使用水下柔性储存装置的深水浮式油气平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋油气开发领域，特别是涉及一种使用水下柔性储存装置的深水浮式油气平台。
【背景技术】
[0002]海上油田产出原油后有两种方法来进行后续处理:I)用海底管道输出；2)储存在储油装置里定期用穿梭油轮运出，该储油装置可以是生产平台的一个固定组成部分，也可以是单独的一个结构。如果一个海上油田的产量不够大，铺设昂贵的海底输油管道就得不偿失，这种情况下要开采就只能使用某种低成本但安全可靠的储油装置。
[0003]储油装置具体安置在哪里事关重大。可选的位置只有三个:I)水线面以上并固定在平台上层组块中；2)水面上作为浮式结构的一部分;3)水线面以下作为平台下层结构的一部分，或作为一个单独的设施。位于水线面以下的储油装置需要通过管系与平台生产组块相连接来进行原油的装卸作业。在实际应用中三个位置各具优、缺点。I)在水线面以上时:储油装置通常作为上层组块的一个固定部分，直接置于工艺模块和生活模块之下。优点是不受海浪和潮汐产生的海流力的影响。然而，巨大的储油装置安置在工艺模块和生活模块之下会构成严重的安全隐患。此外，更糟糕的是这种布局给平台顶部增加了巨大重量，使之在原油装卸过程中产生很大的重量变化，从而极大地影响了平台的运动响应特点。因此，这种方案目前仅少量应用在位于极浅水域的固定式平台上。2)在水面:优点是可以很容易地增加平台类似船形FPSO浮式结构的储油容积。但缺点是，浮式结构易受风浪产生的环境力的影响，从而需要依靠一个昂贵的锚泊系统或定位系统来保持海上定位，因此会比常规的固定平台成本要高得多。为此，浮式结构只有在深水采油或浅水采油所需的输油管道实在成本太高时才会用到。3)在水线面以下:无论对于固定式平台还是浮式平台，这都是最佳位置，因为只要储油罐在水下的深度足够深，由风产生的环境力就完全消失了，由波浪产生的环境力也会大大减弱。此外，平台的重心也会下降，总体来说有利于平台的动力特性和运动响应。不过水下储油装置会面临许多挑战。最严峻的挑战是如何处理装卸油时产生的巨大浮力和相应的平台重量变化。
[0004]水下储存装置通常有两种方法来储存处理过的原油或其他液态碳氢化合物。第一种叫“湿式储油法”，即将油和海水一起储存在同一个储油罐里。由于密度不同，原油或液态碳氢化合物会浮在储油罐的上方，并且虽然油水会直接接触但两者会自然分成上下两层。在装油作业时处理过的原油被注入储油罐中，同时等量的海水会被排放出储油罐，从而使储油罐内液体的体积保持不变。卸油的过程正好相反，海水被注入罐中而等量的原油被挤出罐外。该储油法的最大优点是装卸油时储罐的坐底重量变化很小，变化量仅为最大坐底重量的15%左右。另一个优点是，由于储罐在整个使用寿命中其内部的压力与外部的海水始终保持流体静力的压力平衡，因此不需要将它设计成压力容器。然而，该方法也有三大缺点。第一就是对环境污染的担忧。由于储罐在水下不断地晃动，原油和海水的接触面会产生一个混合层，该混合层如释放出去就会对环境造成污染。第二是隔热问题，油保持液态需加热保温，而外部进来的水是冷的，因此油水大面积的接触很难对原油采取保温措施。第三，该方法无法存储水溶性液体，例如甲醇。正是由于这些缺点，特别是环境污染问题，尽管业内人士作出了巨大的努力，但湿式储油法无论是在固定平台或浮式平台上得到实际应用的案例极少。
