专利名称：一种深海水中储油与外输系统及方法
技术领域：
本发明涉及海洋工程领域，特别涉及一种深海水中储油与外输系统及方法。
背景技术：
深海石油开发的最终目的是将海底的石油资源开采出来，外输至海岸终端，并进一步分输至石油销售市场。目前，深海油田原油的外输主要通过穿梭油轮来完成。由于穿梭油轮的作业受海洋环境影响较大，以及穿梭油轮需要进行定期的休养和维护，这将导致穿梭油轮无法按计划完成海上的提油作业；与此同时，海上的石油生产设施可能会由于缺乏足够的储油空间而无法进行连续生产。因此，深海原油资源的经济开发存在着油田连续生产和原油间断外输之间的矛盾。传统的海上储油设施主要是海面浮式生产设施内置的储油舱或单独的储油轮。然 而，将储油舱内置在海面浮式生产设施之中，会极大地增加海面浮式生产设施的主体结构，从而增加其主体结构的建造难度与建造成本；使用单独的储油轮进行海上石油的存储与外输作业，容易受到恶劣海洋环境的影响而中断，从而导致海面浮式生产设施无法进行连续生产。此外，深海油田的原油外输作业属于高风险的海上作业，现行的穿梭油轮的系泊工艺使得穿梭油轮易与海面浮式生产设施及相关工作船发生碰撞；同时，原油外输系统自动化程度低，相关设备占据海面浮式生产设施的空间较大，原油外输作业前期的准备工作繁复。
发明内容
发明目的为解决现有深海油田开发中原油存储和外输作业时遇到的上述问题，本发明提供一种深海水中储油与外输系统及方法。该系统能够方便地进行深海油田的原油存储和外输作业，不受海面恶劣环境的影响，同时该系统可为穿梭油轮提供单点系泊，进而极大地降低了现有深海油田原油外输作业的风险并简化原油外输工艺。采用的技术方案提供了一种深海水中储油与外输系统，包括水中储油罐10、张力缆绳3、桩基4、进油软管12、输油软管14，所述水中储油罐10位于海面26下，其通过张力缆绳3系泊在位于海床27的桩基4上；进油软管12 —端与海面浮式生产设施连接，另一端与水中储油罐10连接；输油软管14 一端与水中储油罐10连接，另一端与穿梭油轮30连接。其中，深海水中储油与外输系统进一步包括旋转接头15及系泊缆绳16 ;旋转接头15设置于水中储油罐10的顶部，系泊缆绳16 —端与旋转接头15相连接，另一端与穿梭油轮30连接，输油软管14 一端与旋转接头15相连接，另一端与穿梭油轮30连接，且系泊缆绳16的长度要短于输油软管14的长度。其中，海面26上漂浮有两类导航定位浮筒，导航定位浮筒A与输油软管14和系泊缆绳16连接的；导航定位浮筒B与进油软管12连接的，导航定位浮筒上设有导航信号灯。
其中，水中储油罐10位于海面26下50-150m。一种深海水中储油与外输的方法，包括以下步骤
步骤A.准备与安装作业
步骤Al.如权利要求I至4的任一种深海储油与外输系统在工作海域安装完毕；
步骤A2.海面浮式生产设施通 过位于导航定位浮筒B18处的进油软管12与水中储油罐10连接；
步骤B.海面浮式生产设施将初步处理后合格的原油通过进油软管12输 送至水中储油罐10进行储存；
步骤C.原油外输作业；
步骤Cl.穿梭油轮30与导航定位浮筒A17处的系泊缆绳16连接，穿梭油 轮30通过系泊缆绳16系泊在水中储油罐10的旋转接头15上；
步骤C2.位于导航定位浮筒A17处的输油软管14与穿梭油轮30连接；
步骤C3.水中储油罐10通过输油软管14给穿梭油轮30装油；
