具有烃储存的生产型半潜物的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月15日提交的美国临时申请62/103,738的优先权，其内容通过全文引用结合到本文中。

关于联邦资助的研究或开发的声明：不适用

发明背景

1.发明领域

概括地讲，本发明涉及漂浮的离岸平台。更具体地讲，本发明涉及半潜生产型平台。

2.相关技术的描述，包括根据37cfr1.97和1.98公开的信息。

本发明涉及用于烃生产的半潜容器(“生产型半潜物(productionsemi)”)。在用于钻井操作的半潜物上，在壳体内的流体储存为常见的。然而，钻井操作所需的流体量通常远远少于在生产型半潜物上用于烃产物储存所需的量。

从地球提取的大多数天然气含有不同程度的低分子量烃化合物；实例包括甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、丙烷(c3h8)和丁烷(c4h10)。从煤储层和矿提取的天然气(煤层甲烷)是主要的例外，基本上为占大多数的甲烷和约10%二氧化碳(co2)的混合物。

天然气冷凝物为低密度的烃液体混合物，这些烃液体作为气态组分存在于产自许多天然气田的粗天然气中。如果温度降至低于粗气体的烃露点温度，则其从粗气体中冷凝。

天然气冷凝物也称为简单冷凝物，或气体冷凝物，或有时称为天然汽油，因为其含有在汽油沸程内的烃。粗天然气可能来自三种类型气井中的任一种。

来自原油井的粗天然气称为“伴生气”。该气体可在地层中与原油分开存在，或者溶解于原油中。由油井产生的冷凝物通常称为“油田凝析油(leasecondensate)”。

“干气井”通常仅产生不含任何烃液体的粗天然气。这样的气体称为非伴生气。来自干气体的冷凝物在气体加工厂提取，因此，通常称为工厂冷凝物。

“冷凝井”产生粗天然气以及天然气液体。这样的气体也称为伴生气体，并且通常称为湿气体。

粗天然气通常主要由甲烷(ch4)组成，甲烷为最短且最轻的烃分子。其还含有不同量的：

较重的气态烃：乙烷(c2h6)、丙烷(c3h8)、正丁烷(n-c4h10)、异丁烷(i-c4h10)、戊烷和甚至更高分子量烃。当加工和纯化成为最终的副产物时，所有这些统称为天然气液体或ngl。

大多数大型现代气体加工厂使用冷冻低温蒸馏工艺回收天然气液体(ngl)，该工艺涉及通过涡轮膨胀机使气体膨胀，接着在脱甲烷分馏柱中蒸馏。一些气体加工厂利用贫油吸收工艺而不是冷冻涡轮膨胀机工艺。

标题为“deepdraftsemi-submersiblelngfloatingproduction,storageandoffloadingvessel”的美国专利u.s7,980,190描述了一种深吃水半潜烃(诸如液化天然气(lng))漂浮生产的方法、设备和系统和储存容器，所述容器可包括容纳烃罐的浮筒、在双底部分中的底部的固定压舱物以及具有可变的压舱物的分开的压舱罐，该可变的压舱物的位置通常高于固定的压舱物部分，固定的压舱物部分可有助于在各种储存水平期间保持浮筒浸没。多个垂直柱状支撑可从顶到底穿透浮筒并且延伸超过水表面以支撑甲板，包括各种顶面结构。浮筒顶部上的中间双甲板可提供罐的入口，例如，通过垂直柱状支撑。据信双底部结构、甲板和垂直柱状支撑提供了总体结构完整性。

标题为“semi-submersibleoffshorestructurehavingstoragetanksforliquefiedgas”的美国公布号2009/0293506a1描述了一种具有用于液化气的储存罐的半潜离岸结构，其经构造以改进在储存罐中储存的液化气的海运卸货方面的可操作性，同时降低晃动的影响。离岸结构抛锚在海中并且装有液化气。离岸结构包括储存液化气的储存罐、部分浸没在海平面下并且每个中具有储存罐的多个柱以及位于多个柱上以将柱彼此连接的上甲板。

