扇面回转单点系泊输液系统的制作方法
【专利说明】扇面回转单点系泊输液系统
[0001]相关串请
[0002]本发明申请要求2014年7月7日提出的申请号为201410316853.6、名称为“直筒式浮式平台与扇面回转单点系泊输液系统”的优先权，其相关内容在此引入作为参考，并对其中的直筒式浮式平台部分作了进一步改进和优化。
技术领域
[0003]本发明涉及一种扇面回转单点系泊输液系统，用于海上、尤其是南中国海海上固定或浮式结构物，如海上固定式平台或浮式平台，与液体运输船(如穿梭油轮)之间的液体转运，如原油外输。
【背景技术】
[0004]为了将储液安全和便捷地外输至穿梭运输船，带储液功能的海上平台和结构物(如FPS0)需要设置外输系统。例如，南中国海现有8条内转塔单点系泊船形FPS0，均采用常规穿梭油轮串靠的系泊方式提油。穿梭油轮系泊于FPSO船体的艉部，穿梭油轮的艉部有一条尾拖轮拖拉以保持一定的张力，使得穿梭油轮和船形FPSO的船体在风标效应作用下，共同以内转塔单点为中心实现转动，其转动的角度一天之内可能超过360°。由于单点系泊系统价格高昂，对于不带有单点系泊装置的海上具有储液功能的平台，如何实现海上固定或浮式结构物与液体运输船(如穿梭油轮)之间的液体转运，如原油外输，是个技术挑战。
[0005]由于上述海上结构物与运输船之间的液体转运为具有一定时间间隔、批次输液作业，如间隔数日，每次输液作业的时间通常不到24小时；因此，有可能不采用现行价格高昂的单点系泊装置而实现输液。为此，申请人在2014年I月22日提出的“吸力式粧腿、海上沉箱及坐底式海上平台(PCT/CN2014/071120)”和“一种环翼式浮式平台(PCT/CN2014/071121)”两项发明专利申请中，同时提出“扇面回转单点系泊输液系统”的构想。为了实现PCT/CN2014/071120所述的平台和PCT/CN2014/071121所述的浮式平台所生产的原油或凝析油等的外输，上述两项申请提出:不采用现行360°全回转的单点系泊系统，而是“采用两套或三套扇面廻转单点系泊液体外输装置，每套扇面廻转单点系泊装置包括一套系泊缆绞车和一套滚筒式漂浮软管外输装置，安装布置在平台的两侧或呈120°均布。常规穿梭油轮通过系泊缆系泊在平台的导缆孔上；在保持一定张紧力的条件下，穿梭油轮可以导缆孔为中心，在风浪流的作用下将产生限定的约240°扇面廻转的风标效应，当穿梭油轮超出扇面角时需要解脱。滚筒式漂浮软管外输装置将储液从平台外输至穿梭油轮。如果采用带动力定位(Dynamic Posit1ning)系统的穿梭油轮上，上述系泊绞车可以取消”。
[0006]但是，上述“扇面回转单点系泊输液系统”仅仅是初步概念，十分粗糙，还达不到工业实际应用的要求。
[0007]众所周知，穿梭油轮风标效应是由风浪流作用形成的合力的大小和方向，以及尾拖轮所施加的系泊张力的大小和方向共同作用的结果，使得穿梭油轮的船艏始终迎向上述环境和系泊共同形成的合力。为了尽可能顺应环境条件，导缆孔(系泊点)作为风标效应回转的中心点，其方位和位置应根据平台所处的环境条件来决定；而环境条件是随时间段或季节有规律地变化的。只有搞清所在海域在全年不同时间段或季节系泊于某一定点的穿梭油轮风标效应的规律，并据此来确定扇面回转单点系泊输液系统及其系泊点，如导缆孔(器)在平台的安装方位和位置，该系统才能有效运转。上述两个PCT申请仅仅说明采用两套或三套扇面廻转单点系泊液体外输装置，安装布置在平台的两侧或呈120°均布，没有说明方位和位置、或如何确定其方位和位置的方法。因此，上述两个PCT申请所述系统很难实际应用。