步骤C4.穿梭油轮30装满油后，解脱系泊缆绳16和输油软管14，驶离工作海域。有益效果1、本发明是全新一代的水中储油和外输系统，水中储油罐张力系泊在海床上，受海面处风浪力影响小，安全性和稳定性高，适于在深海环境下的恶劣海况作业；同时排除了穿梭油轮与水中储油罐碰撞的风险。2、本发明将储油系统从现有的海面浮式生产设施中剥离，简化了现有海面浮式生产设施的设计与建造难度，从而降低了海面浮式生产设施的建造成本。3、本发明原油外输作业的操作工艺简便，系缆、解缆以及收放软管的工作均简便。
图I为本发明一种深海水中储油与外输系统的整体结构示意图。图2为本发明一种深海水中储油与外输系统作业的整体结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和以张力腿平台为海面浮式生产设施的实施例对本发明进行详细说明。附图标识3_张力缆绳，4-桩基，10-水中储油罐，12-进油软管，14-输油软管，15-旋转接头，16-系泊缆绳，17-导航定位浮筒A，18-导航定位浮筒B，26-海面，27-海床，30-穿梭油轮，35-张力腿平台。本发明的一种深海水中储油与外输系统，包括水中储油罐10、张力缆绳3、桩基4、进油软管12、输油软管14，水中储油罐10位于海面26下，以避开海面26下的紊流区，同时使得水中储油罐10几乎不受近海面26处巨大风浪力的影响，为原油的储存和外输作业提供一个相对平稳安全的工作环境；水中储油罐10通过张力缆绳3系泊在位于海床27的桩基4上，水中储油罐10通过预设定的剩余浮力对张力缆绳3进行张紧，从而使得水中储油罐10具有较好的运动性能。张力缆绳3的数目可为三根或六根，依据水中储油罐10的外形及相关的设计要求确定，附图I和附图2为采用三根张力缆绳3和三个桩基4对水中储油罐10进行系泊定位，为图示清楚只画出了两根张力缆绳3和两个桩基4。进油软管12 一端与张力腿平台35连接，另一端与水中储油罐10连接；输油软管14 一端与水中储油罐10连接，另一端与穿梭油轮30连接。所述深海水中储油与外输系统进一步包括旋转接头15及系泊缆绳16 ;旋转接头15设置于水中储油罐10的顶部，可围绕水中储油舱10上部的固定部分旋转；系泊缆绳16一端与旋转接头15相连接，另一端与穿梭油轮30连接；输油软管14 一端与旋转接头15相连接，另一端与穿梭油轮30连接，且系泊缆绳16的长度要短于输油软管14的长度，以避免输油软管14承担对穿梭油轮30的系泊力，从而造成输油软管14的损坏。所述海面26上漂浮有两类导航定位浮筒，导航定位浮筒A与输油软管14和系泊缆绳16连接的；导航定位浮筒B与进油软管12连接的，导航定位浮筒上设有导航信号灯。所述进油软管12 —端与水中储油罐10连接，另一端与导航定位浮筒B18连接，导航定位浮筒B18简化了进油软管12与张力腿平台35的连接工艺。输油软管14 一端与旋转接头15连接，另一端与导航定位浮筒A17连接；导航浮筒A17简化了输油软管14和系泊 缆绳16与穿梭油轮30的连接工艺。所述水中储油罐10位于海面26下50-150m。一种深海水中储油与外输的方法，包括以下步骤
步骤A.准备与安装作业
步骤Al.深海储油与外输系统在工作海域安装完毕；
步骤A2.张力腿平台35通过位于导航定位浮筒B18处的进油软管12与水中储油罐10连接；
步骤B.张力腿平台35将初步处理后合格的原油通过进油软管12输送至 水中储油te 10进彳丁储存；
步骤c.原油外输作业；
步骤Cl.穿梭油轮30与导航定位浮筒A17处的系泊缆绳16连接，穿梭油轮30通过系泊缆绳16系泊在水中储油罐10的旋转接头15上；当海面风浪变化时，穿梭油轮30在系泊力的作用下，可围绕旋转接头15在一个平面内自由转动，从而使得穿梭油轮30的运动和系泊载荷减小到最低限度；