发明概述

本发明涉及在生产型半潜物或张力腿平台(tlp)的壳体内储存烃液体，特别是储存液体烃。烃液体储存在柱内。在半潜物上通常存在四个柱。烃液体可仅储存在四个柱中的两个中，从而提供安置生活区的安全区域(参见图1)。柱容纳至少一个烃储存罐(“货物罐”)和至少一个可变的压舱物罐，其中烃货物罐的承重能力与可变的压舱物罐的承重能力大致相同。烃货物罐和可变的压舱物罐彼此邻接安置，而不是一个位于另一个之上。烃货物罐和可变的压舱物罐布置的取向可使得货物罐的水平重心与可变的压舱物罐的水平重心(几乎)相同。烃货物罐和可变的压舱物罐二者可从柱顶直接进入。

根据本发明的半潜容器可以几乎恒定的吃水操作，具有最小cg漂移(水平和垂直二者)，并且具有简单明了的压舱物活动性。这样的半潜容器可以随时保持抗暴风雨/抗飓风状态。

附图简述

图1为根据本发明的第一实施方案的半潜物的俯视平面图的部分截面图。

图2为图1中说明的半潜物的部分垂直截面图。

图3a为具有并排的货物和压舱物罐的根据本发明的第二实施方案的半潜物的柱的垂直截面图。

图3b为图3a中显示的半潜柱的水平截面图。

图4a为根据本发明的半潜容器的柱的垂直截面图，其根据第三实施方案构造成在柱中具有多个可变的压舱物罐。

图4b为图4a中显示的半潜柱的水平截面图。

图5a为根据本发明的半潜容器的柱的垂直截面图，其根据第四实施方案构造成在柱中具有多个可变的压舱物罐和单个中心压舱物罐。

图5b为图5a中显示的半潜柱的水平截面图。

图6a为根据本发明的第五实施方案的半潜容器的柱的垂直截面图，其中中心货物罐被可变的压舱物罐围绕。

图6b为图6a中显示的半潜柱的水平截面图。

图7a为根据本发明的第六实施方案的半潜容器的柱的垂直截面图，其中双中心货物罐被可变的压舱物罐围绕。

图7b为图7a中显示的半潜柱的水平截面图。

图8a为根据本发明的第七实施方案的半潜容器的柱的垂直截面图，其具有并排、双壁或囊型货物和压舱物罐。

图8b为图8a中显示的半潜柱的水平截面图。

发明详述

通过参考在附图中示出的示例性实施方案可最好地理解本发明。以下附图标记用于附图中以表示本发明所列举的元件：

1半潜离岸容器

2柱

3浮筒

4船员居信区

5甲板支撑结构

6安全区

7烃储存区

8排气管线

9填充管线

10烃产物(“货物”)

11-18烃储存罐

20水压舱物

21-29压舱物罐

30内部支撑

32开口

34双壁或囊状室壁

36舱口

首先来看图1，半潜容器(或tlp)1包含通过表面下的浮筒3互连的表面穿孔柱2。船员居信区4可位于安全区6内，安全区6与烃储存区7隔开。船员居信区4可位于横跨在柱2之间的甲板支撑结构5上(参见图2)。

在烃储存区7内的柱2可容纳烃储存容器(下文中称为“货物罐”或“货物瓶”)和可变的水压舱物罐二者。在图1和2中说明的实施方案中，压舱物罐21居中地位于柱2内的内部支撑30上。内部支撑30可提供有开口32，用作流体和/或重量减轻的通道。

压舱物罐21可容纳可经由填充管线9'加入的可变量的水压舱物20。

在图1和2中说明的实施方案中，货物罐11为在压舱物罐21内支撑和容纳在罐间内部支撑30'上的可拆卸瓶形式。与内部支撑30一样，罐间内部支撑30'可提供有开口32'，用作水压舱物和/或重量减轻的通道。货物瓶11可配备排气管线8和装阀的填充管线9。如在图2中的剖视图所示，瓶11可经由柱顶舱口36去除进行保养、更换或修理。在某些实施方案中，货物瓶11可为适用于储存烃(诸如丙烷、丁烷和戊烷)和其它这样的低沸点化合物的压力容器。

应理解，在图1和2中说明的实施方案中，烃储存容器11为非结构性的，即，它们不对容纳它们的柱2的结构完整性作贡献。因此，它们可被去除，而不会折损半潜物1的承重和耐流体静压元件的强度。