[0008]其次，如何保证实现“在限定的约240°扇面廻转的风标效应”，是否需要人工干预自然风标效应，如何干预，在上述两个申请均未说明。事实上，即使系泊点的方位和位置选择正确，如不人为干预，仅仅依靠自然风标效应，要求将穿梭油轮的风标效应转动的角度限制于240°扇面是不可能的。并且，将240°扇面作为穿梭油轮解脱的界限也是存在很大安全风险的。
[0009]为了完善“扇面回转单点系泊输液系统”概念，弥补上述两个PCT的缺陷和不足，通过对南中国海两个油田的船形FPSO原油外输提油作业近4年、近500船次提油作业的观测和记录资料的分析，借鉴船形FPSO单点和水下系统在线不停产维修作业过程中人为强制干预风标效应的施工经验，终于完成本发明。
【发明内容】
[0010]本发明提出一种扇面回转单点系泊输液系统，可将储液安全和便捷地外输至传统穿梭运输船。还提出另一种具有有限风标效应的扇面回转单点系泊输液系统，以实现海上固定或浮式结构物与液体运输船(如穿梭油轮)之间的液体转运，如原油外输提油作业；所述固定结构物如固定平台，所述浮式结构物如圆筒形FPSO或直筒式浮式平台。
[0011]本发明提出一种扇面回转单点系泊输液系统，包括:两个或三个固定式、或一个可搬迀式系泊输液模块，一条连接于穿梭运输船艉部的尾拖轮与一条辅助限位拖轮；
[0012]所述系泊输液模块安装于直筒式浮式平台的浮体的顶部外缘；所述直筒式浮式平台包括浮体、上部设施与定位系统，所述上部设施设置于所述浮体的顶部，所述浮体通过所述定位系统系泊于海床上或定位于水面；所述系泊输液模块包括一个缠绕输液软管的外输滚筒和一个系泊绞车；所述穿梭运输船系泊于作为系泊点的所述系泊绞车上，所述穿梭运输船通过所述输液软管向所述穿梭运输船外输储液；
[0013]所述浮体包括直立筒体，所述直立筒体包括竖向结构与水平结构；所述竖向结构与所述水平结构分隔形成多个径向储液单元；每个所述径向储液单元包括一个U形连通压载舱与一个储液舱；
[0014]所述U形连通压载舱包括一个内侧垂直舱、一个外侧垂直舱和一个连接所述内、外侧垂直舱底部的水平底舱，以及一根连通所述内、外侧垂直舱上端顶部的管道；所述储液舱位于所述内侧垂直舱与所述外侧垂直舱之间，且位于所述水平底舱上方；
[0015]所述浮体还包括环绕于所述直立筒体的外筒壁下部的减动结构；
[0016]在风标效应作用下所述穿梭运输船在一个以所述系泊点为顶点，以所述直筒式浮式平台的中心与作为顶点的所述系泊点的连线为对称线的扇形平面内作回转运动；所述扇形平面控制在所述对称线两侧分别偏离设定角度的范围内；所述直筒式浮式平台的中心至所述系泊点的连线方向与所述平台所处水域的主导风向一致；当所述穿梭运输船超出所述对称线两侧分别偏离90°的扇形平面范围时，所述辅助限位拖轮将顶住或拉住所述穿梭运输船，使所述穿梭运输船不超出所述对称线两侧分别偏离设定角度的扇形平面范围，所述设定角度大于90°且小于120°。
[0017]本发明还提出另一种扇面回转单点系泊输液系统，包括:两个固定式、或一个可搬迀式系泊输液模块，一条通过尾拖系泊缆连接于穿梭运输船艉部的尾拖轮；当必须增强人为干预风标效应的力度时，所述扇面回转单点系泊输液系统还包括一条通过辅助限位系泊缆连接于所述穿梭运输船艉部的辅助限位拖轮；
[0018]所述系泊输液模块安装于海上平台甲板的外缘；所述海上平台为固定式平台或浮式平台；所述系泊输液模块包括一个缠绕输液软管的外输滚筒和一个系泊绞车，所述系泊绞车包括止链器和导缆器；系泊缆穿过所述止链器和所述导缆器将所述穿梭运输船系泊于所述海上平台上，所述导缆器为所述穿梭运输船的系泊点；所述海上平台通过与所述穿梭运输船相连接的所述输液软管实现液体外输或接收；