[0005]第二种储油的方法叫“干式储油法”。使用此法油水不会直接接触，因此无论处理过的原油还是液态碳氢化合物都可以储存在水下储罐中。此外，原油可以很好地保温。不过，该方法面临两个严重挑战。首先，卸油过程中会产生大量浮力。其次，需要使用惰性气体，而惰性气体泄漏会对环境造成污染。将惰性气体注入封闭储油罐油层上方空间来阻止原油挥发的气体漏出储罐造成空气污染。然而，应用中惰性气体的产生、注入并形成密封层、排气等过程都可能会泄漏并成为污染源。以上提到的多个严重挑战中，消除大量浮力问题的解决方法通常是使用一个水泥制造的重力基础来抵消卸油过程中产生的浮力。另外一种解决过量浮力的方法是在储油罐边上另外建造几个压重罐，卸油时往压重罐里注水来抵消整体产生的浮力。不论哪种方法都会使整个储存装置本身很笨重。上述的种种问题，使干式储油法在海洋采油行业得到实际运用的案例很少，在仅有的案例中绝大多数应用于水泥重力基础平台。
[0006]在2012年10月23日，美国专利文献US8292546B2公开了一种干式储油法的具体方案，提出一个液体储罐配一个相对应的海水压重罐，两者对称，在两罐内液体上方都注入有惰性气体并互通。装卸油作业时该储油装置通过两套油/水栗系统不断地进行油水重量置换来保持装置总质量的一致性，同时装置重心只可以沿一个轴线上下移动。该系统的最大优点是在装卸油的过程中装置的总重量始终保持一致。然而，该装置存在三个问题。第一，装置整体的实际储量很低，因为系统的50%以上的容积需用于储存海水和惰性气体。因此，干式储油法卸油时会产生超过50%的过量浮力，而湿式储油法只产生约15%的浮力。为了解决上述过量浮力的问题，通常使用沉重的水泥结构，而不是使用海上平台常用的钢材料。水泥结构直接坐底，容易产生底部冲刷掏空现象，给平台安全造成隐患。第二，由于海水压重罐的存在，增加了装置的总体重量。第三，整个储油装置的有效运作需要依赖可以对储油罐和压重罐中的原油或海水分别进行同抽同排的一个复杂的组合栗系统，该系统存在长期可靠运行的安全隐患。
【发明内容】
[0007]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种使用水下柔性储存装置的深水浮式油气平台，该平台安全环保，采用柔性软袋储存介质，实现介质与水的分离，容积利用率高，成本低。
[0008]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种使用水下柔性储存装置的深水浮式油气平台，包括至少一个立柱和固定在其顶部的生产组块，在所述立柱上设有水下柔性储存装置;所述水下柔性储存装置包括环形密闭储罐和多个存储单体，多个所述存储单体竖直排列固接在所述环形密闭储罐中；所述环形密闭储罐设有与外界连通的水管；所述存储单体设有一个柔性软袋和一个开放式护套，在所述柔性软袋上设有与所述生产组块连接的装卸介质管道，所述装卸介质管道固定在所述开放式护套上。
[0009]该深水浮式油气平台采用圆筒式SPAR平台，所述圆筒式SPAR平台设有一个所述立柱，所述立柱设有环形压载水舱，在所述环形压载水舱的下方设有所述水下柔性储存装置。
[0010]在所述开放式护套的顶部设有与所述生产组块连接的海水回收监测管道。
[0011]在所述柔性软袋的底部设有一连接法兰，底部连接法兰与所述开放式护套的底部连接，在所述柔性软袋上设有与所述生产组块连接的热介质加注管道，所述热介质加注管道的下端插入至所述柔性软袋的底部。
[0012]所述环形密闭储罐采用隔舱板隔成多个舱室，多个所述存储单体在多个所述舱室中呈蜂窝状排列。
[0013]在所述水管上设有单向阀。
[0014]在所述柔性软袋的上方设有与其充满介质后的顶部外表面吻合的承压环板，所述承压环板与所述开放式护套固接。
[0015]当所述柔性软袋充满介质后，所述柔性软袋的外侧面与所述开放式护套的内侧面紧贴，在所述开放式护套的内表面上有防水生物附着的涂层。
[0016]所述柔性软袋从外至内依次设有保护层、保温层和密封层。
[0017]在所述柔性软袋的顶部设有一连接法兰，顶部连接法兰与所述开放式护套的顶部连接，在顶部连接法兰上设有套管，所述套管穿过所述开放式护套，并与所述开放式护套固接，在所述套管内包含有相应所述存储