本发明的第二示例性实施方案在图3a和3b中说明。在该实施方案中，货物罐12和压舱物罐22为并排结构并且分享共同的壁。在该说明的实施方案中，货物罐12位于压舱物罐22的舷外侧。在其它实施方案中，它们的位置反转。

本发明的第三示例性实施方案在图4a和4b中说明。在该实施方案中，中心货物罐13的两侧是压舱物罐—舷外侧压舱物罐23和舷内侧压舱物罐24。

本发明的第四示例性实施方案在图5a和5b中说明。在该实施方案中，中心货物罐14的侧面是两对相对的压舱物罐—舷外侧侧压舱物罐25和舷内侧侧压舱物罐25'加上舷内侧端压舱物罐26和舷外侧端压舱物罐26'。

本发明的第五示例性实施方案在图6a和6b中说明。在该实施方案中，中心货物罐15完全位于周围压舱物罐27内。

本发明的第六示例性实施方案在图7a和7b中说明。在该实施方案中，两个分开的货物罐—舷外侧货物罐16和舷内侧货物罐17，完全位于压舱物罐28内。

本发明的第七示例性实施方案在图8a和8b中说明。在该实施方案中，货物罐18和压舱物罐29为用壁34限定的隔室内的并排结构，壁34可为壳体的结构元件。该结构提供双壁，用于容纳来自罐18和/或29的任何泄漏。在某些实施方案中，货物罐18和/或压舱物罐29可为囊状罐。

在某些实施方案中，货物罐和半潜外部壳体之间的最小间隙可为5英尺。这可提供与在“双壳体罐”布置中发现的类似结构。

可以使得货物罐和可变的压舱物罐的组合的流体的重量保持在可接受的界限内或者理想地几乎恒定的方式操作货物罐和可变的压舱物罐。可确定货物罐和压舱物罐的尺寸使得它们的总体积使得它们可容纳基本上相同质量的烃产物和压舱物水。

在半潜物上的烃储存可为能够实现的技术。其通过半潜物确保来自离岸矿田的产品，该产品主要含有气体而且还含有商业上合理量的烃液体(冷凝物)。将这样的液体储存在船上的容器避免了需要额外的管线或通过气体输出管线输送冷凝物。

本发明的一方面是货物罐和可变的压舱物罐的布置，当负载和不负载烃产物时，这种布置使得垂直重心和水平重心的偏移最小化。这在储存生产的烃的同时减小了压舱物操作的复杂性。这与其中货物罐位于可变的压舱物罐之上的结构形成对比，后一种结构导致组合的货物和压舱物的更大范围的垂直重心。

在根据本发明的半潜容器中，货物罐和可变的压舱物罐二者可从柱顶进入。这样的结构的一个优点是不需要通过其它壳体隔室的货物管线。这样增强了设计的安全性。第二个优点是压舱物或货物泵可直接降低到罐；所有泵可从柱顶保养；并且，不需要人员进入容纳烃的壳体隔室。

在货物罐被破坏的情况下，将货物罐放在可变的压舱物罐内导致另外的安全性—货物将容纳在可变的压舱物罐中，并且不会进入任何其它的壳体隔室。

在图1和2中说明的货物瓶结构允许将瓶从可变的压舱物罐去除。一旦从可变的压舱物罐完全去除，这确保能够适当地对瓶进行清洁、检查和修理。当生产的烃液体含有显著量的污染物时，这样的选项特别有利。在某些实施方案中，这样的货物瓶可由玻璃增强的塑料(grp)或其它耐腐蚀复合材料制成。

当货物罐距外部壳体的壳至少5英尺时，可满足“双壳体”结构要求。

上文给出了体现本发明原理的系统的具体实施方案。即使在本文中未明确公开，本领域技术人员仍能够设计也体现那些原则并因此在本发明的范围内的备选物和变化。虽然已显示和描述了本发明的具体实施方案，但是它们不旨在限制本专利所覆盖的范围。本领域技术人员将理解，在不偏离由以下权利要求在字面上和等价涵盖的本发明的范围下，可以进行各种变化和修改。