浮式修井系统10，大钩载荷为4500kN，井架高度约为48米；该修井系统为模块化设计，可利用自带的两台起吊能力为30吨的大型吊机14实现安装和拆除。常规修井，需要将FPSO移位，或租用钻井船作业，而本方案修井时FPSO正常生产作业，实现了生产与修井共同作业的工况，功能多样化，能满足多种作业需求，提高了装备的适用性与竞争力。
以上描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本发明应用的优点。本实用新型不受上述实施实例的限制，上述实施实例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明基本原理和范围的前提下，应用实例还可以有各种变化和改进，例如目标油田产量不同或调整外输周期，原油舱舱容需求发生变化时，船舶尺度可按需调整；或者配备处理能力不同的工艺处理模块；或者配置不同的海管海缆数量与形式；或者配备不同的修井(如干式修井系统)系统；这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。