[0019]所述海上平台的中心至所述系泊点的连线方向与所述海上平台所处水域在生产作业季节或时间段的主导风向一致，所述系泊点的方位将随生产作业季节或时间段的改变而改变；在有限的自然风标效应作用下或在人为干预风标效应作用下，所述穿梭运输船在一个以所述系泊点为顶点，以所述海上平台的中心与作为顶点的所述系泊点的连线为对称线限定的扇形平面内作回转运动；当所述穿梭运输船的运动超出所述扇形平面限定的安全作业范围时，所述扇面回转单点系泊输液系统停止输液作业，然后所述穿梭运输船撤离。
[0020]本发明相比于现有技术的有益效果在于:扇面回转单点系泊输液系统具有有限风标效应，与直筒式浮式平台配套使用，可实现常规穿梭运输船系泊和原油外输系统，将储液安全和便捷地外输至穿梭运输船；并可根据季节的主导风向灵活调整。
[0021]本发明有限风标效应扇面回转单点系泊输液系统不用价格高昂的单点系泊装置，可实现海上结构物与运输船之间的液体转运，系统简单、安全可靠，建造和运维费用低。由于直筒式浮式平台或圆筒形FPSO没有单点系泊装置，本发明的系泊输液系统与之配套使用，可实现常规穿梭油轮系泊和原油外输，并可根据季节的主导风向灵活调整。本发明的系泊输液系统还可取代近岸陆上终端所需的CALM型单点系泊装置。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的一个实施例的结构示意图；
[0023]图2为图1的A-A截面示意图；
[0024]图3为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台另一实施例的直立筒体的横截面示意图；
[0025]图4为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例一的局部剖视示意图；
[0026]图5为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例二的局部剖视示意图；
[0027]图6为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的裙式减动结构实施例三的局部剖视示意图；
[0028]图7为本发明的扇面回转单点系泊输液系统的直筒式浮式平台的环翼式减动结构的局部剖视示意图；
[0029]图8为本发明的扇面回转单点系泊输液系统(三个固定式系泊输液模块)的平面布置示意图；
[0030]图9为本发明的扇面回转单点系泊输液系统(一个可搬迀式系泊输液模块)的平面布置示意图；
[0031]图10为本发明的另一种扇面回转单点系泊输液系统(两个固定式系泊输液模块)的输液模块在海上结构物上布置的平面示意图；
[0032]图11为本发明的另一种扇面回转单点系泊输液系统在冬季自然风标效应下输液作业示意图；
[0033]图12为本发明的另一种扇面回转单点系泊输液系统在夏季人为干预风标效应下输液作业示意图。
[0034]附图标记说明:
[0035]1-直筒式浮式平台；
[0036]100-浮体；
[0037]110-直立筒体；
[0038]111-第四层筒壁；112_第三层筒壁；113_第二层筒壁；
[0039]114-第一层筒壁；115-径向水密分隔板；116-上顶板；
[0040]117-下底板；118_环形中间底板；119_固定压载舱筒壁；
[0041]120-径向储液单元；
[0042]121-U形连通压载舱；122_储液舱；123_固定压载舱；
[0043]124-独立储液单元；125-中心区