步骤C2.位于导航定位浮筒A17处的输油软管14与穿梭油轮30连接；
步骤C3.水中储油罐10通过输油软管14给穿梭油轮30装油；
步骤C4.穿梭油轮30装满油后，解脱系泊缆绳16和输油软管14，驶离工作海域。
权利要求
1.ー种深海水中储油与外输系统,其特征在于,所述ー种深海水中储油与外输系统包括水中储油罐(10)、张カ缆绳(3)、桩基(4)、进油软管(12)、输油软管(14)，所述水中储油罐(10)位于海面(26)下，其通过张カ缆绳(3)系泊在位于海床(27)的桩基(4)上；进油软管(12)—端与海面浮式生产设施连接，另一端与水中储油罐(10)连接；输油软管(14)一端与水中储油罐(10)连接，另一端与穿梭油轮(30)连接。
2.根据权利要求I所述的ー种深海水中储油与外输系统，其特征在于，所述深海水中储油与外输系统进ー步包括旋转接头(15)及系泊缆绳(16);旋转接头(15)设置于水中储油罐(10)的顶部，系泊缆绳(16)—端与旋转接头(15)相连接，另一端与穿梭油轮(30)连接，输油软管(14) 一端与旋转接头(15)相连接，另一端与穿梭油轮(30)连接，且系泊缆绳(16)的长度要短于输油软管(14)的长度。
3.根据权利要求I所述的ー种深海水中储油与外输系统，其特征在干， 所述海面(26)上漂浮有两类导航定位浮筒，导航定位浮筒A与输油软管(14)和系泊缆绳(16)连接的；导航定位浮筒B与进油软管(12)连接的，导航定位浮筒上设有导航信号灯。
4.根据权利要求I所述的ー种深海水中储油与外输系统，其特征在于，所述水中储油罐(10)位于海面(26)下50-150m。
5.—种深海水中储油与外输的方法，包括以下步骤 步骤A.准备与安装作业 步骤Al.如权利要求I至4的任ー种深海储油与外输系统在工作海域安装完毕； 步骤A2.海面浮式生产设施通过位于导航定位浮筒B (18)处的进油软管(12)与水中储油罐(10)连接； 步骤B.海面浮式生产设施将初步处理后合格的原油通过进油软管(12)输送至水中储油罐(10)进行储存； 步骤C.原油外输作业； 步骤Cl.穿梭油轮(30)与导航定位浮筒A(17)处的系泊缆绳(16)连接，穿梭油轮(30)通过系泊缆绳(16)系泊在水中储油罐(10)的旋转接头(15)上； 步骤C2.位于导航定位浮筒A (17)处的输油软管(14)与穿梭油轮(30)连接； 步骤C3.水中储油罐(10)通过输油软管(14)给穿梭油轮(30)装油； 步骤C4.穿梭油轮(30)装满油后，解脱系泊缆绳(16)和输油软管(14)，驶离工作海域。
全文摘要
本发明公开了一种深海水中储油与外输系统及方法，包括水中储油罐、旋转接头、张力缆绳、桩基、系泊缆绳、进油软管、输油软管和导航定位浮筒。水中储油罐位于海面下50-150m，并通过张力缆绳系泊在位于海底的桩基上；旋转接头位于水中储油罐的顶部，进油软管一端与水中储油罐连接，另一端与海面浮式生产设施连接；系泊缆绳和输油软管的一端与旋转接头连接，另一端与穿梭油轮连接；导航定位浮筒A对穿梭油轮进行导航系泊，导航定位浮筒B对海面浮式生产设施进行导航连接。本发明将储油系统从现有的海面浮式生产设施中剥离，简化现有海面浮式生产设施的设计与建造难度，降低建造成本；排除了与穿梭油轮碰撞的风险，安全性和稳定性高。
文档编号B63C11/00GK102673755SQ20121014216
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者刘刚, 张崎, 李红霞, 王文华, 甄兴伟, 陈景杰, 黄一 申请人:大连理工大学